淺析樁端后注漿技術(shù)施工要點(diǎn)

摘 要：結(jié)合樁端后注漿技術(shù)原理與工程實(shí)際情況對(duì)樁端后注漿技術(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)工程特點(diǎn)提出了在鉆孔灌注樁施工時(shí)采用樁端后注漿技術(shù)的硬件要求和施工要點(diǎn)，為同類(lèi)工程應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：灌注樁；注漿；加固

中圖分類(lèi)號(hào)：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160332074

鉆孔灌注樁因其具有承載力高，工藝簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在工程建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但大直徑鉆孔灌注樁在施工時(shí)容易擾動(dòng)樁周土，從而降低樁端與樁周土體強(qiáng)度，水體的浸泡軟化作用加劇了這種不利作用。導(dǎo)致樁周摩擦力及樁端阻力下降，使樁身承載力無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求[1]。因此采用樁端后注漿提高灌注樁承載力的技術(shù)成為灌注樁施工時(shí)不可或缺的配套工藝?，F(xiàn)以湖南省長(zhǎng)沙市某大橋?yàn)槔瑴\析樁端后注漿技術(shù)的施工應(yīng)用要點(diǎn)。

1 工程概況

本工程為新建雙向6車(chē)道跨河大橋，采用三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，墩身斜置，與水流方向基本平行。橋梁為整幅橋，標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?5m，橋梁總長(zhǎng)318m。上部結(jié)構(gòu)斜橋正做，采用單箱雙室直腹板箱梁，支座在柱頂正交布置。主墩為單個(gè)圓端形矩形實(shí)體墩，位于河道大堤內(nèi)側(cè)坡腳處，立柱柱身與梁斜交15°，與河道水流方向斜交4°，立柱頂部擴(kuò)大。主墩承臺(tái)為8邊形實(shí)體承臺(tái)，厚4.2m。承臺(tái)下布置13根Φ2.0m鉆孔灌注樁，采用C30水下混凝土，持力層為6-2-4層中風(fēng)化鈣質(zhì)礫巖。北側(cè)主墩樁長(zhǎng)57m，南側(cè)樁長(zhǎng)69m。邊墩采用與主線標(biāo)準(zhǔn)墩外形相近的雙柱H型墩，雙柱間設(shè)系梁，柱頂擴(kuò)大為L(zhǎng)型，滿足邊跨主梁及引橋箱梁的支座布置，邊墩柱頂均設(shè)抗震槽口。立柱為矩形柱，采用C40混凝土，柱底尺寸為2.0m（橫橋向）×2.3m（順橋向）。立柱下接矩形承臺(tái)，承臺(tái)厚3.2m。承臺(tái)下布置4根Φ2.0m鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)均大于40m。

本工程場(chǎng)地位于河谷風(fēng)化強(qiáng)烈與鈣質(zhì)礫巖區(qū)域，河谷平直，漫灘段低窄，經(jīng)人工改造修筑了兩岸堤防工程，河堤標(biāo)高約38.5m。堤外側(cè)地面標(biāo)高多在32～33m，為瀏陽(yáng)河之低級(jí)階地。邊墩處地面標(biāo)高約32.5m，主墩處地面標(biāo)高約28m。河床水深約1.5～1.8m，河床標(biāo)高22.0～24.51m，基巖面標(biāo)高10.80～20.80m，表現(xiàn)為由南向北傾斜?；鶐r為白堊系神皇山組礫巖、局部為泥質(zhì)粉砂巖；巖溶發(fā)育、掉鉆、不返水，中風(fēng)化鈣質(zhì)礫巖面起伏極大。6度地震力作用下無(wú)可液化地層，水文條件與河水關(guān)系密切，存在巖溶水，為地質(zhì)復(fù)雜區(qū)段。工程沿線絕大數(shù)基巖為古近系與白堊系內(nèi)陸湖相沉積的極軟巖，水理性質(zhì)差，具遇水軟化、失水干裂的特點(diǎn)，且存在均勻風(fēng)化。樁基施工時(shí)應(yīng)及時(shí)清底澆灌混凝土，避免基底持力層工程性質(zhì)性狀的惡化。

