超長摩擦樁樁端樁側聯合注漿工藝研究

梁建鋒 周培康 王新泉 崔允亮 喬文開

(1.紹興市交通工程質量安全監督站，浙江 紹興 312000； 2.浙江大學城市學院，浙江 杭州 310015)

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·橋梁·隧道·

超長摩擦樁樁端樁側聯合注漿工藝研究

梁建鋒1周培康1王新泉2崔允亮2喬文開2

(1.紹興市交通工程質量安全監督站，浙江 紹興 312000； 2.浙江大學城市學院，浙江 杭州 310015)

結合超長摩擦樁樁端樁側聯合注漿試驗，介紹了樁端樁側聯合注漿時，L形樁端注漿管和環形樁側注漿管的設置方式，論述了樁端樁側聯合注漿的施工工藝流程，探討了注漿管開塞和注漿參數的工藝控制措施，為今后超長摩擦樁后壓漿施工提供參考。

鉆孔灌注樁，注漿，注漿壓力，注漿量

大型橋梁工程上部荷載大，橋梁鉆孔灌注樁樁基常采用承載力較高的超長超大直徑摩擦樁。鉆孔灌注樁常受樁端沉渣和泥皮等不利因素影響，后注漿技術可有效的解決上述不利影響，提高鉆孔灌注樁的承載力。灌注樁后注漿技術主要分為樁端后注漿、樁側后注漿及樁側樁端聯合注漿三大類[1]。許多學者對灌注樁后注漿進行了大量的試驗和理論分析，認為對鉆孔灌注樁進行樁端和樁側壓力注漿，會使其承載力大幅度提高，取得顯著的技術經濟效益[2]。朱奎等[3]結合具體工程分析了樁端注漿鉆孔灌注樁的受力機理和工藝原理，提出了樁端注漿施工的控制技術，并進行了技術經濟比較分析。楊鑫炎等[4]研究認為樁端后注漿可有效消除樁底沉渣和下段樁側泥皮的不利影響，是一種有效提高鉆孔灌注樁承載性能、節約工程投資的先進施工工藝。近些年鉆孔灌注樁樁端后注漿技術得到了較多的研究和工程應用，但對于超長摩擦樁而言，僅僅進行樁端后注漿對樁的承載力提高有限，需要進行樁端樁側聯合注漿。由于工藝限制，目前對超長摩擦樁的樁端樁側聯合注漿技術試驗研究較少，注漿管布設、注漿參數、工藝控制等尚不成熟。本文結合橋梁樁基工程通過現場注漿試驗研究超長摩擦樁樁端樁側聯合注漿工藝。

1 試驗概況

本試驗結合處于紹興市的東小江大橋樁基工程進行。東小江大橋位于海積平原，場區表層為可塑狀粉質粘土，局部軟塑，厚度1.0 m～2.2 m，其下沉積沖海積粉土層，松散～稍密狀，厚度1.6 m～6.4 m，局部缺失；下伏流塑狀淤泥質土，性質較差，壓縮性高，厚度8.0 m～16.0 m，局部相變成軟可塑狀；中部為沖潮相硬土層，灰黃色，可塑狀，厚度1.0 m～4.6 m，部分缺失，其下為海積粉質粘土，灰色，軟塑為主，局部流塑，厚度10.9 m～12.7 m，下伏可塑狀粉質粘土，厚度1.3 m～7.1 m，下部為沖積粉砂、中砂、含粘性土圓礫(礫砂)層等，埋深37.1 m～37.8 m，厚度較大，工程性質較好。東小江大橋引橋部位樁基樁長60 m，樁徑1.5 m，設計承載力容許值為5 800 kN。選取3根樁進行后注漿試驗，鋼筋籠綁扎時預設好注漿管，待樁基達到設計強度80%后開始注漿，其中2根樁進行樁端樁側聯合注漿，另外1根樁僅進行樁端后注漿。通過多次試驗確定樁端樁側聯合注漿的注漿管布置方式、注漿設備選型、注漿參數和注漿質量控制標準等。并通過靜載試驗驗證注漿對承載力的提高效果。

