鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用

杜文瑞

（中建路橋集團(tuán)有限公司， 石家莊 050001）

1 引言

隨著橋梁建設(shè)不斷朝向大型化等發(fā)展，當(dāng)前橋梁多采用鉆孔灌注樁作為其基礎(chǔ)型式。相比于傳統(tǒng)的灌注樁，鉆孔灌注樁的后壓漿技術(shù)能夠有效解決樁底沉渣等缺陷，并有效提高樁基礎(chǔ)的承載力。

2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

基于鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的理論研究可知，其能夠提高樁端20%～150%的承載力，該值隨著樁基所處地質(zhì)條件以及施工方法等的不同而有所變化[1]。后壓漿的鉆孔灌注樁一般以靜載荷試樁的方式確定其豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，或者是在理論計(jì)算時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件乘以提高系數(shù)。本文以某橋梁的4根工程樁為研究對(duì)象。基于2種規(guī)范對(duì)其樁長進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果如表1所示。

表1 橋梁樁長計(jì)算結(jié)果

從計(jì)算結(jié)果可以看出，采用公路橋涵規(guī)范進(jìn)行計(jì)算時(shí)所得到的計(jì)算結(jié)果較為保守，但基于安全性考慮將最終方案選定為公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范。

基于上述分析，以1號(hào)和3號(hào)試驗(yàn)樁作為研究對(duì)象，將2號(hào)和4號(hào)試驗(yàn)樁作為參照組。試驗(yàn)均以2 090 kN的設(shè)計(jì)承載力進(jìn)行，試驗(yàn)樁1號(hào)和3號(hào)參數(shù)均為23 m樁長和1 200 mm樁徑，并采用后壓漿技術(shù)進(jìn)行施工；試驗(yàn)樁2號(hào)和4號(hào)參數(shù)均為29 m樁長和1 200 mm樁徑，并采用不壓漿的施工方法。

基于規(guī)范要求和施工經(jīng)驗(yàn)，初步以2 t作為其壓漿量。以1.5 MPa作為終止壓漿的壓力，在開始?jí)簼{之后可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，但均應(yīng)在1 MPa以上。

3 施工工藝

采用直徑25～30 mm的鋼管進(jìn)行焊接作為預(yù)埋管。為確保施工吊裝時(shí)預(yù)埋管不出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，推薦以套管焊接的方式連接2根預(yù)埋管，一般采用13 mm的套管。預(yù)埋管端部和頂部分別連接壓漿閥和壓漿管，推薦以管箍套絲的方式進(jìn)行連接。上部連接管應(yīng)等到鋼筋籠全部下沉完后再進(jìn)行安裝，待檢驗(yàn)合格之后再往里面灌清水，并且為了避免雜物等的掉落，應(yīng)采用蓋子等將其蓋緊。在沉放鋼筋籠之前需要安裝壓漿閥，但為避免其出現(xiàn)鐵銹等現(xiàn)象，需在沉放之前再進(jìn)行安裝。

3.1 吊裝鋼筋籠和澆筑混凝土

在起吊鋼筋籠之后需將其對(duì)準(zhǔn)，慢慢放入樁位內(nèi)，若鋼筋籠下沉?xí)r出現(xiàn)阻礙時(shí)不得進(jìn)行扭籠，并且在混凝土澆筑時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)浮籠等現(xiàn)象[2]。可通過將清水注入壓漿管的方式，對(duì)已經(jīng)沉放好的鋼筋籠中的壓漿管密封性進(jìn)行檢查，若所注入的清水水面有所降低，則代表壓漿管密封性不滿足要求，應(yīng)在混凝土澆筑前對(duì)其采取補(bǔ)救措施。若水面保持穩(wěn)定則代表壓漿管有著較好的密封性能，可將蓋子蓋上進(jìn)行密封并確保雜物不掉入管中。

此外，為避免壓漿閥在混凝土澆筑過程中不被淹沒，在混凝土澆筑開始前先將粒徑為0.5 m的碎石投入樁底中，以對(duì)壓漿閥起到保護(hù)作用，在將碎石全部投注完畢后即可進(jìn)行混凝土的澆筑?；炷翝仓甑臉痘鐖D1所示。

圖1 混凝土澆筑完的樁基

3.2 壓漿施工

后壓漿施工應(yīng)在混凝土澆筑完一段時(shí)間之后再進(jìn)行，其中主要涉及壓漿齡期等影響因素。所謂壓漿齡期即使樁身混凝土強(qiáng)度滿足要求所需的時(shí)間。壓漿過程對(duì)于樁基而言所需承受的壓力較大，故必須等到其混凝土強(qiáng)度滿足要求后才能進(jìn)行?；谑┕そ?jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能開始進(jìn)行壓漿施工，因此，一般以10 d作為壓漿齡期。在夏天時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件將壓漿齡期縮短到7 d以上，在冬天時(shí)可將壓漿齡期適當(dāng)延長。

