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(shù)是以注漿泵將配置好的水泥漿加壓輸入樁身內(nèi)導(dǎo)管，通過(guò)樁底或樁側(cè)注漿閥注入周圍介質(zhì)，通過(guò)滲入(粗粒土)和劈裂(細(xì)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(kuò)大至樁底以上10 m～20 m甚至更高的范圍。通過(guò)水泥漿的滲入膠結(jié)固化效應(yīng)，提高樁的承載力的一種先進(jìn)工藝[1，2]。通過(guò)后壓漿技術(shù)的應(yīng)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(fèi)用，在建筑樁基處理中應(yīng)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(shù)，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(diǎn)工程之一，項(xiàng)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(guān)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(zhǎng)度1 114 m(K －1+494.30～K0+599.26)，共11聯(lián)。西三環(huán)主線長(zhǎng)度2 470 m(K6+157.29～K8+627.61)，共28聯(lián)。西三環(huán)立交南北向?yàn)槲魅h(huán)快速通道，東西向?yàn)殡]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(dá)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(shù)施工。

2 灌注樁后壓漿施工

2.1 施工工藝

灌注樁基礎(chǔ)后壓漿施工工藝流程如圖1所示。

1)壓漿前的準(zhǔn)備。應(yīng)對(duì)壓漿泵系統(tǒng)進(jìn)行選型，并安裝好壓漿設(shè)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(yù)埋在樁中的壓漿導(dǎo)管和單向閥等組成。2)漿液的制備。制備漿液時(shí)，采用與灌注樁水泥同強(qiáng)度等級(jí)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(shí)調(diào)整，一般水灰比為0.6。后壓漿正式壓漿作業(yè)前，應(yīng)進(jìn)行試壓漿，對(duì)漿液水灰比、壓漿壓力、壓漿量等工藝參數(shù)調(diào)整優(yōu)化，最終確定工藝參數(shù)。3)開(kāi)塞。灌注樁后壓漿施工中，采用樁底不填碎石方案、開(kāi)塞時(shí)間提前的措施。開(kāi)塞在混凝土澆筑后24 h之內(nèi)進(jìn)行，開(kāi)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(zhì)和深度而定，風(fēng)化巖壓力最高，軟土壓力最低。成樁7 d樁基聲波檢測(cè)后開(kāi)始注漿，先樁側(cè)注漿，后樁底注漿，樁側(cè)注漿順序?yàn)橄壬虾笙?，先外圍后中間，樁側(cè)注漿和樁底注漿時(shí)間間隔3 h～6 h。

圖1 灌注樁基礎(chǔ)后壓漿施工工藝流程

2.2 施工設(shè)備

施工設(shè)備和機(jī)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(yù)埋在樁中的壓漿導(dǎo)管和單向閥、電子稱等。其中，壓漿泵是實(shí)施后壓漿的主要設(shè)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?？紤]到壓漿過(guò)程中流量和壓力調(diào)整的方便，工程中常采用流量及壓力可調(diào)整的高壓泵。本工程施工采用的壓漿泵技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 壓漿泵技術(shù)參數(shù)(2TGZ型)

2.3 施工質(zhì)量控制

2.3.1 壓漿管埋設(shè)

樁端注漿時(shí)，選用聲測(cè)管作為注漿管，綁扎在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，隨鋼筋籠下入孔底。樁徑為1.5 m時(shí)聲測(cè)管布置三根呈等邊三角形，當(dāng)樁徑為1.8 m和2.0 m時(shí)聲測(cè)管布置四根呈十字交叉形，聲測(cè)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(yán)，防止泥漿進(jìn)入。選兩根聲測(cè)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(shí)使用。

