橋梁工程大直徑超深鉆孔樁樁底壓注漿施工技術(shù)

吳善印

（浙江浙交檢測(cè)技術(shù)有限公司，浙江杭州 310012）

鉆孔灌注樁施工中，普遍采用泥漿護(hù)壁的方法，其在施工中的局限性較明顯，如鉆渣大范圍沉淀、樁側(cè)泥皮等。工程技術(shù)人員持續(xù)展開(kāi)理論研究及實(shí)踐活動(dòng)，取得了較好的成果，證明了樁底壓注漿施工技術(shù)具有可行性。

1 工程概況

某特大橋工程，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)均為鉆孔灌注樁，按摩擦樁設(shè)計(jì)，總量152根。主墩基礎(chǔ)每墩含26根樁，樁徑2.8 m，長(zhǎng)125 m；邊墩、輔助墩及高墩區(qū)引橋樁基礎(chǔ)統(tǒng)一采用2.5 m的樁徑控制標(biāo)準(zhǔn)，樁長(zhǎng)85～96 m。橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)以亞砂土居多，厚度1.3～6.6 m不等。每完成一根鉆孔樁的施工作業(yè)后，隨即組織樁底壓漿施工，按照此方法有序推進(jìn)。

2 樁底壓注漿的作業(yè)原理

在樁鋼筋籠內(nèi)預(yù)設(shè)壓漿管路，樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定要求后，啟用高壓注漿泵，并經(jīng)由管道注入水泥漿液，該部分材料形成兩條流動(dòng)路徑：其一，進(jìn)入樁底土層，起到加固的效果；其二，在壓力作用下沿樁壁的四周向上流動(dòng)。

通過(guò)應(yīng)用樁底注漿方法，可改善樁底沉渣、泥皮問(wèn)題，提高樁底土層的承載力，使鉆孔灌注樁具有足夠的穩(wěn)定性。

（1）滲透固結(jié)。

施工使用的砂土和碎石土具有良好的滲透性，在壓力作用下可推動(dòng)其深入樁端土體內(nèi)，經(jīng)過(guò)滲透固結(jié)后，構(gòu)成完整、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體。

（2）壓密充填。

原狀態(tài)下，樁端處分布有松散狀的虛土，在采取樁底壓注漿施工技術(shù)后，在漿液的擠壓作用下使該部分虛土轉(zhuǎn)變?yōu)閿D密的狀態(tài)，且漿液具有膠結(jié)作用，可構(gòu)成樁端擴(kuò)大的固結(jié)體，使其穩(wěn)定性得到保障。

（3）劈裂泥皮。

實(shí)際注漿壓力超過(guò)樁端土層的最小主應(yīng)力后，將伴有劈裂現(xiàn)象；由于漿液的填充作用，裂隙可被填補(bǔ)，可對(duì)持力層進(jìn)行加筋。

（4）預(yù)壓。

通過(guò)漿液的擠入，存在樁底的土層將受到預(yù)壓作用，在該作用機(jī)制下，可提高樁基的承載力，減小樁基的沉降量，有利于維持樁體的穩(wěn)定性。

3 樁底壓注漿的技術(shù)要求

組織室內(nèi)試驗(yàn)，確定樁底壓注漿施工需要漿液的基本組分；進(jìn)一步組織自平衡試樁檢測(cè)工作，以確定合適的配比、壓漿工藝參數(shù)，作為正式施工的指導(dǎo)。漿液性能的初凝時(shí)間4～5 h，7 d最小抗壓強(qiáng)度大于5 MPa，壓漿量5 500～5 800 L，壓漿壓力為4 MPa。

待樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)即不小于30 MPa后，需組織超聲波無(wú)損檢測(cè)，在不影響結(jié)構(gòu)完整性的前提下，判斷成樁質(zhì)量情況。

施工人員應(yīng)分三次壓漿，且壓力和壓漿量均應(yīng)滿足施工相關(guān)要求。壓漿施工的質(zhì)量控制應(yīng)采取雙控的方法，以注漿量為主要控制指標(biāo)，利用注漿壓力輔助檢驗(yàn)，保證各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。若注漿量達(dá)標(biāo)，可結(jié)束注漿作業(yè)；若壓漿量超過(guò)最終值的80%，且壓力超過(guò)4 MPa，可停止注漿作業(yè)。

4 施工工藝流程

樁底壓注漿的施工工藝流程如圖1所示。

圖1 樁底壓漿施工工藝流程

4.1 壓漿管的配置及安裝方法

（1）配置方法。

配備4根Ф33.5 mm×3.25 mm的壓漿管及4根Ф60 mm×3.5 mm的聲測(cè)管，組成4個(gè)完整回路，用于樁底壓漿施工。各回路在樁底部分應(yīng)呈“U”形，以便高效壓漿。

針對(duì)“U”形回路中的樁底管路進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，水平向管路由圓弧形轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€形。相比鋼筋籠的底標(biāo)高，應(yīng)保證壓漿管的底標(biāo)高略大于10 cm。

（2）安裝方法。

①壓漿管路和鋼筋籠兩部分同槽預(yù)制，各節(jié)段間采用承插式接頭的連接方式，管節(jié)接頭選用鋼管材料，其內(nèi)徑略大于壓漿管的外徑，且需在后場(chǎng)完成1/2的焊接作業(yè)，待鋼筋籠沉放至指定位置后，方可焊接另一半。

②為了在安全的前提下快速裝拆閥門(mén)，應(yīng)在壓漿管頂部采取絲扣接頭，每循環(huán)完成后，立即對(duì)管口采取封堵措施，避免異物進(jìn)入其中。

