后注浆灌注桩单桩承载力计算
桩端后注浆钻孔灌注桩承载力计算方法探讨
桩端后注浆钻孔灌注桩承载力计算方法探讨发布时间：2022-06-22T03:39:02.956Z 来源：《建筑实践》2022年第4期（下）作者：张亮[导读] 通过对桩端后注浆钻孔灌注桩承载力计算方法的分析张亮南通天山置业有限公司江苏南通 226001摘要：通过对桩端后注浆钻孔灌注桩承载力计算方法的分析，在规范及前人研究成果的基础上提出了一种改进的桩端后注浆钻孔灌注桩承载力计算方法，将后注浆灌注桩承载力分为桩侧非增强段、桩侧增强段及桩端增强段三段分别考虑，并结合工程实例，验证了该方法的适用性。
关键词：钻孔灌注桩、桩端后注浆、计算方法、静载荷试验1引言桩基础是高层建筑地基处理的主要方式，由于高层建筑物上部荷载大，对基础变形要求高，无法采用独立基础的处理方式。
现阶段应用较多的地基处理方式主要有复合地基、桩基等，其中复合地基主要适用于上部荷载较小的建筑物，而针对高层建筑或荷载较大的厂房，桩基方案是基础设计的首选方案。
根据桩基的承载力性状可以分为摩擦桩和端承桩，根据成桩的方法可以分为非挤土桩、部分挤土桩及挤土桩，这其中运用较为广泛的是预制混凝土管桩及钻孔灌注桩。
预制混凝土管桩造价较低、施工速度快、可预制、对周边环境影响小等优点使其在城市中的运用更具灵活性，也是运用最为广泛的桩型之一；但其受土层影响较大，极易出现沉桩困难或爆桩的现象，桩长及桩径选择有限制，相比钻孔灌注桩而言预制管桩的适用性有一定的局限。
钻孔灌注桩适用于大部分土层，属于非挤土桩，桩长及桩径选择余地大、送桩容易、承载力高，成为高层建筑特别是超高层建筑桩基方案的首要选择。
采用后注浆技术在一般灌注桩施工的基础上，通过对桩端及桩侧的注浆解决桩底沉渣及桩侧泥皮对桩基承载力的不利影响，可有效提高钻孔灌注桩单桩承载力极限值，减小沉降。
但后注浆技术与土层性质的相关性较强，针对不同的地层应区别对待。
本文针对南通地区砂性土层桩端后注浆技术的应用，参考《建筑桩基技术规范》中关于桩端后注浆承载力的估算方法，对砂性土层中后注浆桩侧参数、桩端参数及承载力计算方法进行探讨。
后注浆灌注桩单桩极限承载力计算
后注浆灌注桩单桩极限承载力计算（一）后注浆灌注桩单桩极限承载力计算的基本原理后注浆灌注桩单桩极限承载力计算是基于土力学原理进行的。
根据土壤力学的基本原理，桩受到的荷载将通过桩身传递到土体中，并引起土体的压密和剪切变形。
当荷载达到桩的极限承载力时，桩的变形将达到一定的极限值，此时桩将会产生破坏。
（二）后注浆灌注桩单桩极限承载力计算的步骤1.确定桩的几何参数：包括桩身长度、直径等几何尺寸参数。
2.确定桩材料的力学性质：包括桩身的抗压强度、抗剪强度等材料参数。
3.根据地质勘探数据、岩土层分析结果和其他相关资料，确定桩周土体的力学性质，如土体的压缩模量、抗剪强度等。
4.根据设计荷载确定设计标准值，包括垂直轴向荷载和水平轴向荷载。
5.进行极限承载力计算，根据土力学原理，计算桩身上的切应力和法向应力，并与桩材料和土体的强度进行比较，确定极限承载力。
（三）后注浆灌注桩单桩极限承载力计算的相关公式和方法1.根据桩身上的切应力和法向应力计算桩周土体的抗剪强度以及桩身的承载力，可以使用极限平衡法或极限触发面法进行计算。
2.根据桩的材料参数和几何尺寸参数，计算桩的破坏模式和破坏形式，可以采用安全系数法或变形方式计算法。
（四）后注浆灌注桩单桩极限承载力计算的影响因素（五）后注浆灌注桩单桩极限承载力计算的应用后注浆灌注桩单桩极限承载力计算在工程设计中具有重要的应用价值，它可以为工程设计提供可靠的依据，以确保桩的承载能力满足设计要求。
根据计算结果，可以进行桩的布置和尺寸调整，以满足工程的安全性和经济性要求。
总之，后注浆灌注桩单桩极限承载力计算是工程设计中的重要内容。
通过对桩的几何参数、材料性质、桩周土体性质和设计荷载等因素的综合考虑，可以得出桩的极限承载力，为工程设计提供可靠的依据，确保工程的安全性和经济性。
后注浆灌注桩单桩极限承载力计算
施工效果分析
单桩承载力提高
通过后注浆施工，提高了单桩 的极限承载力，减少了桩基沉 降量。
施工效率高
后注浆施工工艺流程简单，操 作方便，提高了施工效率。
经济效益显著
后注浆灌注桩的应用减少了桩 基数量和桩长，降低了工程成 本。
施工效果分析
单桩承载力提高
通过后注浆施工，提高了单桩 的极限承载力，减少了桩基沉 降量。
常用计算公式及适用范围
适用范围
适用于各种复杂地质条件和不同桩型的计算。
计算步骤
建立桩土相互作用模型、设定边界条件和初始条件、进行数值求解、分析结果并确定极限承载力。
常用计算公式及适用范围
适用范围
适用于各种复杂地质条件和不同桩型的计算。
计算步骤
建立桩土相互作用模型、设定边界条件和初始条件、进行数值求解、分析结果并确定极限承载力。
响 • 实际工程中后注浆灌注桩的应用案
例 • 结论与展望
01
引言
01
引言
主题简介