采用水泥和水等其他摻料進(jìn)行拌和之后即為水泥漿液的配比。漿液在質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同時(shí)的性能有所不同，當(dāng)漿液較稀時(shí)具有較強(qiáng)的滲透性能，并且較有利于輸送；當(dāng)漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)中等時(shí)，其壓密作用較明顯；當(dāng)漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)可起到脫水作用。若采用水泥漿進(jìn)行漿液的拌和，應(yīng)選用0.5左右的水灰比；若采用水泥水玻璃進(jìn)行漿液的拌和，則應(yīng)采用0.8左右的水灰比。在現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，一般先采用濃度較稀的漿液進(jìn)行壓漿，而后再采用濃度中等的漿液，最后才采用濃度較高的漿液。為提高壓漿效率，可在漿液中適當(dāng)摻入外加劑。如摻入減水劑或膨脹劑等以使其性能有所改善。

3.3 預(yù)壓水試驗(yàn)

一般情況下，在樁身混凝土灌注成型之后還需對(duì)壓漿管進(jìn)行5 d左右的預(yù)壓水試驗(yàn)。預(yù)壓水試驗(yàn)需先將花管側(cè)邊膠帶及其混凝土劈開，以使得壓漿通道得以打通[3]。但該種方法容易出現(xiàn)返漿現(xiàn)象。即泥漿在完成壓水試驗(yàn)后會(huì)進(jìn)行壓漿管中，而在其水分揮發(fā)完之后，容易使預(yù)埋管內(nèi)的泥漿出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，嚴(yán)重可導(dǎo)致其無法進(jìn)行壓漿。因此，在本次試驗(yàn)中，將以直接壓漿的方式開展試驗(yàn)。

對(duì)試驗(yàn)樁1號(hào)以1 MPa的壓漿力和50 L/min的壓漿流量進(jìn)行壓漿，當(dāng)有1 t的水泥注入量，并且在其壓力無顯著增加時(shí)，可以降低水灰比并將壓漿流量減小。當(dāng)水泥壓入量在1.5 t時(shí)，采用另外一側(cè)的壓漿管進(jìn)行壓漿工作，并將開啟壓漿閥的壓力設(shè)定為1.2 MPa，并根據(jù)不斷提高的壓漿量來提高壓漿力，達(dá)到3 t的壓漿量時(shí)，將其壓漿力調(diào)整到1.5 MPa，并持壓到終止壓漿。

對(duì)試驗(yàn)樁3號(hào)壓漿時(shí)，以8 MPa的壓力從一側(cè)進(jìn)行壓漿，但此時(shí)因壓漿閥未能開啟，故認(rèn)定壓漿閥出現(xiàn)損害，從另一側(cè)壓漿閥將漿液注入，以1.2 MPa的壓力開啟壓漿閥控制水灰比約為0.5，并保持壓漿流量穩(wěn)定，以較低的灌注流量進(jìn)行壓漿。達(dá)到3 t的壓漿量，終止壓漿力為1.5 MPa

3.4 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

以設(shè)計(jì)承載力2 090 kN進(jìn)行壓漿試驗(yàn)，2組試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 試驗(yàn)結(jié)果匯總

對(duì)比第一組試驗(yàn)可知，相比于未壓漿的2號(hào)試驗(yàn)樁，壓漿后的1號(hào)試驗(yàn)樁有較大的彈性工作區(qū)，表明后壓漿技術(shù)能夠使樁和樁周土的整體性有所提高，并且對(duì)于樁底沉渣而言，樁端壓漿技術(shù)對(duì)其起到了較好的加固作用，使其承載力得到較大的提高。對(duì)比第二組試驗(yàn)，所得結(jié)果與第一組相似，但因3號(hào)試驗(yàn)樁在壓漿時(shí)未能打開其中一根壓漿閥，導(dǎo)致壓漿時(shí)漿液分布不均，故對(duì)壓漿質(zhì)量造成影響。

4 結(jié)語

從上述分析可知，采用后壓漿技術(shù)能夠使樁端承載力得到較大的提高，但后壓漿技術(shù)所需含金量較高，在施工時(shí)容易因操作不當(dāng)而使其施工質(zhì)量受到影響?；诖?，可采用如下施工措施來提高壓漿質(zhì)量：

1）控制壓漿節(jié)奏。為確保漿液能夠盡可能地將樁底空間填滿，在壓漿時(shí)應(yīng)對(duì)其節(jié)奏進(jìn)行控制，可采用間歇壓漿的方式進(jìn)行壓漿。可根據(jù)壓水試驗(yàn)確定間隙時(shí)間，若施注時(shí)壓漿力有所變化，可依據(jù)樁底的可灌性能對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。如壓漿時(shí)樁底出現(xiàn)上冒泥漿的現(xiàn)象，則需在其停止冒漿一段時(shí)間后再進(jìn)行壓漿，以確保樁周泥漿凝固效果適當(dāng)。

2）控制壓漿持續(xù)時(shí)間。開始?jí)簼{到結(jié)束壓漿的時(shí)間即為壓漿持續(xù)時(shí)間。一般情況下應(yīng)控制壓漿持續(xù)時(shí)間小于2 h。為提高壓漿質(zhì)量，也可以采用多次壓漿的方式。

3）壓漿后的保養(yǎng)。一般應(yīng)以15 d以上的時(shí)間作為壓漿保養(yǎng)時(shí)間。