摘 要：結(jié)合樁端后注漿技術(shù)原理與工程實際情況對樁端后注漿技術(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)工程特點提出了在鉆孔灌注樁施工時采用樁端后注漿技術(shù)的硬件要求和施工要點，為同類工程應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：灌注樁；注漿；加固

中圖分類號：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160332074

鉆孔灌注樁因其具有承載力高，工藝簡單，適應(yīng)性強等優(yōu)點，在工程建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但大直徑鉆孔灌注樁在施工時容易擾動樁周土，從而降低樁端與樁周土體強度，水體的浸泡軟化作用加劇了這種不利作用。導(dǎo)致樁周摩擦力及樁端阻力下降，使樁身承載力無法達(dá)到設(shè)計要求[1]。因此采用樁端后注漿提高灌注樁承載力的技術(shù)成為灌注樁施工時不可或缺的配套工藝。現(xiàn)以湖南省長沙市某大橋為例，淺析樁端后注漿技術(shù)的施工應(yīng)用要點。

1 工程概況

本工程為新建雙向6車道跨河大橋，采用三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，墩身斜置，與水流方向基本平行。橋梁為整幅橋，標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?5m，橋梁總長318m。上部結(jié)構(gòu)斜橋正做，采用單箱雙室直腹板箱梁，支座在柱頂正交布置。主墩為單個圓端形矩形實體墩，位于河道大堤內(nèi)側(cè)坡腳處，立柱柱身與梁斜交15°，與河道水流方向斜交4°，立柱頂部擴大。主墩承臺為8邊形實體承臺，厚4.2m。承臺下布置13根Φ2.0m鉆孔灌注樁，采用C30水下混凝土，持力層為6-2-4層中風(fēng)化鈣質(zhì)礫巖。北側(cè)主墩樁長57m，南側(cè)樁長69m。邊墩采用與主線標(biāo)準(zhǔn)墩外形相近的雙柱H型墩，雙柱間設(shè)系梁，柱頂擴大為L型，滿足邊跨主梁及引橋箱梁的支座布置，邊墩柱頂均設(shè)抗震槽口。立柱為矩形柱，采用C40混凝土，柱底尺寸為2.0m（橫橋向）×2.3m（順橋向）。立柱下接矩形承臺，承臺厚3.2m。承臺下布置4根Φ2.0m鉆孔灌注樁，樁長均大于40m。

本工程場地位于河谷風(fēng)化強烈與鈣質(zhì)礫巖區(qū)域，河谷平直，漫灘段低窄，經(jīng)人工改造修筑了兩岸堤防工程，河堤標(biāo)高約38.5m。堤外側(cè)地面標(biāo)高多在32～33m，為瀏陽河之低級階地。邊墩處地面標(biāo)高約32.5m，主墩處地面標(biāo)高約28m。河床水深約1.5～1.8m，河床標(biāo)高22.0～24.51m，基巖面標(biāo)高10.80～20.80m，表現(xiàn)為由南向北傾斜?；鶐r為白堊系神皇山組礫巖、局部為泥質(zhì)粉砂巖；巖溶發(fā)育、掉鉆、不返水，中風(fēng)化鈣質(zhì)礫巖面起伏極大。6度地震力作用下無可液化地層，水文條件與河水關(guān)系密切，存在巖溶水，為地質(zhì)復(fù)雜區(qū)段。工程沿線絕大數(shù)基巖為古近系與白堊系內(nèi)陸湖相沉積的極軟巖，水理性質(zhì)差，具遇水軟化、失水干裂的特點，且存在均勻風(fēng)化。樁基施工時應(yīng)及時清底澆灌混凝土，避免基底持力層工程性質(zhì)性狀的惡化。

