樁底后壓漿技術在橋梁改擴建工程中的應用研究

劉 泉，李茂奇

（1.中國市政工程華北設計研究總院，天津市 300074；2.天津市市政工程研究院，天津市 300074）

0 前言

隨著我國改革開放和經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展,濱海新區(qū)的經(jīng)濟建設取得了舉世矚目的成就。經(jīng)濟的快速發(fā)展要求道路等基礎設施快速發(fā)展，但是，由于早期建成投入運營的公路橋梁，設計等級較低，難以滿足日益增長的交通要求，嚴重制約了快速通道的作用發(fā)揮，已成為制約濱海新區(qū)經(jīng)濟長期可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。

利用原有道路拓寬改建為高等級道路，提高原有道路橋梁的荷載等級和使用功能，節(jié)約工程投資，是舊路改建工程通常采用的有效途徑。但是，由于梁橋梁拓寬后，新舊橋的不均勻沉降會導致橋面出現(xiàn)開裂等嚴重問題，影響到行車的平順和行車安全。

如何能減小樁基沉降量，提高樁基礎的承載能力成為了國內(nèi)外專家學者研究的重要問題。樁底后壓漿技術是一種有效提高樁基承載力的方法，吳全友等曾做過海上大直徑樁基礎的后壓漿試驗[1-2]，陳應陶曾在高架橋的樁基方面做過研究[3]，吳漢斌等曾在孟加拉國的帕克西橋中應用樁底壓漿技術用于提高樁基承載力，通過大量理論分析和試驗研究，取得了一定的研究成果[4]。

但是，采用樁底壓漿技術用于減小樁基的沉降在文獻中還不多見，本文以津濱高速公路為工程研究背景，對樁底壓漿在減小新舊橋梁基礎差異沉降控制技術進行了研究，取得了一定的研究成果，可以為后續(xù)工程提供借鑒。

1 工程概況

為了使試驗有代表性，該試驗樁和工程樁相同，其中樁徑為100 cm，樁長為42 m，混凝土強度等級為C30。樁底壓漿工作在樁身混凝土養(yǎng)護至少7 d后進行。每根樁的壓漿量設計值為3.5 m3，實際注漿量根據(jù)現(xiàn)場情況最后確定。本工程場地的土層地質劃分見表1。

表1 地層巖性特征表

2 技術要求

2.1 設備要求

樁底壓力注漿對泵的要求是排漿量要小，而壓力要高、要穩(wěn)。泵的額定壓力大于要求的最大注漿壓力的1.5倍。在注漿泵上配備有壓力表和流量計，所需要的設備見表2。

表2 主要設備表

2.2 材料要求

（1）漿液由水、水泥、膨潤土、減水劑等組成，水泥采用普通硅酸鹽水泥，強度等級42.5；

（2）重度：17～18 kN/m3；

（3）水灰比：0.5～0.6；

（4）膨潤土：5%，減水劑：1%；

（5）初凝：3～5 h，流動性好，泌水??；

（6）強度：7 d抗壓強度不小于10 MPa。

漿液中加入減水劑可以增加水泥漿流動性，有利于水泥漿沿樁側壁上返，這樣樁底后壓漿可以同時起到樁底和樁側同時壓漿的效果，有利于提高樁的承載力和減少樁基礎沉降。

3 施工工藝

3.1 聲測管的布置方式

每根灌注樁預埋3根φ60×4 mm聲測管，做完超聲波檢測后聲測管作為壓漿管使用，壓漿管布置原則為保證壓漿的均勻性和便于安裝和保護，根據(jù)上述原則，壓漿管均沿鋼筋籠布置，并綁扎在鋼筋籠內(nèi)側。壓漿管具體布置方式見圖1。

圖1 壓漿管布置方式圖

采用絲扣連接方式連接壓漿鋼管，因為壓漿鋼管壁比較薄，如果采用焊接方法連接壓漿鋼管，管壁很容易被電焊焊穿澆注混凝土時將會被水泥砂漿堵塞。

成孔后清孔、下鋼筋籠。在鋼筋籠吊裝安放的過程中，要注意對壓漿管的保護，鋼筋籠不得扭曲，以免造成壓漿管在絲扣連接處松動。

3.2 壓漿器的制作

直管端部壓漿器的制作。由φ60×4 mm鋼管制成，一端封閉，一端與樁身壓漿管相連。沿環(huán)向均勻鉆4個φ10 mm的孔，共4排，間距100 mm。其構成由三層組成：第一層為能蓋住孔眼的圖釘；第二層為比鋼管外徑小3 mm～5 mm的橡膠管；第三層為密封膠帶，見圖2。

