周志貞

(南京蘇寧建設監(jiān)理有限公司， 江蘇 南京 210004)

質(zhì)量安全

大直徑深長灌注樁樁端后壓漿施工質(zhì)量控制

周志貞

(南京蘇寧建設監(jiān)理有限公司， 江蘇 南京 210004)

摘 要：結合工程實例介紹大直徑、深長橋梁灌注樁樁端后壓漿施工質(zhì)量的控制要點和常見問題的處理方法。

關鍵詞：鉆孔灌注樁；樁端后壓漿；質(zhì)量控制

1 工程概況

揚州新建的萬福大橋自揚州萬福閘以南 240 m 處跨越廖家溝，總長 664 m；東西橋頭堡建筑總高度 109 m。該橋梁總體風格為樓臺亭閣，模仿園林景廊設計，把建筑和橋梁完美結合在一起。萬福大橋是揚州市首座雙層大橋，主橋寬30.5 m，上層為車行橋，下層為非機動車及人行橋，實現(xiàn)人車分離。

大橋主橋的主跨為雙塔自錨式懸索橋。7 號和 8 號主塔墩樁基各采用 68 根φ2.2 m 鉆孔灌注樁，設計樁長 85 m；樁底標高-93.321 m，樁中心距 5.5 m，持力層為全風化的砂巖層。主墩承臺平面尺寸為 49.3 m(順橋向)×65.5 米(橫橋向)，呈啞鈴型布置。邊墩和引橋水中墩樁基采用φ1.5 m 鉆孔灌注樁，設計樁長 70 m，持力層為粉砂層，計 48 根。鉆孔樁均為水下 C35 商品混凝土，采用泥漿護壁旋挖鉆機成孔施工工藝施工。設計要求對主墩和邊墩鉆孔灌注樁進行樁端后壓漿。本工程總造價 6.38 億元，總工期 630 d。

2 工藝原理

鉆孔灌注樁樁端后壓漿技術是指灌注樁成樁且樁身達到一定強度后，通過預埋的壓漿管路和壓漿裝置，利用高壓壓漿泵向樁端地層壓注以水泥為主劑的漿液。視漿液性狀、地層特性和注漿參數(shù)等不同條件，壓力漿液對樁端土層、樁端虛土及樁端附近的樁周土層，能起到滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結或多種形式的組合作用。通過改變土體的物理力學性能及樁土間的邊界條件，達到消除虛土隱患、提高樁端土及部分樁周土阻力從而提高樁的承載力、減少沉降量的目的。

后壓漿按壓漿工藝分為閉式壓漿和開式壓漿；按壓漿循環(huán)方式分為單向壓漿和循環(huán)壓漿；按壓漿部位分為樁側壓漿、樁端壓漿和樁側樁端壓漿；按壓漿管埋設方法分為樁身預埋壓漿管壓漿和鉆孔預埋壓漿。本工程采用樁身預埋壓漿管進行開式單向樁端壓漿。

3 提高承載力的機理

樁端壓漿提高樁基承載力的機理不是單一的，而是諸多方面共同作用的結果。

3.1 減少樁底沉渣厚度，加固樁端持力層

不管樁端土性如何，注入的漿液與樁端沉渣混合固化，凝結成一個強度高、化學性能穩(wěn)定的結石體，以減少沉渣厚度。同時，漿液會沿著樁端持力層的孔隙擴散和滲透，使樁端土層強度得到明顯提高，從而提高樁端阻力。

3.2 改善樁—土界面特征

在樁端壓漿過程中，樁端以上一定高度內(nèi)的泥皮、樁身與樁周土層會在一定寬度范圍內(nèi)得到加固。漿液固結后土體參與了樁的承載，提高了樁側阻力。

3.3 減少樁基沉降變形

在壓漿壓力的作用下，樁端土層得到擠壓密實，使樁端壓縮變形部分在施工期內(nèi)提前完成，減少了日后使用期的豎向壓縮變形。

4 工藝流程

灌注樁鋼筋籠制作→壓漿管制作安裝→第 1 次清孔→鋼筋籠下放→第 2 次清孔→灌注樁體混凝土→樁體混凝土灌注后 8 h～12 h 采用清水開塞→樁體混凝土齡期達 15 d 進行超聲波樁身完整性檢測→壓漿設備檢查→樁端壓漿→注漿 20 d 后進行自平衡樁承載力檢測→交工驗收。

