后壓漿技術在市政橋梁樁基中的應用

趙振東

(中水電(鄭州)投資發(fā)展有限公司，河南鄭州 450001)

0 引言

橋梁后壓漿技術是以注漿泵將配置好的水泥漿加壓輸入樁身內導管，通過樁底或樁側注漿閥注入周圍介質，通過滲入(粗粒土)和劈裂(細粒土)作用注入樁底沉渣和周圍一定范圍的土體中，并在樁土軟弱界面上擴大至樁底以上10 m～20 m甚至更高的范圍。通過水泥漿的滲入膠結固化效應，提高樁的承載力的一種先進工藝[1，2]。通過后壓漿技術的應用可以有效改善樁基周圍土層情況，提高樁基承載力，節(jié)約工程費用，在建筑樁基處理中應用較多[3-5]。在鄭州三環(huán)路快速化工程的橋梁樁基中，也大量采用了后壓漿技術，并取得了良好效果。

1 工程概況

鄭州三環(huán)路快速化工程，是鄭州市重點工程之一，項目位于鄭州的中心城區(qū)，是鄭州市主城區(qū)快速路系統(tǒng)“一環(huán)兩縱三橫”中的關鍵“一環(huán)”。

西三環(huán)隴海路互通立交是三環(huán)路快速化的控制性工程。其中，隴海路主線長度1 114 m(K －1+494.30～K0+599.26)，共11聯(lián)。西三環(huán)主線長度2 470 m(K6+157.29～K8+627.61)，共28聯(lián)。西三環(huán)立交南北向為西三環(huán)快速通道，東西向為隴海路快速通道，立交包括 ES，EN，NE，NW，WS，WN，SE，SW，JS 九條匝道，共69聯(lián)。

隴?；ネ⒔粯痘鶖?shù)量達到1 509根。其中，西三環(huán)主線樁基共602根，包括直徑1.5 m的486根、1.2 m的116根;匝道樁基共678根，包括直徑1.5 m的110根、1.2 m 的 548根、1 m 的20根。上述鉆孔灌注樁全部采用后壓漿技術施工。

2 灌注樁后壓漿施工

2.1 施工工藝

灌注樁基礎后壓漿施工工藝流程如圖1所示。

1)壓漿前的準備。應對壓漿泵系統(tǒng)進行選型，并安裝好壓漿設備及壓漿管。其中，壓漿系統(tǒng)由漿液攪拌器、帶濾網(wǎng)的貯漿斗、壓漿泵、壓力表、高壓膠管、預埋在樁中的壓漿導管和單向閥等組成。2)漿液的制備。制備漿液時，采用與灌注樁水泥同強度等級的普通硅酸鹽水泥與清水拌制成水泥漿，水灰比根據(jù)壓漿情況適時調整，一般水灰比為0.6。后壓漿正式壓漿作業(yè)前，應進行試壓漿，對漿液水灰比、壓漿壓力、壓漿量等工藝參數(shù)調整優(yōu)化，最終確定工藝參數(shù)。3)開塞。灌注樁后壓漿施工中，采用樁底不填碎石方案、開塞時間提前的措施。開塞在混凝土澆筑后24 h之內進行，開塞后用清水沖洗注漿管道，直至溢出清水，然后用堵頭重新封閉壓漿管。4)壓漿。注漿壓力根據(jù)地層性質和深度而定，風化巖壓力最高，軟土壓力最低。成樁7 d樁基聲波檢測后開始注漿，先樁側注漿，后樁底注漿，樁側注漿順序為先上后下，先外圍后中間，樁側注漿和樁底注漿時間間隔3 h～6 h。

圖1 灌注樁基礎后壓漿施工工藝流程

2.2 施工設備

施工設備和機具主要包括:漿液攪拌器、帶濾網(wǎng)的貯漿斗、壓漿泵、壓力表、高壓膠管、預埋在樁中的壓漿導管和單向閥、電子稱等。其中，壓漿泵是實施后壓漿的主要設備，壓漿泵一般采用額定壓力6 MPa～12 MPa，額定流量30 L/min～100 L/min的壓漿泵，壓漿泵的壓力表量程為額定泵壓的1.5倍～2.0倍。考慮到壓漿過程中流量和壓力調整的方便，工程中常采用流量及壓力可調整的高壓泵。本工程施工采用的壓漿泵技術參數(shù)見表1。

表1 壓漿泵技術參數(shù)(2TGZ型)

2.3 施工質量控制

2.3.1 壓漿管埋設

樁端注漿時，選用聲測管作為注漿管，綁扎在鋼筋籠內側，隨鋼筋籠下入孔底。樁徑為1.5 m時聲測管布置三根呈等邊三角形，當樁徑為1.8 m和2.0 m時聲測管布置四根呈十字交叉形，聲測管為φ57 mm，管壁厚度3.5 mm的鋼管，頂端高出地面50 cm并用堵頭封嚴，防止泥漿進入。選兩根聲測管作為注漿管，下部分別用三通和單向閥連接一根φ25 cm帶鋼絲的柔性高壓塑料管作為注漿噴頭管。注漿噴頭管繞樁身環(huán)形布置并間隔10 cm貫穿鉆φ6 mm孔于管壁上，最后在外面(包裹一層透明膠布)包裹一層橡皮帶密封。兩根中一根作為備用管，注漿管注漿失敗時使用。

