淺談后壓漿在鉆孔灌注樁基礎(chǔ)加固中的應(yīng)用

曹哲

摘 要 為了提高橋梁鉆孔灌注樁樁基承載力，近年來(lái)出現(xiàn)了后壓漿鉆孔灌注樁這一新技術(shù)。本文結(jié)合工程實(shí)例，闡述了灌注樁后壓漿加固機(jī)理，參數(shù)的確定，施工工藝及在實(shí)際樁基加固工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 鉆孔灌注樁 加固機(jī)理 壓漿參數(shù) 施工工藝

一、前言

近年來(lái)我國(guó)橋梁工程對(duì)鉆孔灌注樁樁基承載力的要求越來(lái)越高，為了滿足設(shè)計(jì)承載力要求，樁基的持力層要求是較為完整的巖石層，樁長(zhǎng)和樁徑尺寸往往做得很大，使得樁基部分的工程造價(jià)較高，同時(shí)給施工帶來(lái)很大的困難。為了解決這一工程問(wèn)題，在設(shè)計(jì)和施工中經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)踐，總結(jié)了一套鉆孔灌注樁后壓漿法加固樁端地基的方法，大大縮短了樁長(zhǎng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。

二、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)后壓漿的應(yīng)用

陜西省銅川至黃陵高速公路項(xiàng)目TH-C07標(biāo)段黨家塬大橋采用φ1.5 m鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，后卯中橋采用φ1.2 m鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，由于樁基的持力層為砂泥軟石土層，且土粒與軟石為輕微膠結(jié)，為提高樁基的承載能力，對(duì)鉆孔灌注樁采用樁底后壓漿進(jìn)行加固處理。

三、加固機(jī)理

1.改善持力層條件、提高樁的承載力。鉆孔灌注樁成孔過(guò)程中，土體擾動(dòng)、樁底沉碴和樁周泥皮對(duì)樁基承載力產(chǎn)生嚴(yán)重負(fù)面影響。為了改善和提高樁基承載能力，樁底壓漿使?jié){液在高壓作用下對(duì)沉碴及樁周土劈裂、滲擴(kuò)、填充、壓密、固結(jié)等作用使樁端持力層在一定范圍內(nèi)原本松散的碎石、土粒和裂隙膠結(jié)成一個(gè)高強(qiáng)度的結(jié)合體，從而改善持力層的物理力學(xué)性能，恢復(fù)和提高持力層土體強(qiáng)度。

2.提高樁側(cè)摩阻力。鉆孔灌注樁與樁周土體間空隙降低了樁側(cè)摩阻力；樁周泥皮阻礙了樁身與樁周土的結(jié)合，降低了摩擦系數(shù)，同樣降低了樁側(cè)摩阻力。樁底壓漿在高壓作用下，漿液沿樁土界面上返，通過(guò)滲擴(kuò)、填充、膠結(jié)綜合作用對(duì)樁周泥土置換和空隙充填，在樁周形成脈狀結(jié)合體，使樁側(cè)摩阻力大幅度提高；同時(shí)漿液橫向滲透到樁側(cè)土層中也起到了加大樁徑的作用，從而改善持力層受力狀態(tài)和荷載傳遞性能。

四、壓漿參數(shù)的設(shè)定

壓漿參數(shù)主要包括壓漿水灰比、壓漿量以及終止壓漿壓力。在樁基施工前，應(yīng)根據(jù)以往工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，先設(shè)定參數(shù)，然后根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，進(jìn)行試樁的施工，試樁完成后達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，進(jìn)行樁的靜載試驗(yàn)，最終確定試驗(yàn)參數(shù)。

（1）水灰比應(yīng)根據(jù)土的飽和度、滲透性確定。對(duì)于飽和土，水灰比宜為0.45～0.65；對(duì)于非飽和土，水灰比宜為0.7～0.9（松散碎石土、砂礫宜為0.5～0.6）；低水灰比水泥漿宜參入減水劑。注漿少，壓力大，可調(diào)大水灰比。

