破碎帶上樁基后壓漿技術(shù)應(yīng)用

趙啟華 唐清華

（1.中國中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司公路與市政設(shè)計研究院 成都 610031；2.長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 武漢 430010）

樁端后壓漿技術(shù)以往主要應(yīng)用于高層建筑，近年來隨著工程實踐的發(fā)展，開始應(yīng)用于深水橋梁鉆孔樁的施工，并取得了良好的效果［1］。這種技術(shù)目前在破碎帶上橋梁鉆孔樁的應(yīng)用還比較少，本文主要介紹破碎帶上樁基后壓漿施工工藝和施工后的效果。

1 工程概況

度3.5 m。箱梁根部梁高12 m，跨中及端部梁高4.2 m，梁高從根部到跨中采用1.8次拋物線變化。

主墩采用雙肢薄壁墩，尺寸為橫向×縱向＝12.85 m×2 m，承臺高5 m，橫向×縱向＝27.8 m×18.8 m，每個承臺下接22根直徑為2 m樁基；樁基礎(chǔ)按摩擦樁設(shè)計；最大單樁軸向設(shè)計承載力（樁頂）為19 000 k N，最長設(shè)計樁長為93.5 m。邊墩采用單肢薄壁橋墩。

太平特大橋為廣深沿江高速公路東莞麻涌至長安高速公路中威遠島改線段重點工程，位于廣東省東莞市虎門鎮(zhèn)魚政碼頭北西側(cè)，橫跨太平水道。大橋通航凈空按I級航道設(shè)計，通航凈空為寬×高＝174 m×18 m，主橋為113 m＋195 m＋113 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，全長421 m。

主橋平面位于半徑1 300 m的圓曲線及其緩和曲線上，左右幅分修。主橋單幅橋為單向雙室斷面，頂寬19.85m，底寬12.85m，兩側(cè)懸臂長

2 工程地質(zhì)條件

本橋以大角度橫跨橫瀝—虎門斷裂（F5），破碎帶及其影響帶寬約550 m。下伏基巖為下古生代混合片麻巖全風(fēng)化、強風(fēng)化層，極厚，基巖風(fēng)化層遇水易軟化。太平水道中100多m未見完整的弱風(fēng)化帶基巖，工程地質(zhì)條件差。巖層力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 巖層力學(xué)參數(shù)表

3 樁底壓漿實施

主橋主墩共有88根樁基采用后壓漿灌注樁工藝，具體施工流程見圖1。

圖1 壓漿施工工藝流程圖

3.1 配比漿液［2］

（1）漿液由水、水泥、膨潤土、緩凝劑（試配）組成，級配材料的選擇、比例等通過級配試驗確定。（2）容重。17～18 k N／m3。（3）水灰比。0.4～0.6。

（4）初凝。4～6 h，流動性好，泌水小。

（5）強度。7 d抗壓強度不小于5 MPa，28 d抗壓強度不小于C30。

（6）漿液制備后應(yīng)放置5 min后才能使用，以消除漿液中的空氣。

漿液應(yīng)按每個循環(huán)使用量配置備用，使用前漿液應(yīng)經(jīng)過過濾，防止雜物堵塞壓漿孔。

3.2 壓漿管道設(shè)置

（1）壓漿管入口采用2根直徑1 2 1、壁厚4 mm及2根直徑57、壁厚3.5 mm鍍鋅鋼管，出口采用4根直徑25、壁厚2.5 mm鍍鋅鋼管，安裝前清除鋼管內(nèi)銹碴等雜物，防止堵塞出漿孔。底部用直徑25 mm U形彎頭及彎管將2根壓漿管連接成回路，直徑121及57 mm的為進漿管，直徑25 mm的為溢漿管，見圖2。在壓漿管上端安裝高壓止?jié){閥，在溢漿管上安裝溢漿安全閥，每根鉆孔共設(shè)4個壓漿回路，每個壓漿回路底部安裝2個橡膠套筒部件，每個橡膠套筒內(nèi)的鋼管上設(shè)置2個直徑為6 mm、被橡膠套筒緊密包裹的出漿孔（壓漿小孔）孔口朝下，壓漿管與鋼筋籠牢靠連接，確保出漿孔與清孔后的孔底緊密接觸，防止被水下混凝土包裹，避免注漿孔被高壓水開裂。壓漿管接頭處密封不透水，防止泥漿或水泥漿漏入，避免堵塞壓漿回路。壓漿管頂部鋼管接長至施工平臺以上，便于壓漿操作，套管包裹材料采用自行車舊胎，外纏防水膠布，包裹前進行空壓試驗，確定破壞壓力。

（2）樁身布置了聲測管4根（2根直徑121 mm及2根直徑57 mm），沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)圓周均布，同時也是壓漿管進口。聲測管壓漿回路底部緊貼樁底沉碴。