2 樁端后注漿原理

樁端注漿是使?jié){液首先充填到樁端疏松的殘碴間隙中，水泥漿與殘碴膠結(jié)固化，形成了強度較高的膠結(jié)體[2]。如果樁端存在混凝土離析形成的薄弱部位，待水泥漿液充滿殘碴間隙后，會繼續(xù)充填滲透進(jìn)入這些薄弱部位，增加樁端混凝土的強度。隨著注漿量的增加，繼續(xù)提高注漿壓力，水泥漿液可以向樁端持力層滲透，與持力層土體膠結(jié)的水泥漿在樁端形成膠結(jié)楔形體，增加樁端承壓面積，提高鉆孔灌注樁的樁端承載力。注漿壓力壓實了樁端持力層，提高樁端土體的承載力，特別是由于樁端土層在承受上部結(jié)構(gòu)荷載前就已經(jīng)受到預(yù)壓擠密，提早發(fā)揮樁端阻力，對應(yīng)的單樁沉降量明顯減小[2] 。當(dāng)樁底注漿量和注漿壓力達(dá)到一定程度時，漿液會沿樁側(cè)壁向上滲透，充填樁側(cè)與樁周土體間的間隙，同時向松散的土層、孔隙較大的礫砂層、卵石層和裂隙巖層滲透粘結(jié)。對粘土及粉土層，漿液的劈裂路線呈縱橫交叉的脈狀網(wǎng)絡(luò)，增大了土體之間的粘聚力和內(nèi)摩擦角，從而提高了土體的強度。從而消除了樁底沉碴的影響。采用樁端后注漿技術(shù)后的單樁極限承載力相比于同等條件下未注漿鉆孔灌注樁有40%以上的提升作用[3]。而且更重要的是本工作中，通過使用樁端后注漿技術(shù)可以令樁底的沉渣得到固化，改善地基條件，制造出一個高強度持力層，在相同荷載作用下，后注漿技術(shù)加固過的灌注樁樁頂位移比未后注漿的樁的大幅降低，有效控制了基礎(chǔ)沉降。

3 樁端后注漿施工要點

本橋每根鉆孔灌注樁均要求采取樁端注漿加固，主要目的是加固樁底沉渣和土體，提高地質(zhì)復(fù)雜條件下的樁基整體穩(wěn)定性。

3.1 設(shè)備要求

注漿裝置由注漿管、注漿閥和注漿器組成。注漿管應(yīng)采用鍍鋅鋼管，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《低壓液體輸送用焊接鋼管》（GB/T3091）的規(guī)定，注漿管兼作聲測管使用。注漿管內(nèi)徑50mm，壁厚3mm，按圖紙要求沿樁周均勻布置4根，且伸出樁端200～500mm。注漿管露出樁頂?shù)臉?biāo)高，由施工方根據(jù)鉆孔樁平臺標(biāo)高等現(xiàn)場實際操作條件確定。注漿管與鋼筋籠采用鉛絲或U形鋼筋焊接固定[4] 。注漿管在其底部安裝注漿器，注漿管底部用膠帶或橡膠包裹密封。將管內(nèi)注滿清水并密封。連接接頭應(yīng)采用螺紋連接，接頭處應(yīng)纏繞止水膠帶。注漿閥應(yīng)采用能承受大于注漿所需的壓力的單向閥，單向閥上增加混凝土墊塊作為保護裝置。注漿管下放前應(yīng)作注水試驗，打開漿液流通管道，探明注漿路線，確認(rèn)注漿管路暢通，提高樁端可灌性。注漿管應(yīng)隨鋼筋籠同時下放，且應(yīng)保證二者固定牢靠，確保注漿管以及鋼筋籠的完整性。管的接頭處應(yīng)密封，不漏水。應(yīng)在樁頂注漿管管口處設(shè)置壓力表和卸壓閥，進(jìn)行注漿流量和壓力的實測。注漿泵的能力應(yīng)大于實際注漿時壓力和流量的要求。

3.2 漿液要求

漿液配置是后注漿技術(shù)施工中最重要的一個環(huán)節(jié)。注漿采用水泥漿，水泥的強度等級不低于42.5，水泥質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格控制，必須符合國家相關(guān)要求。水灰比為0.55～0.65，加入高效減水劑。水泥漿的配合比應(yīng)經(jīng)試驗并結(jié)合試樁結(jié)果確定。水泥漿比重應(yīng)控制在17～18KN/m3，初凝時間為2～3h，漿液流動性好，泌水小。水泥漿7d抗壓強度不小于5Mpa；28d抗壓強度不小于30Mpa。漿液制備后應(yīng)放置5min后才能使用，以消除漿液中的空氣。漿液應(yīng)按每個循環(huán)使用量配置，使用前水泥漿液應(yīng)經(jīng)過雙層濾網(wǎng)過濾，防止雜物堵塞注漿孔。