后注浆灌注桩是一种在桩基施工中常用的技术，通 过在桩基施工完成后，向桩身内部注入浆液，以提 高桩基的承载力和减少沉降。
单桩极限承载力是指单根桩所能承受的最大荷载， 是衡量桩基性能的重要指标。
后注浆灌注桩单桩极限承载力计算是研究如何通过 计算和分析，确定后注浆灌注桩的单桩极限承载力 。
05
实际工程中后注浆灌注桩的应用案例
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实际工程中后注浆灌注桩的应用案例
工程概况
01
工程名称
某高层住宅楼
02工程地点某来自繁华地段0304
工程规模
建筑面积约5万平方米，地下 2层，地上28层
工程地质条件
以砂土、粘性土为主，局部存 在软土层
太原地区后注浆灌注桩承载力估算
文章编号：1009-6825（2012）33-0074-03太原地区后注浆灌注桩承载力估算分析收稿日期：2012-09-12作者简介：王敏泽（1972-），男，高级工程师王敏泽（山西省建筑科学研究院，山西太原030001）摘要：通过收集多项工程实例，对太原地区后注浆灌注桩桩侧阻、端阻及承载力提高系数进行统计、分析，得出本地区不同地层条件下的侧阻、端阻提高系数及承载力提高范围；提出太原地区合理、实用的后注浆灌注桩承载力估算公式，并通过实例验证，为本地区灌注桩后注浆设计、施工提供了参考依据，促进此项技术在本地区的推广、应用。
关键词：后注浆，侧阻力，端阻力，承载力中图分类号：TU473．11文献标识码：A灌注桩后注浆是一项保证灌注桩成桩质量的辅助技术。
注浆技术始于19世纪初，有文献记载1961年在委内瑞拉修建大桥时首次运用了钻孔灌注桩的底部灌浆技术。
国内1974年在天津塘沽新港进行了氰凝固结桩间土的灌浆试验，灌浆后桩的载荷试验表明，单桩竖向极限承载力提高了50%。
此后经过多年的潜心研究和推广，灌注桩后注浆技术于20世纪90年代后期得到蓬勃发展，目前此项技术已应用于全国20多个省市的数以千计的桩基工程中。
相关行业标准和技术文件：JGJ94-2008建筑桩基技术规范［1］、JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范［2］、《全国民用建筑工程设计技术措施》［3］等均将后注浆技术列入其中。
众多工程技术人员对不同地区灌注桩后注浆应用效果进行了总结：胡春林、李向东、吴朝晖［4］分析了汉口地区72个工程项目的186根静载荷试验试桩数据，根据试桩结果统计出汉口地区后注浆灌注桩极限承载力的增幅值及承载力提高系数分布规律，并提出相应计算公式。
温济明［5］通过总结惠州市135根后注浆灌注桩静载荷试验结果，提出了后注浆灌注桩的桩侧及桩端承载力提高系数，并提出相应计算公式。
王卫东、吴江斌、李进军等［6］通过对上海地区桩端后注浆灌注桩的桩端承载特性进行研究，得出桩端后注浆技术改善了灌注桩的桩端承载特性，大幅度提高了桩端土体的承载能力和变形特性的结论。
4 桩基础(第4节 单桩承载力确定)
1.一般预制桩及其中小直径灌注桩
Quk＝Qቤተ መጻሕፍቲ ባይዱk Qpk u
q
sik li
q pk Ap
qsik和qpk按表取值
21
桩侧极限摩阻力标准值
22
桩侧极限端阻力标准值
23
4.4 单桩竖向承载力的确定
4.4.3按设计规范经验公式确定
2.大直径灌注桩 要考虑尺寸效应，无粘性土孔壁松弛
Qu k Qsk Qgsk Qgpk
u qsjk l j u si qsik l gi p q pk Ap
土层名称 淤泥 淤泥质土 1.2~1.3 黏性土 粉土 1.4~1.8 2.2~2.5 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 2.0~2.5 3.0~3.5 砾石 卵石 2.4~3.0 3.2~4.0 全风化岩 强风化岩 1.4~1.8 2.0~2.4
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3.极限荷载和轴间容许 承载力的确定
（1）P-S曲线明显转折点法 在由静载试验绘制的P-S 曲线上，以曲线出现明显下 弯转折点所对应的作用荷载 作为极限荷载。 P-S曲线的转折点不明显 ，此时极限荷载就难以确定 ，需借助其他方法辅助判定 ，例如用对数坐标绘制 logP-logS曲线，可能使转折 点显得明确些。
4.4 单桩竖向承载力的确定
单桩竖向承载力特征值： 单桩在轴向荷载作用下，地基土和桩本身 的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许 范围之内所容许承受的最大荷载，它是以单桩 轴向极限承载力(极限桩侧摩阻力与极限桩底阻 力之和）考虑必要的安全度后求得的。 确定方法有多种 ，考虑地基土具有多变性 、复杂性和地域性，几种方法作综合考虑和分 析，合理地确定。
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3.极限荷载和轴间容许 承载力的确定