5 技術參數(shù)

(1)水泥。選用 42.5 級普通硅酸鹽水泥。水泥的細度符合要求；水泥必須新鮮，確保無結塊。

(2)漿液。①水灰比一般不宜過大或過小。過大會造成壓漿困難，過小則在壓力作用下會使水泥漿形成離析。水灰比的大小應根據(jù)土層類別、土的密實度、土的飽和度和滲透性等因素確定。本工程采用 0.6～0.8。 ②初凝時間為 4 h～6 h，則流動性好、泌水小。

水泥漿液配制的工藝參數(shù)可在施工過程中根據(jù)注漿情況進行優(yōu)化。以順利壓漿、確保注漿量為控制依據(jù)，對攪拌、過濾及輸漿距離進行調(diào)整。

(3)壓漿量。單樁壓漿量是指單樁壓漿的水泥用量，主要考慮樁徑、樁長、樁端樁側土層的性質(zhì)、單樁承載力增幅等因素來確定?？砂垂?Gc=∝p×d 計算。式中：∝p 為壓漿系數(shù)，針對不同的土層取相應值；d 為樁徑。本工程設計單樁壓漿水泥用量為 3.5 t。

(4)持荷時間為 5 min。

(5)壓漿流量。規(guī)范要求壓漿流量不宜超過 75 L/min。本工程控制在 50 L/min。

(6)壓漿壓力。壓漿壓力可按公式 P=(2～4)P0計算。式中 P0為樁底靜水壓力。經(jīng)計算，本工程壓漿壓力控制在2 MPa～4 MPa。

6 質(zhì)量控制的要點

6.1 壓漿管的制作和安放

6.1.1 壓漿管的制作

本工程設計要求沿樁截面均勻布置 4 根 φ60×4 mm 聲測管兼作壓漿管。監(jiān)理應注意檢查壓漿管的規(guī)格、壁厚、數(shù)量、接頭、布置位置及長度等是否符合設計要求。壓漿管最下端一節(jié)下口封閉。在最下部 20 cm 處制作成壓漿噴頭(俗稱花管)，在該部分采用鉆頭沿管斷面圓周均勻鉆出 4 列壓漿孔作為壓漿噴頭，每列 4 個孔；計 16 個孔。孔徑 5 mm，孔距 50 mm，距離壓漿管端部 30 mm。壓漿孔用圖釘封堵，外面套上同直徑的自行車內(nèi)胎并在兩端用防水膠帶封嚴。這樣，壓漿噴頭就形成了一個簡易的單向裝置。當壓漿時，壓漿管中壓力將車胎迸裂、圖釘彈出，水泥漿通過壓漿孔進入土層；而混凝土灌注時，該裝置能保證壓漿管不會被混凝土漿堵塞。壓漿管鉆孔完畢，應將管內(nèi)鐵屑清理干凈，以免堵塞注漿孔。壓漿管應用 U 形環(huán)固定在鋼筋籠主筋內(nèi)側。監(jiān)理應要求施工單位采用 φ10 鋼筋制作成 S 鉤，一端鉤在加強箍上，另一端鉤在聲測管孔內(nèi)，以防鋼筋籠吊放時壓漿管掉入樁孔內(nèi)。

6.1.2 壓漿管的安放

本工程設計的樁長較長，達 85 m，孔深更是達到100 m(樁底至作業(yè)平臺)；壓漿管接頭較多，每根壓漿管有4 個接頭，每根樁有 16 個接頭。壓漿管路連接時如何保證壓漿管不滲漏，是壓漿工作能否成功的關鍵。因此，監(jiān)理應對壓漿管的安放進行旁站監(jiān)理，尤其要注意對壓漿管接頭連接質(zhì)量的控制。

(1)鋼筋籠吊放時應注意保護壓漿管，鋼筋籠不得扭曲，以免造成壓漿管在接頭連接處松動；相鄰壓漿管的連接采用機械直螺紋套筒連接，連接完畢后套筒要纏繞 3 層膠帶，上下各超出套筒 5 cm；噴頭部位應加耳朵筋保護，不得摩擦孔壁，以免壓漿孔保護車胎破裂而造成壓漿孔堵塞。

