摘要：钻孔灌注桩以其特有的优点，广泛应用于土木建筑中。由于钻孔灌注桩是一项隐蔽工程，如何在各种复杂的场地条件下正确的估算单桩承载力和运用合适的成桩工艺显得的尤为重要，鉴于此对其设计须要提出更高的要求。
关键词：钻孔灌注桩；后注浆技术；设计；应用
1.前言
钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。钻孔灌注桩又以桩基础的形式作为上部建筑的承重体系，常用于高层建筑或地基较差的多层建筑；桩基础的功能是将建筑的荷载传至地下较深处的密实土层或基岩中，以满足建筑的承载力要求和沉降要求。下面结合国家相关规范的要求，对钻孔灌注桩设计要点、后注浆技术的运用及各个过程的要点等进行阐述。
2.钻孔灌注桩的适用性和优缺点
当天然地基经简单地基处理也不能够满足工程所要求的地基承载力和相应的沉降变形要求，常采用桩基础来实现。桩的种类有很多，钻孔灌注桩是其中的一种。因其适用于填土层、淤泥层、粘土层、砂土层等各种土层，对各种复杂地质的适应性较强，又由于单桩承载力高、无挤土效应对周边建筑的影响小、噪声小、无振害等优点被广泛的应用[4]。但是钻孔灌注桩在施工中会产生大量的泥浆垃圾对环保的要求较高，施工工期相对较长，由于工艺的缺陷造成的桩底沉渣不易清除干净等问题也是制约其发展的因素。针对桩底沉渣的问题采用桩底后注浆技术可以很大程度提高单桩承载力和减少桩基沉降量，文章后续对此技术会专门介绍。基于上面的优缺点，钻孔桩设计过程中需要结合地基和上部建筑的情况，以及自身的特点，进行充分的考虑和比选，以期达到经济性较好又安全可靠的效果。
3.钻孔灌注桩基础设计
3.1 基础方案选型及设计中注意的问题
首先桩基础设计中，要进行桩基的选型，由于经济性的原因需考虑采用预制桩的可行性，又因为预制桩在抗剪和抗拔方面较差、单桩承载力相对较低、土层的适用性相对较差等局限性，因此有较硬土层难以穿越、7度以上高烈度抗震区、单桩承载力较大（一般单桩竖向承载力特征值大于3000KN）、需要考虑抗浮的工程一般均采用钻孔灌注桩。其次根据土层的情况和设计要求，来选择合适的施工工艺也是须要重点考虑的。灌注桩的冲孔桩对各种土层有较强的适用性，桩长和桩径可以变化自如，但是相对工艺复杂价钱较高；旋挖桩适用较为广泛，相对较为经济，但是桩径只能按照模数来取，需要根据土层情况变换钻头；再有反循环钻比正循环钻清理沉渣效果好，但正循环相对工艺简单钻进速度快等；还有土层较好且持力层较浅、地下水位相对较深的地区可采用钢套筒机械挖孔桩较为合适（由于人工挖孔桩部分地区已不允许施工因此采用机械挖孔桩代替）。
3.2单桩承载力特征值确定及基桩布置注意要点：
单桩承载力包括竖向承载力和水平承载力。
单桩竖向承载力特征值由桩周表面土的侧摩阻力和桩端硬持力层的端阻力组成。按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的要求，设计等级为甲、乙级的桩基单桩竖向承载力特征值应通过单桩静载试验确定。当地层情况较为复杂或端承桩的桩基单桩承载力特征值一般也应通过单桩静载试验确定。桩基设计等级为丙级时，可根据岩土工程勘察报告提供的地基土的各项力学指标和参数，按《建筑桩基技术规范》提供的经验公式（5.3.5）进行单桩承载力特征值估算。除此之外根据估算的单桩承载力特征值，还须满足此承载力下的桩身强度。确定单桩承载力特征值设计时需考虑桩端持力层的深度并结合桩长、桩径的因素，且在控制平面布桩系数（一般宜小于4%）的情况下综合确定，还可根据两种不同桩径方案的组合进行试布桩，以确定最优方案。
