后壓漿技術(shù)在橋梁樁基中的應(yīng)用

劉志春，蒙景陽(yáng)

（內(nèi)蒙古赤峰市巴林右旗公路管理段，內(nèi)蒙古 赤峰 025150）

1 工藝參數(shù)研究及灌注樁后壓漿機(jī)理

水泥漿是后壓漿技術(shù)選用的最主要原材料，它對(duì)泥漿護(hù)壁灌注樁的作用大體分滲透固結(jié)作用、膠結(jié)泥皮作用、充填擠密作用等幾類[1]。

（1）施工工藝流程

泥漿護(hù)壁灌注樁樁底后壓漿和樁側(cè)后壓漿技術(shù)的施工流程為：成孔和清孔→放鋼筋籠及樁端樁側(cè)壓漿閥→灌注混凝土→壓漿漿液的攪拌→樁側(cè)和樁端后壓漿。

（2）水灰比設(shè)計(jì)

水灰比漿液的稀稠是水灰比大小的直接表現(xiàn)，而水泥漿的稀稠又會(huì)影響漿液的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。泥漿護(hù)壁灌注樁壓漿工程現(xiàn)有的實(shí)踐表明，水灰比取0.50～0.60比較合適，通常情況：粗粒土水灰比取較小值；細(xì)粒土取較大值；密實(shí)度較大時(shí)取較大值；對(duì)于非飽和土可提高至0.6～0.8。如果沒(méi)有防腐要求，水泥宜選用強(qiáng)度為32.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥。如果有防腐要求，采用抗腐蝕水泥最為合適。

（3）注漿

注漿量和注漿壓力的一般規(guī)律都是注漿體強(qiáng)度越高，土體的充漿率越大。一般的橋梁工程的樁徑為0.8～2.5m，形式類同于建筑物的獨(dú)立單樁。根據(jù)樁基的情況，樁底注漿量可以預(yù)估為0.8～5.0t。如果增加樁側(cè)壓漿，每層注漿量為0.6～1.2t。注漿壓力是指實(shí)現(xiàn)正常注漿的壓力，其前提條件是不會(huì)使地表產(chǎn)生隆起和基樁上抬量過(guò)大。而對(duì)于設(shè)計(jì)樁端，要根據(jù)樁端持力層和樁長(zhǎng)來(lái)合理確定最大的注漿壓力[2]。樁長(zhǎng)和樁端持力層角的內(nèi)磨擦是無(wú)黏性土最主要的影響因素。對(duì)于中密以上的卵石砂類土來(lái)說(shuō)，2～3MPa是目前比較常用的注漿壓力。因此應(yīng)根據(jù)土的參數(shù)和樁端深度，選擇和控制注漿壓力。注漿壓力是不穩(wěn)定的，影響其變化特征的有土性、漿液稠度、注漿點(diǎn)深度等因素。注漿量的大小確定依據(jù)是注漿終止壓力高于正常注漿壓力。

2 后壓漿技術(shù)對(duì)灌注樁的增強(qiáng)效應(yīng)

2.1 后壓漿對(duì)灌注樁側(cè)阻、端阻的增強(qiáng)效應(yīng)

為了對(duì)壓漿與非壓漿樁荷載傳遞特性及側(cè)阻、端阻的增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行研究，在某橋8#橋墩樁靜載對(duì)比試驗(yàn)中，通過(guò)埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計(jì)對(duì)它進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明：經(jīng)后壓漿后樁基載荷雖然未達(dá)到極限荷載，但就其樁側(cè)摩阻力和樁端阻力而言，已經(jīng)有了很大的提高。

2.2 對(duì)后壓漿樁承載力的增強(qiáng)機(jī)理分析

在豎向荷載作用下，樁身會(huì)向下位移，同時(shí)通過(guò)樁土間的側(cè)阻力，帶動(dòng)樁側(cè)土位移。相應(yīng)地，樁周環(huán)形土體中產(chǎn)生剪應(yīng)變、剪應(yīng)力并以一環(huán)一環(huán)的形式向外擴(kuò)散[3]。后壓漿對(duì)側(cè)阻的增強(qiáng)機(jī)理經(jīng)推導(dǎo)計(jì)算后，可以歸納為以下四點(diǎn)。

