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深厚软土地区长钻孔灌注桩后注浆试验研究

来源期刊:中南大学学报(自然科学版)2011年第3期

论文作者:邹金锋 安爱军 邓宗伟 肖华溪

文章页码:823 - 828

关键词:深厚软土;后注浆;冲水压力;钻孔灌注桩

Key words:deep soft soil; post-grouting; pressurized water pressure; bored pile

摘    要:对深厚软土地区长钻孔灌注桩的后注浆试验结果进行研究,获得各级荷载作用下桩身轴力和桩侧摩阻力随桩身深度的变化规律、桩顶荷载-位移-时间曲线。研究结果表明:当注浆量不超过3 t且注浆压力为1~3 MPa时,桩侧摩阻力占总荷载的93%左右,桩端轴力只占桩顶荷载的5%左右;当桩顶荷载为4.6 MN时,桩侧注浆可减小桩顶位移23%左右,桩端注浆可减小桩顶位移32%左右;桩侧和桩端后注浆技术是减小桩基工后沉降的有效方法之一。

Abstract: According to the in-situ test, the rule of load transmission property for axial force and frictional resistance in pile, the load-displacement-time curve at the pile top was obtained. The results show that when the grouting pressure is 1-3 MPa and grouting capacity is about 3 t, the frictional resistance around pile accounts for about 93% of the load, and axial force in pile accounts for about 5%. When the load is 4.6 MN, the displacement of pile top is decreased by about 23% through grouting around pile side and 32% through grouting around pile tip. The grouting method is one of effective technologies for the decrease and acceleration of settlement after construction.



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深厚软土地区长钻孔灌注桩后注浆试验研究

邹金锋1, 2,安爱军1,邓宗伟1,肖华溪1

(1. 中南大学 土木建筑学院,湖南 长沙,410075;

2. 湖南省交通规划勘察设计院,湖南 长沙,410008)

摘要:对深厚软土地区长钻孔灌注桩的后注浆试验结果进行研究,获得各级荷载作用下桩身轴力和桩侧摩阻力随桩身深度的变化规律、桩顶荷载-位移-时间曲线。研究结果表明:当注浆量不超过3 t且注浆压力为1~3 MPa时,桩侧摩阻力占总荷载的93%左右,桩端轴力只占桩顶荷载的5%左右;当桩顶荷载为4.6 MN时,桩侧注浆可减小桩顶位移23%左右,桩端注浆可减小桩顶位移32%左右;桩侧和桩端后注浆技术是减小桩基工后沉降的有效方法之一。

关键词:深厚软土;后注浆;冲水压力;钻孔灌注桩

中图分类号:TU473.1           文献标志码:A         文章编号:1672-7207(2011)03-0823-06

Post-grouting in-situ of length bored pile in deep soft regions

ZOU Jin-feng1, 2, AN Ai-jun1, DENG Zong-wei1, XIAO Hua-xi1

(1. School of Civil Engineering & Architecture, Central South University, Changsha 410075, China;

2. Hunan Provincial Communications Planning, Survey and Design Institute, Changsha 410008, China)

Abstract: According to the in-situ test, the rule of load transmission property for axial force and frictional resistance in pile, the load-displacement-time curve at the pile top was obtained. The results show that when the grouting pressure is 1-3 MPa and grouting capacity is about 3 t, the frictional resistance around pile accounts for about 93% of the load, and axial force in pile accounts for about 5%. When the load is 4.6 MN, the displacement of pile top is decreased by about 23% through grouting around pile side and 32% through grouting around pile tip. The grouting method is one of effective technologies for the decrease and acceleration of settlement after construction.