2.3.2 漿液制備

水泥漿配制時(shí)，先根據(jù)試驗(yàn)按攪拌筒上對(duì)應(yīng)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(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥要求新鮮、不結(jié)塊。在正式攪拌前，將一定水灰比水泥漿液的對(duì)應(yīng)刻度在攪拌機(jī)筒外壁上作出標(biāo)記。配制水泥漿液時(shí)先在攪拌機(jī)內(nèi)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(bǔ)加水，水泥漿攪拌好后達(dá)到對(duì)應(yīng)刻度，攪拌時(shí)間不少于2 min，漿液用3 mm×3 mm的濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，漿液采用純水泥漿。水泥漿攪拌好，過(guò)濾后放入貯漿筒，水泥在貯漿筒內(nèi)也保證不斷攪拌。

2.3.3 壓漿控制

樁側(cè)注漿時(shí)，樁長(zhǎng)45 m及以上的設(shè)置3道側(cè)注漿閥，樁長(zhǎng)45 m以下的設(shè)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(cè)注漿閥豎向間距12 m。每道注漿閥對(duì)應(yīng)一根注漿管，注漿管為DN25鋼管，鋼管綁扎在鋼筋籠外側(cè)，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(yīng)滿足設(shè)計(jì)需要的壓力和持續(xù)時(shí)間要求，本工程注漿壓力:樁側(cè)注漿壓力為2 MPa～2.5 MPa，樁底注漿壓力為2 MPa～4 MPa，持荷時(shí)間:壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值后持荷時(shí)間不應(yīng)小于5 min。2)為減少管路系統(tǒng)對(duì)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(guò)程中注漿管路不發(fā)生彎折。3)注漿流量一般應(yīng)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(yīng)大于10 MPa，流量大于5 m3/h。4)注漿量按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》和《公路與橋涵工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算確定。5)壓漿過(guò)程采用“雙控”的方法進(jìn)行控制。6)壓漿作業(yè)過(guò)程中對(duì)后壓漿的各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，立即查明原因，采取措施后繼續(xù)壓漿。

2.3.4 常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

1)壓力逐漸上升，但達(dá)不到設(shè)計(jì)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(shí)間長(zhǎng)，或部分漿液溢出。2)壓降開(kāi)始后壓力不上升，甚至離開(kāi)初始?jí)毫χ党氏陆第厔?shì)，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(guò)大，擾動(dòng)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(shí)或凝膠時(shí)間過(guò)短。5)壓力有規(guī)律上升，即使達(dá)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(dá)到預(yù)定的要求值，可以認(rèn)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(dāng)(如注漿單向閥門反向安裝)或土層本身性質(zhì)導(dǎo)致注漿孔堵塞，引起后壓漿施工中預(yù)置的兩根注漿管全部失效，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的漿液不能注入，或管路雖通但實(shí)際注漿量達(dá)不到50%，且注漿壓力達(dá)不到終止壓力，視為注漿失敗。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位協(xié)商處理。

3 后壓漿施工效果分析

在灌注樁基礎(chǔ)施工完成后，按照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)樁基進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)成果(d=1.2 m，l=38 m，混凝土等級(jí)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(shù)的樁基礎(chǔ)在單樁抗壓極限承載力、樁側(cè)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(shù)的樁基礎(chǔ)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(cè)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(jié)語(yǔ)

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(nèi)的地基土，為第四系松散沉積物，巖性以粉質(zhì)粘土、粉土及粉細(xì)砂為主，含鈣質(zhì)結(jié)核，30 m以下較多鈣質(zhì)膠結(jié)層，地質(zhì)情況涵蓋了鄭州市范圍內(nèi)的各種地質(zhì)條件，具有普遍意義。通過(guò)西三環(huán)橋梁樁基檢測(cè)結(jié)果分析，樁基礎(chǔ)承載力在樁長(zhǎng)減少40%的情況下均高于原設(shè)計(jì)承載力，表明后壓漿技術(shù)可以有效增加樁基礎(chǔ)承載力，節(jié)約工程投資，縮短建設(shè)工期，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，后壓漿技術(shù)在鄭州西三環(huán)橋梁樁基的成功應(yīng)用，可為鄭州地區(qū)及其他類似城市橋梁工程建設(shè)提供有益的借鑒。

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