(2)下放壓漿管時，壓漿管應上下順直，不得錯位；否則會因為超聲波檢測探頭無法下放進行超聲波樁基檢測而造成事故。

(3)在壓漿管下放過程中不能有雜物掉進管內(nèi)，以保證后續(xù)壓漿的通順。下放完成后及時用堵頭將上口封住，以免泥漿或其他雜物落入堵塞壓漿管。

(4)必須對每節(jié)壓漿管進行注水檢驗。如果水面保持 5 min 不下降，則說明壓漿管路連接嚴密，可進行下道工序施工；如果水面下降，則應要求對已安裝的壓漿管進行更換。注水檢驗用水應采用潔凈的水，不得采用含泥量較大的水，以防水中泥砂沉淀后堵塞壓漿管底，造成超聲波檢測不到位。

(5)為縮短工期，便于在進行樁基超聲波檢測之后穿插進行樁端后壓漿施工，應采用附籠將壓漿管伸至鉆孔平臺下口，與護筒頂標高相同。附籠由施工方編制加工；制作詳圖經(jīng)監(jiān)理審核后報設計復核確認。

(6)督促施工方加強對外露壓漿管成品的保護，不得損壞壓漿管。監(jiān)理人員應經(jīng)常巡視檢查壓漿管的保護情況。

6.2 壓漿設備的選用

平臺壓漿裝置由高壓壓漿泵、水泥漿攪拌機、儲漿桶、平臺管路系統(tǒng)及觀測儀表等組成。地下壓漿裝置由樁身壓漿管和樁端壓漿裝置等組成。壓漿泵的排漿量要小，而壓力要高、要穩(wěn)；泵的額定壓力應大于設計最大壓漿力的 1.5 倍；壓漿泵應配有壓力表和流量計，壓力表的量程應為額定泵壓的 1.5 倍～2 倍。本工程壓漿泵選用 ZBY60/10-15 型液壓注漿泵。額定工作壓力 0～10 MPa，額定流量 0～60 L/min，配備相應的壓力表等計量儀表。壓力表在使用前必須經(jīng)有資質(zhì)的單位校驗合格。水泥漿攪拌機選用 ZJ-400 攪拌機，公稱容量400 L，攪拌機漿液出口設置水泥漿濾網(wǎng)，避免水泥團進入貯漿筒后吸入注漿導管內(nèi)而造成堵管或爆管事件。平臺上高壓注漿泵與注漿管之間采用輸漿軟管連接。輸漿軟管選用能承受 2 倍以上最大注漿壓力的高壓膠管；輸漿軟管與注漿管連接處設卸壓閥，以便壓漿結束時減壓卸除輸漿軟管。正式壓漿前，監(jiān)理應組織檢查壓漿泵的壓力表、閥門、管線等的完好狀態(tài)并進行試運行。

6.3 泥漿的配置和管理

(1)漿液要求。要求水泥漿漿液的粘度低、滲透力強、流動性好，易控制凝固時間；漿液凝固體積不收縮，漿液穩(wěn)定性好，不離析、不沉淀。

(2)漿液組成。漿液由水、水泥、外加劑等組成；級配材料的選擇、比例等通過級配試驗確定。本工程設計要求摻入微膨脹劑以保證漿液凝固體積不收縮。

(3)嚴格控制水泥等原材料的質(zhì)量。水泥應新鮮無結塊，并按規(guī)范規(guī)定的頻次見證取樣檢測合格后方可使用。檢查水泥漿的制配，必須嚴格按配比進行配料，不得隨意更改；水泥漿應攪拌充分、均勻，攪拌時間 2 min～5 min，漿液經(jīng)雙層濾網(wǎng)過濾后進入儲漿桶。在壓漿過程中，儲漿桶中的漿液要經(jīng)常攪拌，保持不沉淀。漿液制備后應放置 5 min 后才能使用，以消除漿液中的空氣。