（2）壓漿總量與持力層的孔隙率以及樁間距有關(guān)，在砂泥軟石土層軟石含量為50%～70%，樁間距為4 m～5 m 的條件下，壓漿量一般為115 t～210 t。

（3）樁底終止壓漿壓力應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)及壓漿點(diǎn)深度確定，對(duì)于風(fēng)化巖、非飽和黏性土及粉土，壓漿壓力宜為3 MPa～10 MPa，對(duì)于飽和土層壓漿壓力宜為1.2 MPa～4 MPa，軟土宜取低值，密實(shí)黏性土宜取高值。

五、后壓漿施工工藝

1. 施工準(zhǔn)備。（1）材料準(zhǔn)備。水泥宜采用硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥，按規(guī)定批次進(jìn)行抽檢和報(bào)檢。水泥漿配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)。嚴(yán)格按照規(guī)范要求，進(jìn)行水泥凈漿配合比設(shè)計(jì)，確定理論配合比，并進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)。泌水率最大不得超過(guò)3%，拌和后3 h的泌水率宜控制在2%，24 h后泌水應(yīng)全部被漿吸收。水泥漿液從拌制到使用的最長(zhǎng)時(shí)間，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，一般不得超過(guò)2 h～3 h。壓漿管和壓漿閥。壓漿管采用內(nèi)徑為5 cm的白鐵管，超聲波檢測(cè)管可兼使用。壓漿閥應(yīng)能承受1 MPa以上的凈水壓力，壓漿閥外部保護(hù)層應(yīng)能抵抗砂石等硬物的剮撞面不致使壓漿閥受損，且具備逆止功能。

（2）設(shè)備準(zhǔn)備。壓漿的機(jī)械設(shè)備主要有高壓清洗機(jī)、注漿泵（額定泵壓應(yīng)大于設(shè)計(jì)最大壓力的1.5倍）、壓力表、水泥攪拌機(jī)、儲(chǔ)漿筒（容積不小于0.5 m3，頂口加蓋濾網(wǎng)）、水泵、安全閥門、電焊機(jī)、氣割設(shè)備等。壓力表必須經(jīng)過(guò)有資質(zhì)的計(jì)量單位檢驗(yàn)校核，量程不小于壓漿設(shè)計(jì)最大壓力的1.3倍，一般為10 MPa～15 MPa。

2.施工要點(diǎn)。（1）壓漿管的布置：每根需要實(shí)施樁底壓漿的鉆孔灌注樁設(shè)置3根壓漿管（超聲波檢測(cè)管可兼使用），長(zhǎng)度需滿足樁底壓漿的要求，下端伸出樁底35 cm，上端高出樁頂（或工作面）50 cm，對(duì)稱布設(shè)于鋼筋籠上，管與管之間采用絲牙連接。壓漿管與鋼筋籠采用鉛絲綁扎或用“U” 形鋼筋焊接固定，應(yīng)均勻、牢固。樁端壓漿管固定在加筋箍?jī)?nèi)側(cè)，布置在兩根主筋之間，每道加筋箍設(shè)一個(gè)固定點(diǎn)；樁側(cè)壓漿管固定在螺旋箍筋外側(cè)，按1.5 m間距固定。管底段安裝單向閥，單向閥安裝時(shí)應(yīng)用防水膠帶固定纏裹密封，纏裹應(yīng)結(jié)實(shí)嚴(yán)密，且滿足正常壓漿壓力作用下能順利打開。在鋼筋籠吊裝安放過(guò)程中要注意對(duì)壓漿管的保護(hù)，鋼筋籠不得扭曲，以免造成壓漿管在絲扣連接處松動(dòng)，單向閥部分應(yīng)加混凝土墊塊保護(hù)，不得摩擦孔壁以免造成壓漿孔堵塞，確保管路暢通。

（2）壓水試驗(yàn)：成樁3天后先用壓漿泵從1#壓漿管內(nèi)壓入清水，沖洗孔底泥漿，直至2#、3#壓漿管冒出清水為止。壓水試驗(yàn)不僅可以疏通壓漿通道，而且可以根據(jù)壓水試驗(yàn)結(jié)果對(duì)壓漿的有關(guān)參數(shù)做出相應(yīng)調(diào)整。