Key words: deep soft soil; post-grouting; pressurized water pressure; bored pile

目前广泛使用的桩基后注浆技术可以固化桩底沉渣,改善桩侧泥皮性能,提高桩的极限承载力,减小桩基工后沉降。国内外学者[1-2]对注浆桩的受力性及其与注浆量的关系进行了研究,并给出了不同的计算分析方法,但是,关于后注浆对桩基工后沉降影响的研究较少。张忠苗等[3]通过试桩获得后注浆桩的承载力比注浆前的承载力提高20%~30%,对砾石持力层,可提高40%以上,且沉降量明显减少。程晔等[4]采用自平衡试桩法获得了几个重大工程的超长大直径钻孔灌注桩桩端承载力实测值。王陶等[5]对超长桩的承载性能和荷载传递机理的研究表明:超长桩的荷载-沉降曲线没有明显破坏点,其竖向荷载主要依靠桩侧摩阻力进行传递,桩侧摩阻力的发挥存在最佳深度。黄生根等[6]通过实验获得桩基总侧阻提高幅度为12%以上,端阻提高1.4倍以上。侧阻力增量对桩极限承载力的贡献可达到1.5倍以上。吴鹏等[10]提出考虑桩侧摩阻力的深度效应的单桩及群桩的荷载传递函数,并获得了较可靠的预测结果。黄敏等[11]分析了后注浆桩的荷载与位移特性的计算方法。周波等[14]通过弹性理论和Mindlin位移解推导出桩顶和桩间土的沉降量计算公式。但是,上述研究并未涉及后注浆桩技术减小桩基工后沉降。在京沪高速铁路的建设中,为控制地基沉降对工程的影响,大量采用桥梁,因此,掌握深厚软土地区中控制长钻孔灌注桩的工后沉降技术非常重要。在此,本文作者在京沪高速铁路的长钻孔灌注桩的后注浆现场实测数据的基础上,对竖向荷载下深厚软土地区长钻孔灌注桩后注浆加固前、后的荷载传递特性、荷载沉降特性等进行研究,揭示深厚软土地区长钻孔灌注桩注浆加固前、后的承载性状和沉降特性等。

1  工程地质与实验概况

根据现场地质勘查资料可知:0~-10 m的土为淤泥质黏土;-10~-17 m的土为粉质黏土;-17~-52.29 m为粉土,且随深度增加,其承载力略有增加;-52.29~ -61 m的土为粉砂土。各土层中,地下水丰富,基本处于饱和状态。

注浆桩的具体情况为:503~508号桩基加3根试验桩S1,S2和S3。其中,505号和506号桩为未注浆桩,S3为桩端桩侧同时注浆,其余为注浆桩。桩侧注浆点的位置为桩长的2/3处,桩端和桩侧注浆均用预埋管。各试验桩注浆参数如表1所示。

2  荷载沉降关系结果

2.1  荷载沉降关系

采用慢速维持荷载堆载法,荷载分9级加载。试验中,仪器可以自动补载,从而保证每级荷载的稳定。加载方法、加载稳定判定标准和终止加载条件严格按


照《铁路基桩检测技术规范》执行。桩荷载-沉降曲线如图1所示。

由图1可以看出:4.6 MN荷载作用下,注浆和未注浆桩均未达到破坏。在荷载水平较低时,注浆与否对荷载-沉降曲线的影响不大。与未注浆柱相比,注浆柱的桩顶沉降减少量如表2所示。从表2可见,在4.6 MN荷载作用下,桩端注浆的桩顶沉降比未注浆桩的减少30%以上,桩侧注浆的桩顶沉降比未注浆的小20%以上。后注浆技术能较好地改善了桩的工程特性。

从图1和表2可以看出:在荷载水平较低时,与未注浆桩相比,桩侧注浆桩的沉降速率较快。对未注浆桩而言,在桩顶施加荷载初期,由于荷载不够大,浅层土体的摩阻力全部承担了桩顶荷载,桩顶位移主要为桩侧土体与桩体之间的相对位移;当桩侧土体注浆之后,桩侧土体被加固,强度显著提高,桩顶位移主要为桩身压缩,而桩侧土体与桩体之间的相对位移所占比例较小。

2.2  持荷时间曲线

由于高速铁路对工后沉降要求极其严格,桩基后注浆加固是减小桩基工后沉降的有效方法之一。本试验主要通过模拟工作荷载作用下桩基持荷时间与沉降

图1  桩荷载-沉降曲线

Fig.1  Curves of load and settlement for pile

表1  试验桩注浆参数

Table 1  Grouting parameters of pile

的关系,获得了9根典型桩基在不同荷载作用下的荷载-时间曲线,如图2所示。

表2  沉降减少量

       Table 2  Decreasement of displacement        %

图2  桩基的荷载-时间曲线

Fig.2  Curves of load and time for pile

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