王曉歡

(貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州貴陽(yáng)550001)

注漿技術(shù)和樹(shù)根樁法在橋梁樁基加固中的應(yīng)用研究

王曉歡

(貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州貴陽(yáng)550001)

廣州市某跨高速公路高架橋在橋梁鉆孔灌注成樁后，樁底沒(méi)有嵌巖，柱底下還有存在一定厚度的軟弱夾層，導(dǎo)致部分樁基承載力過(guò)低，通過(guò)對(duì)本次事故進(jìn)行注漿技術(shù)和樹(shù)根樁法處理后，使其承載力大大提升，為以后類似的工程提供參考和借鑒。

注漿技術(shù);樹(shù)根樁法;橋梁樁基;加固

1 工程概述

廣州市某跨高速公路高架橋，橋身全長(zhǎng)為500 m，一共有24跨，25排樁，每排樁有5根鉆孔灌注樁，橋梁主橋?yàn)?.7 m鉆孔灌注樁，主跨為37 m的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。2010年9月，全橋的基樁施工完成，在對(duì)各樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)15#墩樁有異常，起初工程人員懷疑是柱底的沉渣太厚。隨后工程人員對(duì)15－2、15－3樁基進(jìn)行取芯檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)樁端沒(méi)有嵌巖。隨后工程人員對(duì)全橋地質(zhì)進(jìn)行探測(cè)，對(duì)15－2、15－3樁基進(jìn)行高應(yīng)變檢測(cè)，見(jiàn)表1。

表1 高應(yīng)變測(cè)試效果圖

地質(zhì)情況以14－2樁為例，樁位存在3層軟弱夾層具體情況見(jiàn)表2。

表2 地質(zhì)資料圖

2 樁基承載力驗(yàn)算

根據(jù)地質(zhì)情況和高應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果，對(duì)已經(jīng)完成的樁身進(jìn)行承載力計(jì)算，把沒(méi)有嵌巖的樁根據(jù)實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行單樁受壓承載力計(jì)算，計(jì)算公式為:Ra= 12u∑ni=1qikli+ApqrQr=m0λfa0+k2γ2h－3。對(duì)所有樁進(jìn)行承載力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示除15－2、15－3樁的承載力達(dá)不到要求外，其他樁基基本滿足要求。見(jiàn)表3。

表3 樁基承載力計(jì)算結(jié)果

根據(jù)本次工程的特點(diǎn)，工程人員決定采用注漿技術(shù)和樹(shù)根樁法進(jìn)行加固處理。

3 注漿技術(shù)和樹(shù)根樁法的原理和優(yōu)點(diǎn)

3.1 注漿技術(shù)原理

注漿技術(shù)是用注漿泵使用壓力把固化的漿液(通常使用水泥漿居多)通過(guò)樁身的注漿通道注入樁身底部。同時(shí)隨著注漿壓力增加，漿液通過(guò)滲透、擠密等作用破壞樁身周圍泥皮結(jié)構(gòu)，填充在樁身和樁周圍之間的孔隙，提高樁基的承載力。

3.2 樹(shù)根樁法原理

樹(shù)根樁又被稱為微型樁，用于灌注直徑較小的樁基，直徑約為74～300 mm，因?yàn)樾≈睆焦嘧犊梢孕毕蚝拓Q向設(shè)置，網(wǎng)狀布置好像樹(shù)根的形狀，所以被稱之為樹(shù)根樁。其原理是利用樹(shù)根樁之間的土體和樁頂形成隔斷墻，控制樁基周圍體的以為和變形，保證樁基周圍土體的穩(wěn)定，從而達(dá)到加固的目的。

3.3 優(yōu)點(diǎn)

注漿技術(shù)和樹(shù)根樁法在施工過(guò)程中，有以下共同的優(yōu)點(diǎn)。(1)施工的時(shí)候噪音比較小，鉆機(jī)在操作是振動(dòng)比較小，對(duì)樁基和橋梁構(gòu)造不會(huì)產(chǎn)生太大不好的影響。(2)所有的施工操作在地面上就可以進(jìn)行，比較方便。(3)需要的施工場(chǎng)地小，非常適合橋下的狹小空間進(jìn)行施工，凈空的高度為2.0～2.6 m，平面尺寸為0.5～1.7 m2可進(jìn)行施工操作。(4)地層適應(yīng)力強(qiáng)，可以在各種類型的土中進(jìn)行制作樹(shù)根樁和注漿。(5)施工時(shí)因?yàn)槌煽纵^小，對(duì)地層土體基本不會(huì)產(chǎn)生任何應(yīng)力，擾動(dòng)范圍小，橋梁結(jié)構(gòu)較為安全。(6)布樁和布孔靈活，因?yàn)槌煽仔?，處在狹小空間之內(nèi)，可進(jìn)行靈活布樁和布孔。

4 加固具體工藝

4.1 注漿加固法

在檢測(cè)人員監(jiān)測(cè)出問(wèn)題樁基區(qū)域找出孔隙較大的部位，使用超細(xì)水泥和水灰進(jìn)行孔隙部位的填充，按照1∶1的比例進(jìn)行調(diào)配。因?yàn)闈{液屬于液體很容易流失，為了預(yù)防漿液流失在施工時(shí)應(yīng)先在樁基外圍施工，然后再內(nèi)部施工，可以有效的預(yù)防漿液流失。豎向填充注漿到地面以下范圍是(－18.02～－20.01 m)，注漿部位距離橋梁垂直方向間距1.12 m，距離橋梁順橋方向間距1.5 m。