后注浆灌注桩单桩极限承载力计算-精品文档
(2) 后注浆对桩侧阻力、桩端阻力的增强特征
后注浆对桩侧阻力、桩端阻力有以下三个增强特征：①桩底注 浆使端阻力增长6 0～600％，细粒土增幅小，粗粒土增幅大，长 桩增幅小于短桩；②桩底注浆不仅使端阻提高，而且由于浆液上 扩，在桩底以上1 0～20m侧阻增长20～80％；③桩底、桩侧复 式注浆可使侧阻、端阻均获得提高。
后注浆灌注桩单桩极限承载力实测值
与计算值关系见图6。
3 后注浆灌注桩的单桩承载力计算
后注浆灌注桩桩土界面及周围一定范围内的土体经注浆加固 后演变为水泥土和水泥结石复合加筋体，其性质趋于复杂和不均， 要通过土性参数测试确定其对桩的侧阻力和端阻力的增强效应， 实际上不可能。因此，对后注浆灌注桩的承载力只能通过静载对 比试验建立经验关系，其单桩竖向极限承载力计算式为：
qsik、qsjk、qpk——分别为后注浆竖向增强段第i土层极限 侧阻力标准值、非竖向增强段第j±层极限侧阻力标准值、 极限端阻力标准值； μ——桩周长； βsi、βp——分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数， 无当地经验时，可按表1
后注浆灌和端阻力乘以增强系数βsi和βp。βsi和βp系通过数十根 不同土层中的后注浆桩与普通桩静载对比试验求得。根据后注浆 在不同桩端和桩侧土层中的扩散与加固机理，其侧阻和端阻增强 系数βsiβp不同，而且变幅很大。总的变化规律是：端阻的增幅高 于侧阻，粗粒土的增幅高于细粒土。桩端、桩侧复式注浆高于桩 端、桩侧单一注浆。这是由于端阻受沉渣影响敏感，经后注浆沉 渣得到加固和桩端扩底，桩端沉渣和土的加固效应强于桩侧泥皮 的加固效应；粗粒土是渗透注浆，细粒土是劈裂注浆，前者的加 固效应强于后者。 4 后注浆灌注桩的单桩承载力计算 收集北京、上海、天津、河南、山东、西安、武汉、福州等 城市后注浆灌注桩静载试桩资料106份，根据式(3-1)计算求得Qu 计，其中qsik、qpk取勘察报告提供的经验值；增强系数βsi、βp取 表1所列上限值。计算值Qu计与实测值Qu测散点图如图5.3-9。该 图显示，实测值均位于45度线以上，即均高于或接近于计算值。 这说明后注浆灌注桩极限承载力按式(3-1)计算的可靠性是较高的。
灌注桩后注浆技术应用及经济性分析
灌注桩后注浆技术应用及经济性分析武学文王玉梅郭晓品（秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司秦皇岛066000）摘要钻孔灌注桩是桩基础的重要桩型之一，由于桩侧泥皮及桩底沉渣的客观存在，其承载力的发挥和提高均受到限制。
后注浆技术可有效提高钻孔灌注桩的竖向承载力并减小基础沉降量。
灌注桩后注浆技术在工程应用时要合理确定承载力、注浆工艺参数等。
通过工程实例，分析灌注桩后注浆技术应用的可行性和经济性。
关键词钻孔灌注桩；后注浆；承载力；注浆参数；经济性中图分类号：TQ171文献标识码：A文章编号：1003-1987（2021）06-0043-05Application and Economic Analysis of Post-Grouting Technology for Bored PileWU Xuewen,WANG Yumei,GUO Xiaopin(Qinhuangdao Glass Industry Research and Design Institute Company Limited,Qinhuangdao066000,China)Abstract:Bored pile is an important type in pile foundation.Due to the existence of mud skin on the side of pile and sediment at the bottom of pile,the exertion and improvement of its bearing capacity are limited. Post-grouting technology can effectively improve the bearing capacity of bored pile and reduce the foundation settlement.When the post-grouting technology of bored pile is applied in engineering,the bearing capacity and grouting process parameters should be reasonably determined.Analyzed the feasibility and economy of the application of post-grouting technology for bored pile by citing the examples.Key Words:bored pile,post-grouting,bearing capacity,grouting parameters,economy0引言随着我国土木工程技术的不断发展，高层建筑、大体型建筑以及各类复杂地质条件下的建筑不断涌现。