圖2 壓漿器示意圖

3.3 施工工藝流程

第一階段：疏通管道?；炷凉嘧?4 h～48 h后，用壓力水從壓漿管中壓入，一般在2～5 MPa時橡膠管裂開。當壓入水的壓力突然下降，表明套管已裂開并釋放壓力。此時減小進水壓力，以防止高壓回流夾帶雜質堵塞壓漿孔。當管內(nèi)仍存在壓力水時，不能打開閘閥，以防止水射出傷人。如果壓力達到10 MPa以上，仍然打不開壓漿噴頭，說明噴頭部位已經(jīng)損壞，不要強行增加壓力，只可在另一根管中補足壓漿數(shù)量。

第二階段：壓漿。當鉆孔灌注樁的水下混凝土齡期達到 7 d后，樁身超聲波檢測完成后，開始對每根管道進行注漿。按每次的注漿量通過壓漿管依次壓注，進漿口壓入混合水泥漿，完成一次壓漿后，應均勻減壓，防止壓力漿倒流堵塞注漿孔。凡達到以下二者中任一標準時，則表示本樁壓漿可全部結束。

（1）總壓漿量達到設計值的80%，且壓漿壓力達到設計壓漿壓力150%，維持5 min以上。

（2）總壓漿量達到設計值的80%，且樁頂或地面出現(xiàn)明顯的上抬（大于1 mm）。

終止壓漿總的控制原則是以壓漿量為主，壓力控制為輔。若水泥漿液是在其他樁或地面冒出，說明樁底已經(jīng)飽和，可以停止壓漿；若從本樁側壁冒漿，壓漿量也滿足或接近了設計要求，可以停止壓漿；若從本樁側壁冒漿且壓漿量很少，可將該壓漿管用清水或用壓力水沖洗干凈，等到第2天原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細孔道時，再重新壓漿。

4 壓漿效果檢查

為了驗證試驗效果，分別在試驗樁周圍鉆芯取樣進行研究，測試點以樁中心為圓心，分別距樁邊10 cm、15 cm、20 cm，每個測點都分別進行47 m、49 m、50 m這3種深度的測試。測點布置情況見圖3。

圖3 測點布置情況圖

通過對土樣進行分析可知，在勘探深度及附近范圍內(nèi)未明顯探測到后壓漿漿體實物，對鉆孔灌注樁樁底周圍進行了原位標準貫入測試及室內(nèi)試驗分析。

測試結果顯示，灌注樁底附近粘土層標準貫入擊數(shù)介于20～24擊；該土層含水量約為26.5%，孔隙比約為0.742，塑性指數(shù)Ip約為17.2，液性指數(shù)IL約為0.38，為可塑偏硬狀態(tài)，壓縮系數(shù)Av（1-2）約為0.240 MPa-1，壓縮模量Es（1-2）約為7.32 MPa，屬中壓縮性土，直剪固結快前強度指標C約為36.3 kPa，約為16.0。

由此可知，本次樁底后壓漿漿體大都存于樁底和樁周圍，漿液滲漏量極小，壓漿效果明顯，對于提高樁底土體的密實程度和樁側和土體的摩阻力有效果，但是，如果要驗證采用該方法對樁體整體承載力的提高程度，需要通過樁基靜載試驗來進一步驗證。

5 結論

通過鉆孔取樣可知，采用該方法進行樁底后壓漿，可以保證壓漿施工的工程質量。通過對鉆孔灌注樁進行樁底壓漿，可以有效提高土體的密實程度，提高樁基承載力，能大大減小新舊橋梁樁基之間的沉降差。采用鉆孔取樣來判斷鉆孔灌注樁樁底壓漿的效果的方法簡單、可靠、費用較低。該方法可以應用到其他高速公路的改擴建工程中。但是，如果要驗證采用該方法對樁體整體承載力的提高程度，需要通過樁基靜載試驗來進一步驗證。

[1]吳全友.海上大直徑鉆孔樁樁底壓漿關鍵技術分析[J].公路，2006（7）：77-81.

[2]羅超云，彭修權.超長大直徑鉆孔灌注樁樁底壓漿施工[J].公路，2006（6）：214-216.

[3]陳應陶.新渭南高架車站橋梁鉆孔灌注樁后壓漿技術[J].橋梁建設，2008（4）：78-81.

[4]吳漢斌，黃支金.樁底壓漿技術在帕克西橋中的應用[J].世界橋梁，2003（4）：10-13.