2 樁端后注漿原理

樁端注漿是使?jié){液首先充填到樁端疏松的殘碴間隙中，水泥漿與殘碴膠結(jié)固化，形成了強(qiáng)度較高的膠結(jié)體[2]。如果樁端存在混凝土離析形成的薄弱部位，待水泥漿液充滿殘碴間隙后，會(huì)繼續(xù)充填滲透進(jìn)入這些薄弱部位，增加樁端混凝土的強(qiáng)度。隨著注漿量的增加，繼續(xù)提高注漿壓力，水泥漿液可以向樁端持力層滲透，與持力層土體膠結(jié)的水泥漿在樁端形成膠結(jié)楔形體，增加樁端承壓面積，提高鉆孔灌注樁的樁端承載力。注漿壓力壓實(shí)了樁端持力層，提高樁端土體的承載力，特別是由于樁端土層在承受上部結(jié)構(gòu)荷載前就已經(jīng)受到預(yù)壓擠密，提早發(fā)揮樁端阻力，對(duì)應(yīng)的單樁沉降量明顯減小[2] 。當(dāng)樁底注漿量和注漿壓力達(dá)到一定程度時(shí)，漿液會(huì)沿樁側(cè)壁向上滲透，充填樁側(cè)與樁周土體間的間隙，同時(shí)向松散的土層、孔隙較大的礫砂層、卵石層和裂隙巖層滲透粘結(jié)。對(duì)粘土及粉土層，漿液的劈裂路線呈縱橫交叉的脈狀網(wǎng)絡(luò)，增大了土體之間的粘聚力和內(nèi)摩擦角，從而提高了土體的強(qiáng)度。從而消除了樁底沉碴的影響。采用樁端后注漿技術(shù)后的單樁極限承載力相比于同等條件下未注漿鉆孔灌注樁有40%以上的提升作用[3]。而且更重要的是本工作中，通過(guò)使用樁端后注漿技術(shù)可以令樁底的沉渣得到固化，改善地基條件，制造出一個(gè)高強(qiáng)度持力層，在相同荷載作用下，后注漿技術(shù)加固過(guò)的灌注樁樁頂位移比未后注漿的樁的大幅降低，有效控制了基礎(chǔ)沉降。

3 樁端后注漿施工要點(diǎn)

本橋每根鉆孔灌注樁均要求采取樁端注漿加固，主要目的是加固樁底沉渣和土體，提高地質(zhì)復(fù)雜條件下的樁基整體穩(wěn)定性。

3.1 設(shè)備要求

注漿裝置由注漿管、注漿閥和注漿器組成。注漿管應(yīng)采用鍍鋅鋼管，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低壓液體輸送用焊接鋼管》（GB/T3091）的規(guī)定，注漿管兼作聲測(cè)管使用。注漿管內(nèi)徑50mm，壁厚3mm，按圖紙要求沿樁周均勻布置4根，且伸出樁端200～500mm。注漿管露出樁頂?shù)臉?biāo)高，由施工方根據(jù)鉆孔樁平臺(tái)標(biāo)高等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作條件確定。注漿管與鋼筋籠采用鉛絲或U形鋼筋焊接固定[4] 。注漿管在其底部安裝注漿器，注漿管底部用膠帶或橡膠包裹密封。將管內(nèi)注滿清水并密封。連接接頭應(yīng)采用螺紋連接，接頭處應(yīng)纏繞止水膠帶。注漿閥應(yīng)采用能承受大于注漿所需的壓力的單向閥，單向閥上增加混凝土墊塊作為保護(hù)裝置。注漿管下放前應(yīng)作注水試驗(yàn)，打開(kāi)漿液流通管道，探明注漿路線，確認(rèn)注漿管路暢通，提高樁端可灌性。注漿管應(yīng)隨鋼筋籠同時(shí)下放，且應(yīng)保證二者固定牢靠，確保注漿管以及鋼筋籠的完整性。管的接頭處應(yīng)密封，不漏水。應(yīng)在樁頂注漿管管口處設(shè)置壓力表和卸壓閥，進(jìn)行注漿流量和壓力的實(shí)測(cè)。注漿泵的能力應(yīng)大于實(shí)際注漿時(shí)壓力和流量的要求。

3.2 漿液要求

漿液配置是后注漿技術(shù)施工中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。注漿采用水泥漿，水泥的強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5，水泥質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格控制，必須符合國(guó)家相關(guān)要求。水灰比為0.55～0.65，加入高效減水劑。水泥漿的配合比應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)并結(jié)合試樁結(jié)果確定。水泥漿比重應(yīng)控制在17～18KN/m3，初凝時(shí)間為2～3h，漿液流動(dòng)性好，泌水小。水泥漿7d抗壓強(qiáng)度不小于5Mpa；28d抗壓強(qiáng)度不小于30Mpa。漿液制備后應(yīng)放置5min后才能使用，以消除漿液中的空氣。漿液應(yīng)按每個(gè)循環(huán)使用量配置，使用前水泥漿液應(yīng)經(jīng)過(guò)雙層濾網(wǎng)過(guò)濾，防止雜物堵塞注漿孔。

