破碎帶上樁基后壓漿技術(shù)應(yīng)用

趙啟華 唐清華

（1.中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司公路與市政設(shè)計(jì)研究院 成都 610031；2.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 武漢 430010）

樁端后壓漿技術(shù)以往主要應(yīng)用于高層建筑，近年來(lái)隨著工程實(shí)踐的發(fā)展，開始應(yīng)用于深水橋梁鉆孔樁的施工，并取得了良好的效果［1］。這種技術(shù)目前在破碎帶上橋梁鉆孔樁的應(yīng)用還比較少，本文主要介紹破碎帶上樁基后壓漿施工工藝和施工后的效果。

1 工程概況

度3.5 m。箱梁根部梁高12 m，跨中及端部梁高4.2 m，梁高從根部到跨中采用1.8次拋物線變化。

主墩采用雙肢薄壁墩，尺寸為橫向×縱向＝12.85 m×2 m，承臺(tái)高5 m，橫向×縱向＝27.8 m×18.8 m，每個(gè)承臺(tái)下接22根直徑為2 m樁基；樁基礎(chǔ)按摩擦樁設(shè)計(jì)；最大單樁軸向設(shè)計(jì)承載力（樁頂）為19 000 k N，最長(zhǎng)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為93.5 m。邊墩采用單肢薄壁橋墩。

太平特大橋?yàn)閺V深沿江高速公路東莞麻涌至長(zhǎng)安高速公路中威遠(yuǎn)島改線段重點(diǎn)工程，位于廣東省東莞市虎門鎮(zhèn)魚政碼頭北西側(cè)，橫跨太平水道。大橋通航凈空按I級(jí)航道設(shè)計(jì)，通航凈空為寬×高＝174 m×18 m，主橋?yàn)?13 m＋195 m＋113 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，全長(zhǎng)421 m。

主橋平面位于半徑1 300 m的圓曲線及其緩和曲線上，左右幅分修。主橋單幅橋?yàn)閱蜗螂p室斷面，頂寬19.85m，底寬12.85m，兩側(cè)懸臂長(zhǎng)

2 工程地質(zhì)條件

本橋以大角度橫跨橫瀝—虎門斷裂（F5），破碎帶及其影響帶寬約550 m。下伏基巖為下古生代混合片麻巖全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化層，極厚，基巖風(fēng)化層遇水易軟化。太平水道中100多m未見(jiàn)完整的弱風(fēng)化帶基巖，工程地質(zhì)條件差。巖層力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 巖層力學(xué)參數(shù)表

3 樁底壓漿實(shí)施

主橋主墩共有88根樁基采用后壓漿灌注樁工藝，具體施工流程見(jiàn)圖1。

圖1 壓漿施工工藝流程圖

3.1 配比漿液［2］

（1）漿液由水、水泥、膨潤(rùn)土、緩凝劑（試配）組成，級(jí)配材料的選擇、比例等通過(guò)級(jí)配試驗(yàn)確定。（2）容重。17～18 k N／m3。（3）水灰比。0.4～0.6。

（4）初凝。4～6 h，流動(dòng)性好，泌水小。

（5）強(qiáng)度。7 d抗壓強(qiáng)度不小于5 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度不小于C30。

（6）漿液制備后應(yīng)放置5 min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)使用量配置備用，使用前漿液應(yīng)經(jīng)過(guò)過(guò)濾，防止雜物堵塞壓漿孔。

3.2 壓漿管道設(shè)置

（1）壓漿管入口采用2根直徑1 2 1、壁厚4 mm及2根直徑57、壁厚3.5 mm鍍鋅鋼管，出口采用4根直徑25、壁厚2.5 mm鍍鋅鋼管，安裝前清除鋼管內(nèi)銹碴等雜物，防止堵塞出漿孔。底部用直徑25 mm U形彎頭及彎管將2根壓漿管連接成回路，直徑121及57 mm的為進(jìn)漿管，直徑25 mm的為溢漿管，見(jiàn)圖2。在壓漿管上端安裝高壓止?jié){閥，在溢漿管上安裝溢漿安全閥，每根鉆孔共設(shè)4個(gè)壓漿回路，每個(gè)壓漿回路底部安裝2個(gè)橡膠套筒部件，每個(gè)橡膠套筒內(nèi)的鋼管上設(shè)置2個(gè)直徑為6 mm、被橡膠套筒緊密包裹的出漿孔（壓漿小孔）孔口朝下，壓漿管與鋼筋籠牢靠連接，確保出漿孔與清孔后的孔底緊密接觸，防止被水下混凝土包裹，避免注漿孔被高壓水開裂。壓漿管接頭處密封不透水，防止泥漿或水泥漿漏入，避免堵塞壓漿回路。壓漿管頂部鋼管接長(zhǎng)至施工平臺(tái)以上，便于壓漿操作，套管包裹材料采用自行車舊胎，外纏防水膠布，包裹前進(jìn)行空壓試驗(yàn)，確定破壞壓力。

（2）樁身布置了聲測(cè)管4根（2根直徑121 mm及2根直徑57 mm），沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)圓周均布，同時(shí)也是壓漿管進(jìn)口。聲測(cè)管壓漿回路底部緊貼樁底沉碴。