JGJ-94-2008第6.7条后注浆要求
根据设计图纸要求，旋挖桩需要根据规范JGJ-94-2008第6.7条有关规定，在旋挖桩桩底采用单一桩后注浆工艺。
但是未给出具体相关设置要求。
（一）后注浆技术施工工艺1、后注浆工艺规范要求：1）后注浆装置的设置应符合下列规定：（1）后注浆导管应采用钢管，且应与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接；（2）桩端后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置。
对于直径不大于1200mm 的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根；对于直径大于1200mm 而不大于2500mm 的桩，宜对称设置3 根；对于桩长超过15m 且承载力增幅要求较高者，宜采用桩端桩侧复式注浆。
桩侧后注浆管阀设置数量应综合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定，可在离桩底5～15m 以上、桩顶8m以下，每隔6～12m 设置一道桩侧注浆阀，当有粗粒土时，宜将注浆阀设置于粗粒土层下部，对于干作业成孔灌注桩宜设于粗粒土层中部；（3）对于非通长配筋桩，下部应有不少于2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底；（4）钢筋笼应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼、墩笼、扭笼。
2）后注浆阀应具备下列性能：（1）注浆阀应能承受1MPa 以上静水压力；注浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬质物刮撞而不致使管阀受损；（2）注浆阀应具备逆止功能。
3）浆液配比、终止注浆压力、流量、注浆量等参数设计应符合下列规定：（1）浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，对于饱和土水灰比宜为0. 45~0.65，对于非饱和土水灰比宜为0.7~0.9(松散碎石土、砂砾宜为0.5~0.6)；低水灰比浆液宜掺入减水剂；（2）桩端注浆终止注浆压力应根据土层性质及注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力宜为3~10Mpa；对于饱和土层注浆压力宜为1.2~4MPa，软土宜取低值，密实黏性土宜取高值；（3）注浆流量不宜超过75L/min；单桩注浆量的设计应根据桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定，可按下式估算：Gc=αpd+αsnd公式中αp、αs——分别表示桩端桩侧注浆量经验系数，αp=1.5～1.8，αs=0.5～0.7n——桩侧注浆断面数；d——桩基设计直径（m）；Gc——注浆量，以水泥质量计（t），对独立单桩、桩距大于6d 的群桩和群桩初始注浆的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以1.2的系数；（4）后注浆作业开始前，宜进行注浆试验，优化并最终确定注浆参数。
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1、设计基本条件1、结构±0.000相对黄海高程H1
2、地下室地面建筑标高H2（黄海高程）
3、桩顶标高（黄海高程m）H3
4、承台（梁）顶标高 H4
5、桩端直径（m）
0.76、桩直径D(m)
0.77、桩周长U（m） 2.1988、桩截面积Ap（m2）0.38465
9、后注浆侧阻力增强系数βsi 1.810、后注浆端阻力增强系数βp
1.5
Ra
3655.55974
2、土层状况
3、单桩极限承载
力标准值计算
4、单桩竖向承载力特征值 Qgpk——后注浆总极限阻力标准值； U——桩身周长
Lj——后注浆非竖向增强段第j层的土厚度； lgi——后注浆竖向增强段内第j层的土厚度
Quk= Qsk+ Qgsk+ Qgpk =u∑qsjklj+u∑βsiqsjklgi+βpqpkAp 后注浆灌注桩单桩承载力计算
Quk= Qsk+ Qgsk+ Qgpk =u∑qsjklj+u∑βsiqsjklgi+βpqpkAp 式中 Qsk——后注浆非竖向增强段的总极限侧阻力标准值；
Qgsk——后注浆竖向增强段的总极限侧阻力标准值；
力计算
7311.11948。