（3）壓漿樁位及壓漿時(shí)機(jī)的選擇：為防止壓漿時(shí)水泥漿液從臨近薄弱地點(diǎn)冒出，壓漿的樁應(yīng)在混凝土灌注完成14 d（混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%）后，并且該樁周圍至少8 m范圍內(nèi)沒有鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，此外，該范圍內(nèi)的樁基混凝土灌注完成均應(yīng)在3 d以上。

（4）壓漿施工順序：壓漿時(shí)最好采用整個(gè)承臺(tái)群樁一次性壓漿，壓漿先施工周圈樁再施工中間樁，壓漿時(shí)采用2根樁循環(huán)壓漿，即先壓第1根樁的A管，壓漿量約占總量的70%，壓完后再壓另1根樁的A管，然后依次為第1根樁的B管和第2根樁的B管，這樣就能保證同一根樁各壓漿管壓漿時(shí)間間隔30 min～60 min以上，給水泥漿一個(gè)在土體中擴(kuò)散的時(shí)間。

（5）壓漿施工：鉆孔灌注樁成型14 d，混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后，進(jìn)行超聲波檢測(cè)，而后進(jìn)行樁底壓漿。將配制好的水泥漿液經(jīng)壓漿泵加壓輸入到壓漿管內(nèi)，高壓漿液通過(guò)管底的單向閥門進(jìn)入樁底的土中。在正式壓漿前，應(yīng)檢驗(yàn)配制好的水泥漿液的流動(dòng)性、穩(wěn)定性、均勻性、水泥漿液凝固時(shí)間漿液濃度調(diào)整時(shí)機(jī)等施工控制參數(shù)。

3. 終止壓漿標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，可終止壓漿。

（1）壓漿總量已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（2）壓漿總量已達(dá)到設(shè)計(jì)要求的75%及以上，且入口壓力已達(dá)到試驗(yàn)確定的最大壓力。（3）壓漿總量已達(dá)到設(shè)計(jì)要求的75%及以上，且地面已冒漿。

4.壓漿施工中出現(xiàn)的問(wèn)題和相應(yīng)措施。（1）當(dāng)壓漿壓力長(zhǎng)時(shí)間低于正常值或地面出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串漿，應(yīng)改為間歇壓漿，間歇時(shí)間應(yīng)為30 min～60 min，或者調(diào)低漿液水灰比。2）若遇壓力達(dá)到10 MPa以上仍然打不開壓漿閥，說(shuō)明壓漿閥部位已經(jīng)損壞，不要強(qiáng)行增加壓力，可在另一根管中補(bǔ)足壓漿數(shù)量。（3）壓漿作業(yè)必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，應(yīng)按以下原則進(jìn)行處理：盡可能縮短中斷時(shí)間，盡快恢復(fù)壓漿作業(yè)；若中斷時(shí)間超過(guò)30分鐘時(shí)，應(yīng)立即沖洗設(shè)備和管路，以防漿液固化?；謴?fù)壓漿后，應(yīng)先用大水灰比漿液壓漿，當(dāng)管路暢通后，再恢復(fù)到正常的水灰比。

5.質(zhì)量檢驗(yàn)。后壓漿完工后，應(yīng)提供水泥、水和外加劑的材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告，壓力表檢定證書、試壓漿記錄、設(shè)計(jì)工藝參數(shù)、后壓漿施工記錄、特殊情況處理記錄等資料。樁底密實(shí)度、樁底漿液均勻性、樁底漿液有效深度在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)測(cè)，每處檢測(cè)不少于2根樁，每根樁須一個(gè)鉆芯取樣，確保壓漿質(zhì)量。

六、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，鉆孔灌注樁樁底后壓漿具有縮短樁長(zhǎng)，縮小樁徑，提高樁基承載力，提高施工進(jìn)度和降低工程造價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，所以，在具備條件的工程中推廣后壓漿施工工藝有著重要的意義和廣闊的前景。

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