2 樁端樁側聯合注漿裝置與工藝

樁端注漿管：對于樁徑較大(>1.0 m)的灌注樁可沿圓周方向均勻布置3根注漿管。由于本工程鉆孔灌注樁直徑為1.5 m，沿圓周對稱布置φ32×3.0 mm 3根無縫鋼管作為注漿管，注漿管底部做成L形。在L形注漿管600 mm長度范圍內，每間隔50 mm沿注漿管鉆孔徑為6 mm的灌漿孔眼。為防止灌注樁身混凝土時漿液堵塞注漿管上的孔眼，在下放注漿管之前，用圖釘將注漿孔封閉，用自行車內胎剪裁成條狀包住孔眼并在兩端用膠帶密封。注漿管連接好后，綁扎固定在鋼筋籠螺旋筋內側，隨鋼筋籠一起下放。注漿管與注漿管之間可采用直套筒焊接連接。樁端注漿管布置形式如圖1和圖2所示。

樁側注漿管：樁側注漿斷面按10 m布置，距頂部8 m，底部12 m，在樁8 m，18 m，28 m，38 m，48 m，5個斷面安裝環形注漿管，環形注漿管固定在鋼筋籠螺旋筋外側。環形注漿管由φ32鋼管彎制而成，環形注漿管與豎向注漿管通過彎頭連接。環形注漿管上等間距地鉆設一排φ6 mm的孔眼，孔眼間距為200 mm，注漿孔眼上用圖釘封閉并包好內胎密封，使孔眼開口朝樁的外側。樁側注漿管布置形式如圖1和圖3所示。

注漿泵選用BW-150型泥漿泵或泵壓值超過10 MPa的其他型式的柱塞式泥漿泵。地表輸液軟管宜選耐壓值超過10 MPa的鋼絲編織高壓膠管。

后注漿施工按照如圖4所示的工藝流程進行。

3 樁端樁側聯合注漿過程控制

作為提高灌注樁成樁質量的一種輔助措施，后注漿的效果取決于注漿裝置、注漿形式、土層性質、注漿的工藝流程、參數和控制標準等多種因素，因而對樁端樁側聯合注漿的過程控制也是多方面的，通過試驗確定了以下控制標準。

3.1 注漿管開塞

注漿管開塞是后壓漿注漿前必須進行的一道工序，目前常用做法都是通過壓水試驗來預估計樁底土體的可灌性好壞，也是通過進行壓水試驗后的結果來確定后壓漿施工工藝的，是后壓漿施工中重要的一環。壓水試驗在施工過程中還起到驗證壓漿管的通暢和疏通壓漿管并能夠使樁底土體的可灌性得到提高。后壓漿施工前進行的壓水試驗不用擔心會影響到后來壓入漿液的凝固體的質量，因為后壓漿施工中不管壓水試驗是壓入的水還是漿液所含的水，在壓力的作用下壓入土體后都是向外擴散并消除多余的部分。壓漿前的壓水試驗所采用的壓力一般分為2級～3級逐級進行的，在壓水試驗前需要對壓水時間和壓水量進行設計，一般壓水試驗壓入的水量是在0.6 m3左右，通常采取小于8 MPa的注漿壓力進行后壓漿開塞。通常工程中是在進行完壓水試驗后開始進行后壓漿。