(4)超過初凝時間的水泥漿不得使用。嚴禁邊加水邊加水泥、邊放漿。

6.4 壓漿管的壓水開塞

壓水試驗的情況是選擇壓漿工藝參數(shù)的重要依據(jù)之一。壓水試驗還能起到探明并疏通壓漿通道，提高樁底可灌性的作用。樁體混凝土澆完 8 h～12 h 即混凝土強度達到終凝后，要及時對壓漿管注入清水開塞，疏通壓漿通道，沖開密封的壓漿管頭包裹的膠皮和混凝土覆蓋層。注水壓力控制在2 MPa～5 MPa，壓水時間 3 min～5 min，壓水量不宜過大。如果水能不斷注入且壓力穩(wěn)定，則說明已開塞成功。此時應減少進水壓力，以防止高壓回流夾帶雜質(zhì)堵塞壓漿孔。當管內(nèi)仍存在壓力水時，不能打開閘閥，以防水噴出傷人。在正式壓漿前應保持壓漿管內(nèi)注滿水。監(jiān)理應及時督促施工方進行壓水開塞并且旁站見證壓水開塞的全過程，詳細記錄壓水開塞的樁號、壓漿管編號、注水壓力、壓水時間及是否開塞成功等(詳見表 1)。應要求施工方注意控制好水壓；壓漿管冒水疏通后即停止注水，防止影響樁身質(zhì)量。另外，對成孔檢測或混凝土澆筑中發(fā)現(xiàn)存在擴孔情況的樁，可適當提前壓水疏通，防止發(fā)生堵管。

表 1 鉆孔灌注樁后壓漿管路安裝記錄表

6.5 壓漿時間和順序

樁體混凝土澆完 15 d 后，進行超聲波樁身完整性檢測。檢測合格后即可進行樁端后壓漿施工。壓漿的施工順序與鉆孔樁的施工順序一樣。

6.6 壓漿施工

(1)壓漿作業(yè)開始前，應進行壓漿試驗，優(yōu)化并最終確定壓漿工藝參數(shù)。

(2)確保最佳壓漿量是確保承載力增幅達到要求的重要因素。過量壓漿會增加不必要的消耗，應通過試壓漿確定。當注漿量等主要參數(shù)達不到設計值時，應根據(jù)具體情況采取相應措施。

(3)壓漿施工過程中，應經(jīng)常對壓漿的各項工藝參數(shù)進行檢查；發(fā)現(xiàn)異常應采取相應處理措施。

(4)當臨近樁位正在鉆孔時，不得進行樁端壓漿施工，以防漿液穿孔。

(5)在壓漿 10 m 范圍內(nèi)不得進行其他鉆孔樁的施工，以免竄漿影響壓漿效果。

(6)壓漿時應控制滲入，確保慢速、低壓、低流量，以讓水泥漿自然滲入土層。

(7)壓漿時每根樁應一次性完成壓漿。同一根樁中的全部壓漿管應依次等量壓入水泥漿，相鄰兩根壓漿管的壓漿時間不應超過 12 h。

(8)樁端壓漿終止的標準。一般情況下，什么時候結束每一根灌注樁的壓漿，應根據(jù)事先設定的壓漿量來控制，同時也要控制壓漿的壓力值。在達不到預先設定的壓漿量但達到了一定的壓力時，就要停止壓漿。壓漿的壓力過大，會造成水泥漿的離析導致堵塞管道，也有可能擾動地層和使得樁體上浮。本工程采取壓漿量和壓漿力雙控制，以壓漿量控制為主、壓漿力控制為輔。當壓漿量達到設計要求時可終止壓漿；當壓漿力達到控制壓力，并在持荷 5 min 后達到設計壓漿量的 80% 時可終止壓漿。

(9)完成壓漿后應均勻減壓，防止壓力漿倒流堵塞壓漿孔。閥門封閉的時間應不少于 40 min 再卸閥門，最后將壓漿管口封堵。

(10)監(jiān)理應對壓漿施工過程進行全過程旁站監(jiān)理，并制作鉆孔灌注樁后壓漿記錄表，詳細記錄壓漿的樁號、壓漿起止時間、壓漿力、水泥用量及漿液配比等(詳見表 2)。