（3）壓漿管道的所有接口應(yīng)連接牢靠，防止在鋼筋籠運(yùn)輸、下放、結(jié)構(gòu)混凝土澆筑過(guò)程中管道脫開。

圖2 壓漿管布置圖（單位：cm）

（4）壓漿管道露出樁頂?shù)臉?biāo)高，由鉆孔樁平臺(tái)標(biāo)高等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作條件確定。壓漿管道上端口設(shè)絲口悶頭封閉，下端口也需封閉。

3.3 壓力注漿

（1）裂開橡膠套管，鉆孔灌注樁水下混凝土澆筑后混凝土強(qiáng)度在2～5 MPa時(shí)沖開橡膠管套（以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為準(zhǔn)），當(dāng)壓入水的壓力突然下降時(shí)表示套管已裂開釋放壓力，均勻減小進(jìn)水壓力，以防止高壓回流夾帶雜質(zhì)堵塞壓漿孔。當(dāng)管內(nèi)仍存在壓力水時(shí)，不能打開閘閥，以防水射出傷人。

（2）在壓漿前保持注漿管內(nèi)水注滿。

（3）當(dāng)鉆孔灌注水下混凝土齡期達(dá)到14 d以上，進(jìn)行樁基超聲波檢測(cè)，第一次靜載試驗(yàn)完成后，開始對(duì)管道進(jìn)行注漿，共循環(huán)2次。

（4）當(dāng)鄰近樁位正在鉆孔時(shí)，不得進(jìn)行樁底壓漿，以防漿液穿孔。

3.4 壓力注漿方法

（1）按每次的注漿量通過(guò)注漿管依次循環(huán)壓注。

（2）進(jìn)漿口壓入混和水泥漿時(shí)，完成一次壓漿后，應(yīng)均勻減壓，防止壓力漿倒流堵塞注漿孔。

（3）注漿壓力達(dá)到6 MPa，穩(wěn)壓10 min。

兩次循環(huán)壓漿時(shí)間的間歇不得超過(guò)3 h。2次循環(huán)壓漿順序一致。

3.5 樁底終止循環(huán)壓漿標(biāo)準(zhǔn)

（1）所有管道壓漿壓力均達(dá)到6 MPa。

（2）樁體總上浮5 mm。

達(dá)到以上兩者任一數(shù)值則表示本樁壓漿全部結(jié)束，最后一次壓漿完畢。

3.6 資料

專人負(fù)責(zé)記錄壓漿起止時(shí)間，注入的漿量，注漿的壓力，測(cè)定各階段樁的上浮量和總上浮量。

4 壓漿前后樁基承載能力及樁頂位移比較

為驗(yàn)證后壓漿技術(shù)壓漿前、后的單樁豎向極限承載力，并獲得分級(jí)加載與卸載條件下對(duì)應(yīng)的荷載變形曲線，測(cè)定樁基沉降、彈性壓縮及巖土塑性變形［3］。在樁基施工過(guò)程中，該橋采用自平衡靜載試驗(yàn)方法。根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料，選取2根試樁，分別為右幅7號(hào)主墩14號(hào)樁、左幅9號(hào)主墩5號(hào)樁。在此僅列出右幅7號(hào)主墩14號(hào)樁壓漿前后承載能力和樁頂位移的比較。

4.1 試樁參數(shù)及壓漿參數(shù)

右幅7號(hào)主墩14號(hào)樁試樁相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 右幅7號(hào)主墩14號(hào)樁試樁相關(guān)參數(shù)

右幅7號(hào)主墩14號(hào)樁共采用2次回路壓漿， 壓漿主要參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 壓漿主要參數(shù)

4.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

右幅7號(hào)主墩14號(hào)樁基混凝土澆筑完成14 d并經(jīng)聲測(cè)合格后，進(jìn)行壓漿前自平衡試驗(yàn)，在壓漿后28 d進(jìn)行第2次自平衡試驗(yàn)，進(jìn)行樁基承載能力及位移對(duì)比，見(jiàn)圖3。

圖3 壓漿前后樁基承載能力分布

壓漿前極限承載能力為37 187 k N，相應(yīng)的位移為68.07 mm；壓漿后極限承載力為50 903 k N，相應(yīng)的位移為57.42 mm。試樁壓漿前、壓漿后樁承載力及端阻力、側(cè)阻力構(gòu)成見(jiàn)表4。

表4 試樁壓漿前、壓漿后承載力構(gòu)成

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)樁基自平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，樁端壓漿后承載力及沉降位移明顯優(yōu)于壓漿前，說(shuō)明在破碎帶上全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化層極厚的不良地質(zhì)下，采用樁端后壓漿技術(shù)對(duì)樁端、樁側(cè)持力層的承載力有較大的提高，達(dá)到加大設(shè)計(jì)安全儲(chǔ)備、減小樁頂沉降的目的。

［1］ 龔維明，戴國(guó)亮，黃生根.大型深水橋梁鉆孔樁樁端后壓漿技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］ JTG D63－2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2007.

［3］ 龔維明，戴國(guó)亮，蔣永生，等.樁承載力自平衡測(cè)試?yán)碚撆c實(shí)踐［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2002（1）：82－88.