2.3.2 漿液制備

水泥漿配制時，先根據(jù)試驗按攪拌筒上對應刻度確定出一定水灰比的水泥漿液，注漿漿液采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥要求新鮮、不結塊。在正式攪拌前，將一定水灰比水泥漿液的對應刻度在攪拌機筒外壁上作出標記。配制水泥漿液時先在攪拌機內加一定量的水，然后邊攪拌邊加入定量水泥，根據(jù)水灰比再補加水，水泥漿攪拌好后達到對應刻度，攪拌時間不少于2 min，漿液用3 mm×3 mm的濾網(wǎng)進行過濾，漿液采用純水泥漿。水泥漿攪拌好，過濾后放入貯漿筒，水泥在貯漿筒內也保證不斷攪拌。

2.3.3 壓漿控制

樁側注漿時，樁長45 m及以上的設置3道側注漿閥，樁長45 m以下的設置2道，按照以下位置布置注漿閥:最下面一道距離樁底12 m～18 m，最上面一道距離樁頂8 m～15 m，每道側注漿閥豎向間距12 m。每道注漿閥對應一根注漿管，注漿管為DN25鋼管，鋼管綁扎在鋼筋籠外側，鋼管連接三通、單向閥和一根φ25 cm帶鋼絲的柔性高壓塑料管作為注漿噴管，布置同樁底注漿噴管。

1)注漿應滿足設計需要的壓力和持續(xù)時間要求，本工程注漿壓力:樁側注漿壓力為2 MPa～2.5 MPa，樁底注漿壓力為2 MPa～4 MPa，持荷時間:壓力達到設計值后持荷時間不應小于5 min。2)為減少管路系統(tǒng)對注漿壓力的損失，注漿泵與注漿孔口距離不宜大于30 m，并確保注漿過程中注漿管路不發(fā)生彎折。3)注漿流量一般應控制在70 L/min，為保證注漿效果，要求注漿泵最高額定壓力應大于10 MPa，流量大于5 m3/h。4)注漿量按《建筑樁基技術規(guī)范》和《公路與橋涵工程地基基礎設計規(guī)范》計算確定。5)壓漿過程采用“雙控”的方法進行控制。6)壓漿作業(yè)過程中對后壓漿的各項工藝參數(shù)進行檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況時，立即查明原因，采取措施后繼續(xù)壓漿。

2.3.4 常見問題及處理措施

1)壓力逐漸上升，但達不到設計要求的壓力，這可能是漿液在粘土中形成脈狀劈裂滲透，或漿液濃度低、膠凝時間長，或部分漿液溢出。2)壓降開始后壓力不上升，甚至離開初始壓力值呈下降趨勢，這可能使?jié){液外溢。3)壓力上升后突然下降，這可能是漿液從注漿管周圍溢走，或注速過大，擾動土層，或遇到空隙薄弱部位。4)壓力上升很快，而速度上不去，表明土層密實或凝膠時間過短。5)壓力有規(guī)律上升，即使達到容許壓力，壓降速度也很正常(變化不大)，這表明壓降是成功的。6)壓力上升后又下降，而后再度上升，并達到預定的要求值，可以認為是第3)種情況的空隙部位已被漿液填滿，這種情況也是成功的。7)由于施工操作不當(如注漿單向閥門反向安裝)或土層本身性質導致注漿孔堵塞，引起后壓漿施工中預置的兩根注漿管全部失效，導致設計的漿液不能注入，或管路雖通但實際注漿量達不到50%，且注漿壓力達不到終止壓力，視為注漿失敗。此時，應及時通知設計單位協(xié)商處理。

3 后壓漿施工效果分析

在灌注樁基礎施工完成后，按照相關規(guī)范要求對樁基進行了靜載試驗，試驗結果如表2所示。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗成果(d=1.2 m，l=38 m，混凝土等級C30)

由表2分析可知，與未注漿的樁基相比，采用了后壓漿技術的樁基礎在單樁抗壓極限承載力、樁側阻力、樁端阻力等方面均有了較大的提高，取得了良好的效果。

1)采用了后壓漿技術的樁基礎在抗壓極限承載力方面有了大幅度提高，與未注漿的樁基相比，提高了19%～42%。2)與未注漿的樁基S1相比，注漿后的樁基 S4，S5，S6，S2，S3的樁側阻力平均值分別提高了 40.8%，35.5%，30.3% ，48.7%，52.6%。3)與未注漿的樁基S1相比，注漿后的樁基 S4，S5，S6，S2，S3的樁端阻力分別提高了190%，90%，68%，161%，360%。

4 結語

鄭州市三環(huán)線路上巖土工程勘察揭露地表下70.0 m深度內的地基土，為第四系松散沉積物，巖性以粉質粘土、粉土及粉細砂為主，含鈣質結核，30 m以下較多鈣質膠結層，地質情況涵蓋了鄭州市范圍內的各種地質條件，具有普遍意義。通過西三環(huán)橋梁樁基檢測結果分析，樁基礎承載力在樁長減少40%的情況下均高于原設計承載力，表明后壓漿技術可以有效增加樁基礎承載力，節(jié)約工程投資，縮短建設工期，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。因此，后壓漿技術在鄭州西三環(huán)橋梁樁基的成功應用，可為鄭州地區(qū)及其他類似城市橋梁工程建設提供有益的借鑒。

[1] 李樹榮，王樹中.鉆孔灌注樁后壓漿提高承載力的機理及計算[J].山西建筑，2002，28(4):34-35.

[2] 張陽明，管典志.鉆孔灌注樁后壓漿作用機理分析[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2003(7):890-892.

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[4] 王金海.鉆孔灌注樁后壓漿技術在襄樊國稅大廈工程中的應用[J].建筑技術，2004(3):199-200.

[5] 陶興文.上海地區(qū)鉆孔灌注樁后壓漿技術的設計與施工[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2001(4):35-36，38.