3.2 注漿參數控制

后壓漿施工技術的壓漿質量好壞關鍵在于注漿參數控制，包括漿液水灰比控制、注漿終止的壓力控制、注漿流量和注漿量的控制。后壓漿施工中漿液的水灰比過大易造成漿液的流失，也會降低后注漿的注漿效果，水灰比過小則會增大壓漿過程中注漿阻力，也會降低可注性。由上述分析可知，水灰比的大小對后壓漿注漿效果影響較大，應根據土層類別、土的密實度、土是否飽和等諸多因素來確定。對于飽和土漿液的水灰比宜取0.44～0.64，對于非飽和土水灰比宜取0.68～0.9，對于松散碎石土、砂礫水灰比宜取0.45～0.6。后壓漿施工過程中樁端終止注漿壓力應根據注漿樁所處土層性質以及注漿斷面深度確定，對于施工過程中遇到的風化巖、非飽和粘性土及粉土等非堅硬土體，宜取3 MPa～10 MPa；對于后壓漿施工過程的飽和土層宜取1.2 MPa～4 MPa，軟土取低值，密實粘性土則應取高值。經試驗研究表明樁側注漿的注漿壓力一般為樁端注漿壓力的1/2。為了保證注漿效果，使漿液均勻擴散，應在壓漿過程中控制注漿流量，使注漿流量低于75 L/min。經大量工程實踐表明，后壓漿施工過程中注漿壓力和流量過大容易造成串孔、冒漿、降低注漿的有效性等諸多問題，不利于壓漿質量的控制?？刂谱{流量的同時還能對控制注漿壓力起到連帶效應。后壓漿施工過程中確保最佳注漿量是確保樁的承載力增幅效果達到設計要求的重要因素，并不是注入的漿量越多越好，過量注漿會增加不必要的浪費，增加成本，注漿量應通過預先做的試樁注漿量確定。在后壓漿施工的初步設計中，注漿量主要對樁徑、樁長、樁端樁側土層性質、單樁承載力增幅效果及是否為復式注漿等因素進行考慮,可按式(1)[5]估算注漿量:

Gc=apd+asnd

(1)

其中，Gc為注漿量，以水泥質量計；ap，as分別為樁端、樁側注漿量經驗系數，ap=1.5～1.8，as=0.5～0.7，對于卵、礫石、中粗砂取較高值；n為樁側注漿斷面數；d為基樁設計直徑，m。

本研究中一根樁注漿情況如表1所示。

表1 試驗樁注漿參數

4 結語

對超長摩擦樁進行了樁端樁側聯合注漿試驗，通過現場試驗研究了樁端樁側聯合注漿工藝，結合本試驗總結了樁端樁側聯合注漿的注漿管布置、設備選型、施工工藝流程、注漿壓力和注漿量控制標準等，得到結論如下：

1)超長摩擦樁宜采用樁端樁側聯合注漿，樁端注漿管宜采用L形注漿管，并根據樁徑大小布置2根～3根注漿管，樁側注漿管宜采用環形注漿管，并根據需要布置多個斷面。注漿管上的注漿孔在注漿前宜做好合適的密封措施。

2)在實施樁側和樁端注漿時，應按先樁側后樁端，多斷面樁側注漿應先上后下，且應控制灌漿壓力不超過容許注漿壓力。

3)注漿時根據注漿量與壓力雙控，盡量先按照注漿量進行后注漿控制，注漿量根據經驗公式計算后再通過現場試驗確定。

[1] 張忠苗.灌注樁后注漿技術及工程應用[M].北京：中國建筑工業出版社,2009.

[2] 沈保漢.樁側壓力注漿樁[J].施工技術，2000，29(12):49-50.

[3] 朱 奎,周鵬飛.鉆孔灌注樁樁底注漿技術的應用研究[J].巖土工程技術,2008,22(1):47-50.

[4] 楊鑫炎,扈慧麗.鉆孔灌注樁樁底后注漿技術施工工藝分析[J].西部探礦工程,2009(10):22-25.

[5] GB 50007—2002，建筑地基基礎設計規范[S].

Study on tip and skin grouting technology for extra-long frictional pile

Liang Jianfeng1Zhou Peikang1Wang Xinquan2Cui Yunliang2Qiao Wenkai2

(1.Shaoxing Traffic Engineering Quality Safety Surveillance, Shaoxing 312000, China;2.Zhejiang University City College, Hangzhou 310015, China)

Combining with extra-long friction pile tip and pile skin joint grouting test, this paper introduced the set mode of L-shaped pile end grouting tube and circular lateral pile grouting pipe in pile tip and pile skin joint grouting, discussed the construction process of pile tip and pile skin joint grouting, discussed the process control measures of grouting pipe plug and grouting parameters, provided reference for extra-long friction pile post grouting construction.

bored pile, grouting, grouting pressure, grouting quantity

1009-6825(2016)12-0133-02

2016-02-19

梁建鋒(1979- )，男，高級工程師

U443.1

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