（1）加固泥皮和擾動(dòng)層，消除了樁剪切側(cè)土的薄弱面，從而提高了樁側(cè)極限阻力。

（2）滲入注漿和劈裂注漿的“加筋效應(yīng)”或“充填膠結(jié)效應(yīng)”，導(dǎo)致樁側(cè)范圍內(nèi)復(fù)合土體的E0值提高，有效地提高了側(cè)阻值。

（3）后壓漿產(chǎn)生“擴(kuò)徑效應(yīng)”，總側(cè)阻力被部分提高。

（4）端阻能夠增加對(duì)側(cè)阻的增強(qiáng)效應(yīng)。研究表明，在樁幾何尺寸相同的條件下，樁端土的強(qiáng)度參數(shù)C、Ф值越大，極限端阻力值就會(huì)越高。極限端阻力的大小并非取決于樁端投影面積內(nèi)的土體，而是取決于樁端一定范圍土體的強(qiáng)度。后壓漿對(duì)端阻的增強(qiáng)機(jī)理可歸納為四點(diǎn)：

①樁底沉渣、沉淤通過(guò)后壓漿加固，可以消除樁底對(duì)“軟墊”的擠出刺入破壞。

②滑動(dòng)面范圍復(fù)合土體的C、Ф值，因?yàn)闃抖送ㄟ^(guò)后壓漿，而在上下一定范圍的土體產(chǎn)生“充填膠結(jié)效應(yīng)”或“加筋效應(yīng)”，且有顯著提高趨勢(shì)，滑動(dòng)體得到了擴(kuò)大。

③總端阻力因?yàn)闃抖说囊欢ā皵U(kuò)底效應(yīng)”而增大。

④注漿后，樁端土剛度的提高，引起樁側(cè)阻力的發(fā)揮機(jī)理發(fā)生變化，其發(fā)揮值隨之增大。

3 后壓漿技術(shù)在橋梁樁基中的應(yīng)用

泥漿護(hù)壁灌注樁是橋梁基樁中常見的一種樁基形式。對(duì)于樁側(cè)泥皮和橋梁灌注樁樁端沉渣等所固有的缺陷問(wèn)題，采用后壓漿技術(shù)能夠取得良好的效果，因此，后壓漿灌注樁被廣泛應(yīng)用于橋梁樁基工程中。當(dāng)后壓漿技術(shù)運(yùn)用到工程實(shí)際中時(shí)，首先應(yīng)該了解橋梁樁基的特點(diǎn)，接著對(duì)橋梁后壓漿灌注樁的單樁容許承載力進(jìn)行估算，同時(shí)，做好樁端持力層和鋼筋籠的調(diào)整，并將施工中遇到的問(wèn)題及時(shí)解決，以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。

（1）橋梁樁基本特點(diǎn)

按承臺(tái)位置的不同，橋梁工程樁基礎(chǔ)可以分為低樁承臺(tái)樁基礎(chǔ)和高樁承臺(tái)樁基礎(chǔ)。前者多用于沖刷深度較小的河流、季節(jié)性河流，而后者則多用于水位較高、常年有水、沖刷深度大且施工時(shí)不易排水的情況[4]。