3.3 工藝要求

灌注樁成樁后12h內(nèi)對注漿管進(jìn)行清水開塞，將管路打通后（即壓力下降時）即可停止注水，準(zhǔn)備注漿工作。注漿工作應(yīng)在樁身混凝土達(dá)到設(shè)計強度的75%且成樁養(yǎng)護7d后進(jìn)行，注漿時不能移動樁身，避免破壞樁身、樁端混凝土。注漿施工應(yīng)按試樁確定的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行，施工中應(yīng)及時進(jìn)行參數(shù)實測，積累經(jīng)驗，為其后可能需要的調(diào)整提供依據(jù)。樁底注漿時，同一根樁的全部注漿管宜同時均勻壓入水泥漿，并應(yīng)隨時檢測樁頂?shù)奈灰坪蜆吨芡翆拥淖兓闆r。在注漿10m范圍內(nèi)不得進(jìn)行其他鉆孔樁的施工作業(yè)，群樁注漿采取先周圍樁后中間樁的順序。樁底后注漿應(yīng)采取注漿量與壓力雙控，以注漿量控制為主，壓力控制為輔。若注漿壓力達(dá)到控制壓力，并在持荷5min后達(dá)到設(shè)計注漿量的80%，出現(xiàn)冒漿時，可認(rèn)為滿足要求。

3.4 關(guān)鍵參數(shù)

樁底終止注漿標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)實際地質(zhì)條件通過試樁試驗確定。注漿關(guān)鍵參數(shù)為漿液水灰比控制在0.55～0.65之間；樁端注漿終止壓力為4MPa；持荷時間為5min；注漿流量不宜超過75L/min；單樁注漿量5t。以上不同工程關(guān)鍵參數(shù)實際控制值應(yīng)根據(jù)試樁得出的后注漿工藝報告修正確定[5] 。

3.5 注意事項

注漿應(yīng)遵循以注漿量為主，壓力為輔的原則。如果出現(xiàn)注漿量很大，但注漿壓力上不來的情況，應(yīng)采取間隔循環(huán)注漿的方法，即間隔一段時間再注漿，以確保漿液壓注在樁端和樁周。如果注漿閥壓力超過10MPa時無法打開，則說明注漿閥本身出現(xiàn)問題，此時可以通過其它注漿管補充水泥漿液，不可再加大注漿壓力。當(dāng)鉆孔灌注樁的水下混凝土齡期達(dá)到14d，可對樁基進(jìn)行超聲波檢測，檢測完畢后可開始對每根管道進(jìn)行注漿。準(zhǔn)備進(jìn)行注漿作業(yè)的灌注樁周邊5m范圍內(nèi)其它樁正在鉆孔時，不得進(jìn)行樁端注漿，以防漿液穿孔。如果注漿機運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)異常情況或者發(fā)出異響，則應(yīng)及時停機進(jìn)行檢修，不可為保證工程進(jìn)度而強行開動注漿機。一旦發(fā)現(xiàn)注漿機壓力表讀數(shù)突變或者注漿管堵塞，以及注漿管爆裂的現(xiàn)象，也需要立即停機更換相關(guān)配件，盡量快速完成維修作業(yè)。一旦注漿作業(yè)中斷時間超過30min，則需要對設(shè)備和管路進(jìn)行沖洗，防止其中原有漿液凝固堵塞注漿路線[6] 。回復(fù)注漿時先要使用大水灰比水泥漿沖洗管路，確認(rèn)注漿線路通暢無礙之后再將注漿漿液換成正常水灰比的水泥漿。完成注漿后，應(yīng)均勻減壓，防止?jié){液倒流堵塞注漿孔。

4 結(jié)語

由于樁端后注漿技術(shù)在提高鉆孔灌注樁的承載力和防止基礎(chǔ)沉降等方面有顯著效果，同等條件下可以適當(dāng)減少樁長，削減樁數(shù)，從而降低工程造價，縮短工期，提高項目經(jīng)濟效益。通過對樁端后注漿技術(shù)施工要點進(jìn)行分析研究，可以明確施工方法，提高施工效率，使該技術(shù)具有更為廣闊的應(yīng)用發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)

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[5] 丁長云，王繼坤，薛葉飛，黃素芹.樁側(cè)、樁端聯(lián)合后注漿施工技術(shù)[J].上海建設(shè)科技，2015（1）：31-33.

[6] 袁振，徐國.灌注樁樁端后注漿效果分析[J].土木工程學(xué)報，2007，40（1）：429-431.

作者簡介：李博（1982-），男，黑龍江伊春人，中煤科工集團沈陽設(shè)計研究院有限公司，工程師，土木工程專業(yè)，主要從事道路、橋梁測量、施工工作。