3.3 工藝要求

灌注樁成樁后12h內(nèi)對(duì)注漿管進(jìn)行清水開(kāi)塞，將管路打通后（即壓力下降時(shí)）即可停止注水，準(zhǔn)備注漿工作。注漿工作應(yīng)在樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%且成樁養(yǎng)護(hù)7d后進(jìn)行，注漿時(shí)不能移動(dòng)樁身，避免破壞樁身、樁端混凝土。注漿施工應(yīng)按試樁確定的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行，施工中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行參數(shù)實(shí)測(cè)，積累經(jīng)驗(yàn)，為其后可能需要的調(diào)整提供依據(jù)。樁底注漿時(shí)，同一根樁的全部注漿管宜同時(shí)均勻壓入水泥漿，并應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)樁頂?shù)奈灰坪蜆吨芡翆拥淖兓闆r。在注漿10m范圍內(nèi)不得進(jìn)行其他鉆孔樁的施工作業(yè)，群樁注漿采取先周?chē)鷺逗笾虚g樁的順序。樁底后注漿應(yīng)采取注漿量與壓力雙控，以注漿量控制為主，壓力控制為輔。若注漿壓力達(dá)到控制壓力，并在持荷5min后達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%，出現(xiàn)冒漿時(shí)，可認(rèn)為滿足要求。

3.4 關(guān)鍵參數(shù)

樁底終止注漿標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件通過(guò)試樁試驗(yàn)確定。注漿關(guān)鍵參數(shù)為漿液水灰比控制在0.55～0.65之間；樁端注漿終止壓力為4MPa；持荷時(shí)間為5min；注漿流量不宜超過(guò)75L/min；單樁注漿量5t。以上不同工程關(guān)鍵參數(shù)實(shí)際控制值應(yīng)根據(jù)試樁得出的后注漿工藝報(bào)告修正確定[5] 。

3.5 注意事項(xiàng)

注漿應(yīng)遵循以注漿量為主，壓力為輔的原則。如果出現(xiàn)注漿量很大，但注漿壓力上不來(lái)的情況，應(yīng)采取間隔循環(huán)注漿的方法，即間隔一段時(shí)間再注漿，以確保漿液壓注在樁端和樁周。如果注漿閥壓力超過(guò)10MPa時(shí)無(wú)法打開(kāi)，則說(shuō)明注漿閥本身出現(xiàn)問(wèn)題，此時(shí)可以通過(guò)其它注漿管補(bǔ)充水泥漿液，不可再加大注漿壓力。當(dāng)鉆孔灌注樁的水下混凝土齡期達(dá)到14d，可對(duì)樁基進(jìn)行超聲波檢測(cè)，檢測(cè)完畢后可開(kāi)始對(duì)每根管道進(jìn)行注漿。準(zhǔn)備進(jìn)行注漿作業(yè)的灌注樁周邊5m范圍內(nèi)其它樁正在鉆孔時(shí)，不得進(jìn)行樁端注漿，以防漿液穿孔。如果注漿機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)異常情況或者發(fā)出異響，則應(yīng)及時(shí)停機(jī)進(jìn)行檢修，不可為保證工程進(jìn)度而強(qiáng)行開(kāi)動(dòng)注漿機(jī)。一旦發(fā)現(xiàn)注漿機(jī)壓力表讀數(shù)突變或者注漿管堵塞，以及注漿管爆裂的現(xiàn)象，也需要立即停機(jī)更換相關(guān)配件，盡量快速完成維修作業(yè)。一旦注漿作業(yè)中斷時(shí)間超過(guò)30min，則需要對(duì)設(shè)備和管路進(jìn)行沖洗，防止其中原有漿液凝固堵塞注漿路線[6] ?；貜?fù)注漿時(shí)先要使用大水灰比水泥漿沖洗管路，確認(rèn)注漿線路通暢無(wú)礙之后再將注漿漿液換成正常水灰比的水泥漿。完成注漿后，應(yīng)均勻減壓，防止?jié){液倒流堵塞注漿孔。

4 結(jié)語(yǔ)

由于樁端后注漿技術(shù)在提高鉆孔灌注樁的承載力和防止基礎(chǔ)沉降等方面有顯著效果，同等條件下可以適當(dāng)減少樁長(zhǎng)，削減樁數(shù)，從而降低工程造價(jià)，縮短工期，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)樁端后注漿技術(shù)施工要點(diǎn)進(jìn)行分析研究，可以明確施工方法，提高施工效率，使該技術(shù)具有更為廣闊的應(yīng)用發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：李博（1982-），男，黑龍江伊春人，中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，工程師，土木工程專(zhuān)業(yè)，主要從事道路、橋梁測(cè)量、施工工作。