（2）橋梁后壓漿灌注樁的單樁容許承載力估算

雖然建筑物樁基和橋梁樁基特點(diǎn)各異，計(jì)算公式也不同，但是它們有統(tǒng)一的承載力試驗(yàn)方法和樁基安全度評(píng)價(jià)。橋梁工程后壓漿灌注樁的單樁與建筑工程的極限容許承載力估算方式相似。建筑工程后壓漿灌注樁單樁承載力的增幅受諸多因素影響，如：樁底樁側(cè)土層的性質(zhì)、壓漿模式、壓漿時(shí)間、壓漿比等[5]。為此，所求經(jīng)驗(yàn)估算公式要滿足工程設(shè)計(jì)布樁對(duì)單樁極限承載力值的基本要求。根據(jù)單樁靜載試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析可知，后壓漿灌注樁單樁承載力的增幅也受諸多因素影響，比如：樁側(cè)樁底聯(lián)合壓漿、樁底柱側(cè)土層性質(zhì)、壓漿比、壓漿模式即樁底壓漿、壓漿時(shí)間等。目前，橋梁樁基后壓漿技術(shù)也可以參考諸如建筑樁基后壓漿的測(cè)試數(shù)據(jù)、建筑工程相關(guān)公式等進(jìn)行估算。

（3）樁端持力層和鋼筋籠的調(diào)整

在后壓漿樁承載力得到大幅度提高后，樁端持力層和鋼筋籠的調(diào)整不僅要節(jié)約造價(jià)而且方便施工，這就要求根據(jù)實(shí)際情況而定。對(duì)于樁端持力層和鋼筋籠的調(diào)整，應(yīng)該根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，進(jìn)行必要的內(nèi)力計(jì)算，確定合理的樁端持力層深度，若內(nèi)力計(jì)算表明不需要配筋，則應(yīng)在樁頂3～5m內(nèi)設(shè)構(gòu)造鋼筋。

（4）施工中經(jīng)常遇到的問(wèn)題

在后壓漿灌注樁施工過(guò)程中，難免會(huì)因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)一些問(wèn)題。如壓力雖然逐漸上升，卻無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，究其原因可能是漿液滲透、漿液溢出或漿液濃度不夠造成的。有時(shí)候，壓力不但沒(méi)有上升，反而下降，這就是由于漿液外溢所造成。如果土層比較嚴(yán)實(shí)或泥漿的凝膠時(shí)間太短，就會(huì)出現(xiàn)壓力急速上升但是速度卻不變的情況。若施工操作不當(dāng)導(dǎo)致注漿孔堵塞，那么注漿前設(shè)置的兩根注漿管就會(huì)全部失去作用，造成漿液無(wú)法注入或者即使注入也達(dá)不到注漿量和壓力值的要求，這時(shí)要及時(shí)聯(lián)系有關(guān)單位制訂相關(guān)的救急方案[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

在高速公路橋梁樁基工程中，樁的承載力在很大程度上受施工工藝的影響。眾所周知，在一定的地質(zhì)條件下，樁的承載力并不是固定不變的，而是可以通過(guò)一定的措施調(diào)整。自從后壓漿技術(shù)出現(xiàn)以后，灌注樁的承載力得到了大幅提高，以此為機(jī)遇，高速公路橋梁樁基工程技術(shù)應(yīng)致力于把樁基技術(shù)與地基處理技術(shù)互相滲透融合，以此開發(fā)出新技術(shù)，進(jìn)而將樁基理論與技術(shù)推向一個(gè)新的臺(tái)階。

[1] 張忠苗，張乾青.后注漿抗壓樁受力性狀的試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009（3）：475-483.

[2] 黎見明.后壓漿技術(shù)在公路橋梁樁基礎(chǔ)中的應(yīng)用研究[J].廣東土木與建筑，2009（5）：50-51.

[3] 陳金鵬，譚海榮.橋梁鉆孔灌注樁基礎(chǔ)應(yīng)用淺析[J].山西科技，2009（4）：71-72.

[4] 任如華.后壓漿法在南京長(zhǎng)江隧道地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（15）：50.

[5] 王立建，劉波，高艷平.后壓漿施工技術(shù)與工程應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2007（S1）：808-809.

[6] 龔維明，張浩文，馬骉，等.樁端后壓漿技術(shù)在卵石層中的應(yīng)用研究[J].中外公路，2008（1）：60-63.