表 2 鉆孔灌注樁后壓漿記錄表

6.7 注漿后的保養(yǎng)齡期

在樁身混凝土強度達到設計要求的條件下，樁端壓漿結束后應保養(yǎng) 20 d 以上，再做自平衡承載力檢測。

7 資料整理

后壓漿施工完成后，應提供：水泥質(zhì)保書、復試報告，壓力表的檢定證書，試注漿記錄，設計工藝參數(shù)，壓漿管路安裝記錄，壓水開塞施工記錄，后壓漿施工記錄，異常情況處理記錄，樁基承載力檢測報告等資料。

8 壓漿施工常見問題的處理

8.1 壓漿管連接錯位

壓漿管安裝時，鋼筋籠應逐節(jié)編號。每節(jié)之間均應選 1根壓漿管和 1 根主筋，在其接頭端部用白漆做明標記，保證按次序對應連接和位置正確。

8.2 鋼筋籠入孔時壓漿管掉入孔內(nèi)

壓漿管在鋼筋籠內(nèi)側用 U 形環(huán)(間隔 2 m 布置)固定在加強箍上。用 φ10 鋼筋制作成 S 鉤，一端鉤在加強箍上，另一端鉤在聲測管下口，避免聲測管掉入樁孔內(nèi)。

8.3 壓漿管接頭漏水

壓漿管采用機械直螺紋套筒連接。連接完畢后套筒外側纏防水膠帶，接頭處應擰緊；無法擰緊時應查明原因按規(guī)定處理。不得直接采用焊接，防止焊穿壓漿管而存在孔洞，灌注混凝土時因水泥砂漿進入壓漿管將其堵塞，造成無法壓漿。

8.4 噴頭打不開

壓力達到 10 MPa 以上仍然打不開噴頭，說明噴頭部位已經(jīng)損壞。此時不要強行增加壓力，可在其他壓漿管中均勻等量補足壓漿數(shù)量。

8.5 壓水開塞不及時

壓水開塞是樁端壓漿成敗的關鍵。開塞時間過早，樁身混凝土未達到一定強度，在高壓水沖射下會破壞樁端的形狀和混凝土強度；開塞時間過遲，則包裹住壓漿管出口的混凝土覆蓋層的強度過高，會造成注漿頭打不開，使壓漿管報廢，導致無法壓漿。通常情況下，壓水疏通壓漿通道的時間應控制在樁混凝土澆筑完成后的 24 h 內(nèi)。當壓漿部位出現(xiàn)擴孔、塌孔或充盈系數(shù)較大時，應提前壓水；混凝土澆注完 5 h即應壓水，以確保能沖開較厚的混凝土覆蓋層。

8.6 終止壓漿控制不正確

終止壓漿控制不正確通常有以下三種情況：當壓力大大超過設計壓力時，壓漿量遠未達到設計值就終止壓漿；壓漿力很小時，壓漿量超過設計值就終止壓漿；壓漿量未達到設計值時，水泥漿從附近冒出地面就終止壓漿。

正確的終止壓漿控制標準，應該是以壓漿量為主，以壓漿力控制為輔。若水泥漿液是在其他樁或地面上冒出，說明樁底已飽和，可終止壓漿；若從本樁側壁冒漿，壓漿量也達到或接近設計值，可終止壓漿；若從本樁側壁冒漿且壓漿量較少，可將該壓漿管用清水沖洗干凈，等到翌日原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細孔道時，再重新壓漿。

9 結 語

后壓漿技術已越來越廣地泛應用于橋梁、房建樁基工程中，對提高樁基承載力發(fā)揮了重要的作用。作為一線監(jiān)理人員，應認真學習有關后壓漿方面的知識，掌握好后壓漿施工質(zhì)量控制的本質(zhì)特點和要點，確保后壓漿起到預期的效果。

參考文獻：

JTG/TF 50—2011,公路橋涵施工技術規(guī)范.

中圖分類號：TU712

文獻標識碼：B

文章編號：1007-4104(2014)07-0062-05

收稿日期：2014-04-29

作者簡介：周志貞，男，注冊監(jiān)理工程師，一級建造師。

通信地址：江蘇省揚州市綠楊新苑251幢302室。郵編：226009。