工程及地质概况

该项目位于甘肃省兰州市七里河区，距兰州市区约25km处，为一大型住宅综合小区。

场地内地层以风积、冲洪积为主，根据钻探、室内土工试验及现场原位测试，所揭露地层自上而下为：第四系①人工填土（Q4ml）、第四系上更新统②黄土状粉土（Q3eol）和③碎石（Q4pl）（含③-1细砂，局部为角砾或块石）。分述如下：

①人工填土（Q4ml）：主要为耕植土，分布于大部分场地内，局一般厚度0.50～0.80m，成份主要为黄土状粉土，含少量的建筑、生活垃圾，褐色，松散，表层含少量植物根系，属人工回填堆积土，堆填时间较短，欠压密，固结程度较差。

②黄土状粉土（Q3eol）：风积成因。埋深0.00～0.80m，勘探揭穿厚39.4～75.30m。褐黄色（局部棕褐色），无层理，土质均匀性较好，结构疏松，孔隙发育，具垂直节理，摇振反应中等，干强度低，韧性低。稍湿，一般中密。

③碎石（Q3al+pl）：冲洪积成因。场地内均有分布，为场地内主要地层。层顶埋深一般为39.4～75.3m，层顶高程1693.64～1726.95 m，勘察揭露最大厚度11.40m（未揭穿)。局部场地段该层内夹有厚度不等的③-1细砂，在场地部分地段表现为碎石与块石、角砾互层。灰白色、浅灰色为主，棱角形居多，主要成份为砂岩及石英岩，一般粒径5～20mm，约占全重的15～25%，粒径20～80mm约占50～60%，最大粒径450mm左右，以粉土及砂土混合充填。局部为角砾、块石。一般中密。

③-1细砂（Q3al+pl）：冲洪积成因。垂向上分布于③碎石层内、水平向上分布于场地内部分地段。埋深50.30～51.0m，厚1.20～4.30m。黄褐～灰褐色，以石英、长石及暗色矿物为主要成份，级配均匀，磨圆度好，混杂少量碎石土颗粒，稍密。

勘探深度内未见到地下水，设计时可不考虑地下水的影响。

勘场地湿陷性土层的湿陷下限一般为19.0～27.0m，自重湿陷量534.0～802.5mm，湿陷类型为自重湿陷，总湿陷量一般为680.5～1513.0mm，按照黄土规范判定，属Ⅲ～Ⅳ级（严重～很严重）自重湿陷性黄土场地。

2试验目的

（1）确定单桩极限承载力；

（2）确定桩端阻力和桩侧阻力；

（3）检测桩端沉渣厚度；

（4）试验桩端后注浆工艺；

（5）检测桩端后注浆效果。

3试验设计

试桩拟采用旋挖钻孔灌注桩，桩径0.8m，桩端持力层为碎石层，桩端进入持力层4m，桩长约50m，设计混凝土强度等级C40。

试桩分别为3根端承桩、3根空底桩。

3.1端承桩

采用自平衡法进行试验，桩身设置两台自平衡荷载箱和一台桩端沉渣检测仪。

（1）在距桩端4m处设置一台，用于测试桩端阻力；

（2）在距桩端24m处设置一台，用于测试单桩极限承载力；

（3）在桩端设置一台桩端沉渣检测仪，用于测试成桩后的桩端沉渣厚度和桩端后注浆；

3.2空底桩

采用锚桩反力法，桩径0.8m、桩长15m，底部悬空2m，用于测试土层天然状态下的极限侧阻力；

3.3试验步骤

（1）试验桩成桩之后用沉渣检测仪进行桩端沉渣检测，判断沉渣厚度是否满足规范要求；

（2）沉渣检测完毕后进行桩端后注浆处理；

（3）注浆完成后再一次检测桩端沉渣，检查后注浆处理效果；

（4）距桩端4m处的荷载箱先进行加载，测出桩端阻力；

（5）距桩端24m处的荷载箱进行加载，测出桩身总侧阻力；

（6）空底桩加载，测出天然状态下的桩侧极限侧阻力；

4试验依据

（1）《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008

（2）《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014

（3）《岩土工程勘察规范》GB50021—2001（2009年版）

（4）《建筑地基基础设计规范》GB50007—2011

（5）《湿陷性黄土地区建筑灌注桩基技术规程》

DB62/T25-3084-2014

（6）《建筑基桩自平衡静载试验技术规程》JGJ/T403—2017

5 试验方法

端承桩依据《建筑基桩自平衡静载试验技术规程》JGJ/T403—2017，进行基桩自平衡静载荷试验。

空底桩依据《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008进行基桩自平衡静载荷试验。

6 桩端成渣检测与处理方法

桩端沉渣厚度检测与处理装置由上下承压板、液压油缸、液压管、位移线和注浆管组成，结构其如下图所示。

（a)初始状态                       （b）检测状态

图1 桩端沉渣检测与处理装置

1.液压油缸 2.上承压板 3.液压油管 4.位移线 5.注浆管 6.下承压板

基桩施工时将此装置安装在钢筋笼底部，吊放过程中保持上下承压板水平，待装置达到桩底并且稳固后将油压管、位移线和注浆管沿钢筋笼绑扎引到地面后浇灌混凝土。

6.1桩端沉渣检测

桩身混凝土强度达到15 MPa后开始检测。检测开始之前，将位移线接入位移计，记录上下承压板的初始位移；将液压油管接入油压泵对液压缸进行加压，加压应匀速进行，过程中测读记录上下承压板位移量变化、终止位移和终止压力。

首次检测时若发现桩端有沉渣，则桩端沉渣检测仪先伸出一半位移，保留一半位移。

通过与桩端沉渣检测仪相连的注浆管进行桩端后注浆。

注浆完成7天后，再次使用桩端沉渣检测仪进行检测，首次检测保留的一半位移可用于本次检测，通过检测，判断进行桩端后注浆以后，桩端沉渣情况和厚度，为保证桩端承载力提供明确的依据。

6.2桩端注浆

注浆用水泥选用32.5级复合硅酸盐水泥，要求水泥新鲜、不结块。采用纯水泥浆，水灰比控制在0.55~0.60，搅拌时间不小于2min。

（1）桩底沉渣冲洗。使用高压旋喷机向其中一个注浆管注入清水，从另外一个注浆管返上来的水中砂和泥浆含量判断是否清理干净。如果水中砂和泥浆含量较多，表示桩底沉渣清理不干净，继续进行清理；如果水中砂和泥浆含量较少，表示桩底沉渣清理干净。

（2）高压注浆。首先配置好水泥浆密度，接着向其中一个注浆孔高压注入水泥浆，当桩底部清水全部从另一个注浆孔被置换上来时，且孔内水泥浆密度与配置浆料一致时，停止注浆，并采用加压处理，保证灌浆压力在 2.0~5.0MPa 之间，用水泥浆封住孔口，注浆结束。

（a）初始状态         （b）检测状态        （c）桩端注浆

图2 桩端沉渣检测与处理原理示意图

桩端沉渣 2.沉渣检测与处理装置 3.液压油管 4.位移线 5.注浆管 6.桩身 7.桩端后注浆