4.2 樹(shù)根樁加固

為了把公路和施工橋梁樁基部位隔開(kāi)，減少因施工而受到影響的樁基周圍土地。施工人員在公路和橋梁樁基之間設(shè)定單排樹(shù)根樁，使用HRB335鋼筋混凝土在樹(shù)根樁頂部聯(lián)系梁。使其形成一堵隔絕墻，將公路和施工區(qū)域隔開(kāi)，有利于加固樁基。

樹(shù)根樁樁徑為0.03 m，布置間距為0.7 m，樁長(zhǎng)為21.25 m;樹(shù)根樁成樁應(yīng)用壓漿工藝，注漿壓力控制在0.7～0.9 MPa，注入速度為12～15 L/min，注入節(jié)長(zhǎng)控制在50～100 mm，注漿管可在注漿過(guò)程中隨時(shí)注入和拔出，所以注漿管一定要埋在水泥漿中2～3 m位置才能保證漿體質(zhì)量。在第一次注漿完畢后的4小時(shí)左右進(jìn)行第二次注漿，二次注漿要沖破初凝的泥漿周圍土體，產(chǎn)生劈裂現(xiàn)象。一般二次注漿壓力控制在0.3～1 MPa。有實(shí)驗(yàn)證明二次注漿后可提高25%～40%樁的承載力。注漿水泥一般采用32.5#號(hào)普通硅酸鹽水泥，硅標(biāo)號(hào)在20以上，水灰比例控制在0.5～0.56，另外在配制中可以適量加入減水劑及早強(qiáng)劑，有利于提高水泥砂漿的強(qiáng)度和施工進(jìn)度。運(yùn)用球形擴(kuò)散理論公式Q= V×K×N(Q=漿液用量;V=加固土體積;K=安全系數(shù);N=加固土平均孔隙率)計(jì)算漿液灌注量，避免在注漿過(guò)程中，漿液流出設(shè)計(jì)范圍。

5 加固效果

本次工程施工結(jié)束后，為了追蹤其加固效果，廣州市橋梁檢測(cè)所對(duì)加固的橋梁15－2、15－3橋樁進(jìn)行了連續(xù)5個(gè)月的沉降值追蹤監(jiān)測(cè)其結(jié)果如下表4所示，從表格中看出15－2、15－3橋樁的累計(jì)沉降值，均為超出沉降控制(5 mm)范圍。

表415 －2、15－3橋樁沉降觀測(cè)值表

通過(guò)本次實(shí)踐說(shuō)明，在橋梁樁基加固使用注漿技術(shù)和樹(shù)根加固法，可以讓樁基周圍土體得到進(jìn)一步穩(wěn)固，有效控制樁基沉降和變形，保證樁基承載力在正常范圍內(nèi)，甚至得到提高。同時(shí)不影響高速公路高架橋的正常使用，達(dá)到最初的目的。該項(xiàng)工程完成后，經(jīng)過(guò)連續(xù)5個(gè)月的沉降觀測(cè)，結(jié)果顯示完全實(shí)現(xiàn)了注漿技術(shù)和樹(shù)根樁的加固功能。

6 結(jié)束語(yǔ)

(1)對(duì)橋梁樁基加固采用注漿技術(shù)和樹(shù)根樁法進(jìn)行加固，本次成功的案例說(shuō)明，注漿技術(shù)和樹(shù)根樁法可以大大提高橋梁樁周邊土層的力學(xué)參數(shù)和樁基的承載力。能有效控制住樁基周圍土層變形和沉降，確保了橋梁能正常使用。

(2)注漿施工方法與樹(shù)根樁的壓漿成樁體的施工工藝，兩者同時(shí)具有使用設(shè)備操作方法簡(jiǎn)單、地層適應(yīng)性強(qiáng)、布樁和布孔靈活以及擾動(dòng)周圍土體范圍小等優(yōu)點(diǎn)，能在狹小、低矮的空間施工，使用注漿方式加固樁基是在施工條件施工方法不具備的狀況下，最有效可行的方案

(3)采用壓力注漿施工的樹(shù)根樁，具有較高的承載力，可承受壓力、拉力以及水平力，但是樹(shù)根樁的樁徑較小，其樁的長(zhǎng)細(xì)又比較大，對(duì)側(cè)向變形的抵抗能力較弱，應(yīng)用單排樹(shù)根樁來(lái)組成隔斷墻，其受力優(yōu)勢(shì)和樁與土一起工作的特性還有待進(jìn)一步探討。

(4)橋梁樁基加固中最常使用的注漿技術(shù)和樹(shù)根樁法是最近興起的一門新技術(shù)，其中注漿技術(shù)在注漿施工過(guò)程中容易出現(xiàn)漿液注入土層不均勻現(xiàn)象，為注漿效果和評(píng)估帶來(lái)諸多困難，在目前的檢測(cè)方法中，還沒(méi)有一套成熟的檢測(cè)方法可以用來(lái)評(píng)估注漿加固施工質(zhì)量，在相關(guān)施工規(guī)范中也無(wú)規(guī)定。這就需要后期檢測(cè)人員在施工中累計(jì)檢測(cè)資料，用來(lái)規(guī)范出相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法和手段。

［1］李澤源，付斌，孫國(guó)成等.綜合檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基加固中的應(yīng)用［J］.低碳世界，2015，(27):248－249.

［2］于志平，王湛.淺談橋梁樁基中的橋梁后壓漿技術(shù)［J］.黑龍江科技信息，2013，(27):223.

［3］張付華，劉憲海.水泥凈漿注漿技術(shù)在橋梁樁基礎(chǔ)不良地質(zhì)加固中的應(yīng)用［J］.公路交通技術(shù)，2013，(1): 73－77.

U416.1

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1008－3383(2017)04－0061－02

2016－07－07

王曉歡(1990－)，男，吉林長(zhǎng)春人，助理工程師，研究方向:公路工程。