（3）壓漿管道的所有接口應(yīng)連接牢靠，防止在鋼筋籠運輸、下放、結(jié)構(gòu)混凝土澆筑過程中管道脫開。

圖2 壓漿管布置圖（單位：cm）

（4）壓漿管道露出樁頂?shù)臉?biāo)高，由鉆孔樁平臺標(biāo)高等現(xiàn)場實際操作條件確定。壓漿管道上端口設(shè)絲口悶頭封閉，下端口也需封閉。

3.3 壓力注漿

（1）裂開橡膠套管，鉆孔灌注樁水下混凝土澆筑后混凝土強度在2～5 MPa時沖開橡膠管套（以現(xiàn)場試驗為準(zhǔn)），當(dāng)壓入水的壓力突然下降時表示套管已裂開釋放壓力，均勻減小進水壓力，以防止高壓回流夾帶雜質(zhì)堵塞壓漿孔。當(dāng)管內(nèi)仍存在壓力水時，不能打開閘閥，以防水射出傷人。

（2）在壓漿前保持注漿管內(nèi)水注滿。

（3）當(dāng)鉆孔灌注水下混凝土齡期達到14 d以上，進行樁基超聲波檢測，第一次靜載試驗完成后，開始對管道進行注漿，共循環(huán)2次。

（4）當(dāng)鄰近樁位正在鉆孔時，不得進行樁底壓漿，以防漿液穿孔。

3.4 壓力注漿方法

（1）按每次的注漿量通過注漿管依次循環(huán)壓注。

（2）進漿口壓入混和水泥漿時，完成一次壓漿后，應(yīng)均勻減壓，防止壓力漿倒流堵塞注漿孔。

（3）注漿壓力達到6 MPa，穩(wěn)壓10 min。

兩次循環(huán)壓漿時間的間歇不得超過3 h。2次循環(huán)壓漿順序一致。

3.5 樁底終止循環(huán)壓漿標(biāo)準(zhǔn)

（1）所有管道壓漿壓力均達到6 MPa。

（2）樁體總上浮5 mm。

達到以上兩者任一數(shù)值則表示本樁壓漿全部結(jié)束，最后一次壓漿完畢。

3.6 資料

專人負責(zé)記錄壓漿起止時間，注入的漿量，注漿的壓力，測定各階段樁的上浮量和總上浮量。

4 壓漿前后樁基承載能力及樁頂位移比較

為驗證后壓漿技術(shù)壓漿前、后的單樁豎向極限承載力，并獲得分級加載與卸載條件下對應(yīng)的荷載變形曲線，測定樁基沉降、彈性壓縮及巖土塑性變形［3］。在樁基施工過程中，該橋采用自平衡靜載試驗方法。根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料，選取2根試樁，分別為右幅7號主墩14號樁、左幅9號主墩5號樁。在此僅列出右幅7號主墩14號樁壓漿前后承載能力和樁頂位移的比較。

4.1 試樁參數(shù)及壓漿參數(shù)

右幅7號主墩14號樁試樁相關(guān)參數(shù)見表2。

表2 右幅7號主墩14號樁試樁相關(guān)參數(shù)

右幅7號主墩14號樁共采用2次回路壓漿， 壓漿主要參數(shù)見表3。

表3 壓漿主要參數(shù)

4.2 試驗數(shù)據(jù)分析

右幅7號主墩14號樁基混凝土澆筑完成14 d并經(jīng)聲測合格后，進行壓漿前自平衡試驗，在壓漿后28 d進行第2次自平衡試驗，進行樁基承載能力及位移對比，見圖3。

圖3 壓漿前后樁基承載能力分布

壓漿前極限承載能力為37 187 k N，相應(yīng)的位移為68.07 mm；壓漿后極限承載力為50 903 k N，相應(yīng)的位移為57.42 mm。試樁壓漿前、壓漿后樁承載力及端阻力、側(cè)阻力構(gòu)成見表4。

表4 試樁壓漿前、壓漿后承載力構(gòu)成

5 結(jié)語

通過樁基自平衡試驗數(shù)據(jù)分析，樁端壓漿后承載力及沉降位移明顯優(yōu)于壓漿前，說明在破碎帶上全風(fēng)化、強風(fēng)化層極厚的不良地質(zhì)下，采用樁端后壓漿技術(shù)對樁端、樁側(cè)持力層的承載力有較大的提高，達到加大設(shè)計安全儲備、減小樁頂沉降的目的。

［1］ 龔維明，戴國亮，黃生根.大型深水橋梁鉆孔樁樁端后壓漿技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］ JTG D63－2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2007.

［3］ 龔維明，戴國亮，蔣永生，等.樁承載力自平衡測試?yán)碚撆c實踐［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2002（1）：82－88.