橋梁樁基施工中壓力灌漿技術(shù)的應(yīng)用研究

廖志云

(湖南省永州公路橋梁建設(shè)有限公司，湖南 永州 425000)

1 工程概況

G345鎮(zhèn)安金鐘至木王林場段公路改建工程LJ1標(biāo)段，路線全長約3.89 km，大中小橋共計(jì)9座。擬建金鐘1號(hào)橋(中心樁號(hào)K23+209.200)3跨，長45 m；金鐘2號(hào)橋(中心樁號(hào)K23+717.800)3跨，長45 m；牛家?guī)X1號(hào)橋(中心樁號(hào)K25+720.950)2跨，長35.5 m；牛家?guī)X2號(hào)橋(中心樁號(hào)K25+952.250)2跨，長35.5 m；柏樹坪1號(hào)橋(中心樁號(hào)K25+476.250)2跨，長38.5 m；柏樹坪2號(hào)橋(中心樁號(hào)K26+596.000)2跨，長39.00 m；建軍村1號(hào)橋(中心樁號(hào)K26+692.250)2跨，長38.50 m；建軍村2號(hào)橋(中心樁號(hào)K26+826.000)3跨，長52.00 m；大南溝1號(hào)橋(中心樁號(hào)K26+993.766)4跨，長58.00 m。下部結(jié)構(gòu)為樁柱式墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)，上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，現(xiàn)圍繞本工程實(shí)際情況，對(duì)樁基施工中采用的壓力灌漿技術(shù)進(jìn)行分析。

2 灌漿效果分析

為對(duì)樁底壓力灌漿施工效果進(jìn)行驗(yàn)證，檢驗(yàn)工藝有效性和可靠性，需在現(xiàn)場進(jìn)行灌漿試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，還結(jié)合了其它兩個(gè)類似工程(記作工程A和工程B)，供試驗(yàn)對(duì)比。

各灌漿試驗(yàn)樁P-S檢測結(jié)果如表1所示。

表1 各灌漿試驗(yàn)樁P-S檢測結(jié)果

由表1可以看出：

(1)本工程灌漿試驗(yàn)中，B、D兩樁承載力可達(dá)A、C兩樁的1.4～1.6倍，但其樁長較大，A樁長度是B樁2倍左右，C樁長度是D樁1.7倍左右。

(2)工程A灌漿試驗(yàn)中，A、B、C三樁樁長和樁徑幾乎相等，但由于A、B兩樁采用了樁底壓力灌漿，所以二者承載力都比C樁大，A樁承載力是C樁的1.67倍，而B樁承載力是C樁的1.56倍。

(3)工程B灌漿試驗(yàn)中，B樁樁長、樁徑都比D樁小，所以即便采用了樁底壓力灌漿，其承載力也比長度大于近一倍普通鉆孔樁小。

3 壓力灌漿作用機(jī)理

(1)提高摩阻力

摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式為：

(1)

(2)

①樁底壓力灌漿可以在樁基的下端形成一個(gè)擴(kuò)大頭，對(duì)樁底與周圍土層連續(xù)擠壓，增大其密實(shí)度，提高樁端側(cè)向壓力，最終提高樁側(cè)的摩阻力。

②在對(duì)樁底進(jìn)行壓力灌漿時(shí)，因灌漿壓力與漿液數(shù)量都在不斷增加，所以其形成的擴(kuò)大頭會(huì)逐漸超出橡膠囊自身彈性，導(dǎo)致漿液向外竄出，順樁間軟弱層不斷向上，提升樁側(cè)的摩阻力。

③壓力灌漿在有效壓密虛土的基礎(chǔ)上，還會(huì)向上傳遞一定反力，從而間接增強(qiáng)樁側(cè)摩阻力。

(2)提高端阻力

①由壓力灌漿不斷形成的擴(kuò)大頭會(huì)對(duì)虛土施加擠密作用，并整體抬升樁體；灌漿開始時(shí)樁端阻力就參與作用，而且這也是鉆孔樁無法達(dá)到的。從上述試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，如果樁頂?shù)奈灰七_(dá)到5 mm，則鉆孔樁幾乎沒有樁端阻力，但灌漿樁的樁端阻力卻能占據(jù)一部分樁頂荷載，并且在樁頂荷載不斷增加的過程中，灌漿樁無論是樁側(cè)摩阻力還是樁端阻力都呈線性增長。由此可以看出，通過壓力灌漿能有效解決鉆孔樁自身樁端阻力與樁側(cè)磨阻力異步發(fā)揮，樁端阻力滯后于樁側(cè)摩阻力的難題。

②壓力灌漿后，在樁端處產(chǎn)生的擴(kuò)大頭，大幅增加了樁基支承截面積，而且在壓漿的過程中，沉渣與土體不斷向外排出孔隙水，致使原本處于松軟狀態(tài)下的沉渣層，特別是摩擦樁的樁底，變得更加密實(shí)，隨著擴(kuò)大頭的形成和增大，壓密區(qū)作用范圍也隨之變大。

③樁底灌漿之后，漿液會(huì)不斷向持力層當(dāng)中滲透，使其性質(zhì)發(fā)生改變，增強(qiáng)樁端阻力。正因壓力灌漿具有提高樁基樁側(cè)摩阻力與樁端阻力的作用，所以它能很好的提升樁基整體承載能力。

4 總 結(jié)

(1)對(duì)樁底實(shí)施壓力灌漿除了能提高一定樁端阻力，促使其在一開始就參與到整體作用和承載，確保樁側(cè)的摩阻力與樁端阻力能夠發(fā)揮出協(xié)同作用，還能在一定程度上提高樁側(cè)摩阻力。樁基荷載主要和灌漿的壓力及漿液數(shù)量有關(guān)，隨壓力與漿液數(shù)量的不斷增加，樁基整體承載能力提高效果越明顯，但這并不意味著可以隨意提高灌漿壓力，還需將其嚴(yán)格控制在規(guī)范容許范圍之內(nèi)。

(2)壓力灌漿技術(shù)的工藝方法簡單，在工程實(shí)際中容易實(shí)現(xiàn)。因樁底的壓力灌漿可以提高樁基整體承載能力，合理應(yīng)用這一技術(shù)，則能有效縮短樁長、減少樁基數(shù)量、減小施工難度、提高工程的經(jīng)濟(jì)效益，有著很高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

(3)雖然壓力灌漿技術(shù)作用顯著、優(yōu)勢突出，但在我國橋梁建造領(lǐng)域，工藝還沒有一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和要求，需要針對(duì)不同工程進(jìn)行分析，以制定相應(yīng)的規(guī)程，確保技術(shù)發(fā)揮預(yù)期效果。此外，值得注意的是，如果軟弱地層的基巖深度在30 m以上，且設(shè)計(jì)采用摩擦樁，則可充分借助壓力灌漿技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)樁基整體承載能力，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益最大化。

[1] 沈劍.壓力灌漿技術(shù)在橋梁樁基施工中的應(yīng)用[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，(3):74-77.

[2] 余杰，陳顯春，余善榮.壓密灌漿技術(shù)法在處理橋梁樁基施工質(zhì)量缺陷中的應(yīng)用分析[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2014，(7):250-252.

[3] 龔常平.真空輔助壓漿技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用[J].低碳世界，2017，(14):207-208.