4.2 施工準(zhǔn)備

（1）配備壓漿設(shè)施。

①基本設(shè)施包含注漿泵、制漿機(jī)、漿液攪拌機(jī)、貯漿桶、12 MPa壓力表、球閥、溢流閥、16目紗網(wǎng)、漿液測(cè)試儀器，其中注漿泵2臺(tái)，分別負(fù)責(zé)注漿、清洗。

②現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜，為了避免在外界干擾下出現(xiàn)停機(jī)現(xiàn)象，需額外配備壓漿設(shè)備，以達(dá)到連續(xù)壓漿的效果。

③注漿泵選用往復(fù)式三柱塞泵，壓力參數(shù)為12 MPa，轉(zhuǎn)速91 r/min、額定功率22 kW。

（2）管路編號(hào)及掛牌。

按順序依次對(duì)壓漿管路編號(hào)，將其與特定的漿液分配器連接，組織混凝土澆筑作業(yè)。澆筑后24～48 h，可啟用壓漿泵，由該裝置利用清水將樁端注漿管單向閥沖開(kāi)，保證管路處于暢通的狀態(tài)[1]。使用U形管時(shí)，需定期開(kāi)啟U形管系統(tǒng)，注水循環(huán)10～15 min，避免壓漿孔出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

（3）水泥漿液的制備。

以設(shè)計(jì)配比為準(zhǔn)，選用適量質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料，拌制水泥漿液。應(yīng)提前組織配比試驗(yàn)，將水泥漿液的性能作為主要的分析對(duì)象，并根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整，確定水泥漿液性能達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)下的配比。以設(shè)計(jì)配比為準(zhǔn)生產(chǎn)水泥漿液，進(jìn)入貯漿桶前先使用16目紗網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，阻隔超粒徑的雜物，避免因該部分不達(dá)標(biāo)材料進(jìn)入壓漿孔及管道而誘發(fā)堵塞現(xiàn)象。水泥漿液配合比如表1所示。

表1 水泥漿液配合比

4.3 壓漿施工工藝

（1）開(kāi)塞。

開(kāi)塞可使壓漿管路始終維持暢通的狀態(tài)，應(yīng)開(kāi)啟壓漿孔，劈裂樁底混凝土，以便后續(xù)可快速組織壓漿作業(yè)。開(kāi)塞是樁底壓漿施工中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，需在混凝土澆筑后24～48 h內(nèi)組織此項(xiàng)工作。初期對(duì)管道高壓注水，密切觀察出漿口的實(shí)際情況，待該處出水后，關(guān)閉出漿閥，并繼續(xù)加壓，若某時(shí)間節(jié)點(diǎn)壓力值顯著下降，表明原本包裹壓漿孔的高壓膠布開(kāi)裂，壓漿孔被沖開(kāi)[2]。

在混凝土終凝前，應(yīng)及時(shí)使用高壓水進(jìn)行循環(huán)流通，避免壓漿孔再次封堵。

（2）第一次循環(huán)壓漿。

①以混凝土的實(shí)測(cè)強(qiáng)度為主要判斷依據(jù)，待其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度30 MPa后，組織超聲波無(wú)損檢測(cè)，若實(shí)測(cè)結(jié)果滿足要求，可進(jìn)入第一次循環(huán)壓漿施工環(huán)節(jié)。

②壓漿量是此階段的重點(diǎn)控制對(duì)象，各回路的壓漿量分別為300 L，共設(shè)置4個(gè)回路，產(chǎn)生的總壓漿量為1 200 L。每完成一個(gè)回路的壓漿作業(yè)后，啟用另一臺(tái)壓漿泵，在該裝置的支持下使用清水沖洗管路，直至水泥漿初凝為止。

③經(jīng)過(guò)第一次循環(huán)壓漿施工可有效封堵土層中的孔隙。

（3）第二次循環(huán)壓漿。

①嚴(yán)格控制第一次、第二次循環(huán)壓漿的間隔時(shí)間，應(yīng)大于漿液初凝時(shí)間，即3～4 h，具體需根據(jù)漿液的實(shí)際特性靈活調(diào)整。

②壓漿量是重點(diǎn)控制對(duì)象，各回路的壓漿量、壓漿后的管路清理方法均與第一次循環(huán)壓漿一致。

③經(jīng)過(guò)第二次循環(huán)壓漿后，可進(jìn)一步封堵土層的孔隙，使其更具完整性與穩(wěn)定性。

（4）第三次循環(huán)壓漿。

此階段采取注漿量和注漿壓力雙控的方法，待注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值后，可停止壓漿作業(yè)；若壓漿量達(dá)到總量的80%以上，且同時(shí)滿足壓力達(dá)4 MPa的要求，可停止注漿。

經(jīng)過(guò)第三次循環(huán)壓漿施工后，可增強(qiáng)孔隙的封閉效果，同時(shí)漿液將沿樁周向上流動(dòng)。

（5）管路內(nèi)注漿封孔。

完成各循環(huán)壓漿工作后，采取壓漿封孔措施[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，樁底壓注漿施工技術(shù)是改善鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的重要途徑，可處理樁底沉渣、樁壁的泥皮，提高鉆孔灌注樁的承載力、維持穩(wěn)定性。在工程施工中，技術(shù)人員應(yīng)高度重視優(yōu)化施工技術(shù)，漿液的配制、注漿量、注漿壓力的控制等均應(yīng)成為重點(diǎn)考慮對(duì)象，科學(xué)應(yīng)用壓注漿施工技術(shù)，將鉆孔灌注樁的質(zhì)量提升至全新的層級(jí)，推動(dòng)橋梁建設(shè)工作的順利開(kāi)展。