水平承载力是指与桩轴方向垂直的承载力，可按照《建筑桩基技术规范》的附录C进行桩基水平荷载验算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般风荷载和地震作用下产生柱底水平剪力比较小，又由于柱与桩之间靠承台连接承台之间设置联系梁且承台与地基之间的摩擦力及周围土的嵌固作用等有利作用，柱底的水平承载力可以大部分传到周围土体中去，传到桩上的水平力非常小，可以不必计算[1]。
单桩承载力特征值确定以后，进行的基桩布置是桩基概念设计的主要环节。群桩布置时需要考虑桩基的变形因群桩效应而大，宜考虑一定的单桩承载力折减；布桩时考虑力系的最优平衡状态，尽量减小荷载偏心的负面效应；应按变刚度调平原则布桩，以减小变形差异，优化反力分布；根据荷载分布，宜做到局部平衡[2]。
3.3桩的沉降计算和桩基检测及注意要点：
根据《建筑地基基础设计规范》的要求基础设计等级为甲、乙级的桩基，必须做桩的沉降计算。桩基础的变形的指标为沉降量、沉降差、整体倾斜、局部倾斜等。桩基的计算方法与浅基础相似，只是将桩与桩间土看作一个整体，桩底看作基底，附加应力从桩底开始计算，桩底压缩层的计算厚度，多按附加应力等于自重应力20%的深度来考虑[1]。由于钻孔灌注桩作为隐蔽工程，如施工质量的好坏会直接影响到桩的成孔质量、桩端沉渣厚度以及桩身混凝土的质量和均匀性，从而影响到桩的承载力，因此需要对其进行承载力和桩身完整性检测。需要注意的是当采用大直径（≥800mm）嵌岩灌注桩或设计等级为甲级的大直径（≥800mm）灌注桩时，应采用两种或两种以上的检测方法进行桩身完整性检测。如采用声波透射法时需要事先埋设声测管。
4. 钻孔灌注桩的后注浆技术
4.1后注浆技术的压浆原理
当地层情况不理想，钻孔灌注桩的单桩承载力特征值难以上提或桩底有较厚的沉渣（虚土）时，采用后注浆的技术，该技术旨在通过对混凝土凝固后的桩底桩侧进行注浆，使桩周的沉渣、虚土和泥皮得到固化，并通过浆液的压力渗透对桩底和桩周一定范围内的土体进行加固处理[5]。桩底后注浆技术关键是要根据桩底持力层和桩周土的区别控制注浆的压力大小来达到预期的效果。当用于砂土和圆砾等时采用压力较小的渗透灌浆，当用于黏性土等时采用压力较大的挤密灌浆。
4.2后注浆对钻孔灌注桩的有利作用
钻孔灌注桩通过后注浆技术可以大大增加桩端承力和桩周侧摩阻力，单桩承载力特征值一般可提高20%~50%，对于黏性土增强效果稍差，砂土和圆砾土等增强效果较好。再有对于地层较好的山区地基由于土层中粘粒含量较少桩底沉渣清理较为困难，特别是嵌岩桩容易造成桩沉降量较大，而采用后注浆技术能有效的对孔底沉渣进行挤密加固，很好的控制桩的沉降。钻孔桩的后注浆技术是一种辅助工法，施工简单易行，施工质量容易保证，它的推广应用可以取得显著的经济效益[1]。
5.结束语
由上所述，钻孔灌注桩的设计和应用需要严格考虑承载力和变形因素带来的影响，既要在做到材料特性完美发挥的同时兼顾到安全性和适用性，又要结合现场的地层情况选择合适的施工工艺，这样不仅能够在相当程度上减少了施工难度，还能节省经济成本，优化施工工期。因此，对钻孔灌注桩的技术进行研究并合理优化，将有助于我国建筑工程的有效推进。
参考文献：
[1]林奇云.钻孔灌注桩的设计和应用[J].工程建设与设计,2006（07）：54-59.
[2]建筑桩基技术规范 JGJ94-2008
[3]建筑地基基础设计规范 GB50007-2011
[4]吴强. 钻孔灌注桩的设计和应用[J].安徽建筑,2008（03）：102-104.
[5]黄雨. 后注浆钻孔灌注桩在软土地基中的设计与应用[D].哈尔滨工程大学,2012.
论文作者:凌力
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/17
标签：承载力论文; 钻孔论文; 桩基论文; 特征值论文; 土层论文; 沉渣论文; 建筑论文; 《基层建设》2018年第4期论文;