破碎带上桩基后压浆技术应用

赵启华 唐清华

（1.中国中铁二院工程集团有限责任公司公路与市政设计研究院 成都 610031；2.长江勘测规划设计研究院有限责任公司 武汉 430010）

桩端后压浆技术以往主要应用于高层建筑，近年来随着工程实践的发展，开始应用于深水桥梁钻孔桩的施工，并取得了良好的效果［1］。这种技术目前在破碎带上桥梁钻孔桩的应用还比较少，本文主要介绍破碎带上桩基后压浆施工工艺和施工后的效果。

1 工程概况

度3.5 m。箱梁根部梁高12 m，跨中及端部梁高4.2 m，梁高从根部到跨中采用1.8次抛物线变化。

主墩采用双肢薄壁墩，尺寸为横向×纵向＝12.85 m×2 m，承台高5 m，横向×纵向＝27.8 m×18.8 m，每个承台下接22根直径为2 m桩基；桩基础按摩擦桩设计；最大单桩轴向设计承载力（桩顶）为19 000 k N，最长设计桩长为93.5 m。边墩采用单肢薄壁桥墩。

太平特大桥为广深沿江高速公路东莞麻涌至长安高速公路中威远岛改线段重点工程，位于广东省东莞市虎门镇鱼政码头北西侧，横跨太平水道。大桥通航净空按I级航道设计，通航净空为宽×高＝174 m×18 m，主桥为113 m＋195 m＋113 m预应力混凝土连续刚构，全长421 m。

主桥平面位于半径1 300 m的圆曲线及其缓和曲线上，左右幅分修。主桥单幅桥为单向双室断面，顶宽19.85m，底宽12.85m，两侧悬臂长

2 工程地质条件

本桥以大角度横跨横沥—虎门断裂（F5），破碎带及其影响带宽约550 m。下伏基岩为下古生代混合片麻岩全风化、强风化层，极厚，基岩风化层遇水易软化。太平水道中100多m未见完整的弱风化带基岩，工程地质条件差。岩层力学参数见表1。

表1 岩层力学参数表

3 桩底压浆实施

主桥主墩共有88根桩基采用后压浆灌注桩工艺，具体施工流程见图1。

图1 压浆施工工艺流程图

3.1 配比浆液［2］

（1）浆液由水、水泥、膨润土、缓凝剂（试配）组成，级配材料的选择、比例等通过级配试验确定。（2）容重。17～18 k N／m3。（3）水灰比。0.4～0.6。

（4）初凝。4～6 h，流动性好，泌水小。

（5）强度。7 d抗压强度不小于5 MPa，28 d抗压强度不小于C30。

（6）浆液制备后应放置5 min后才能使用，以消除浆液中的空气。

浆液应按每个循环使用量配置备用，使用前浆液应经过过滤，防止杂物堵塞压浆孔。

3.2 压浆管道设置

（1）压浆管入口采用2根直径1 2 1、壁厚4 mm及2根直径57、壁厚3.5 mm镀锌钢管，出口采用4根直径25、壁厚2.5 mm镀锌钢管，安装前清除钢管内锈碴等杂物，防止堵塞出浆孔。底部用直径25 mm U形弯头及弯管将2根压浆管连接成回路，直径121及57 mm的为进浆管，直径25 mm的为溢浆管，见图2。在压浆管上端安装高压止浆阀，在溢浆管上安装溢浆安全阀，每根钻孔共设4个压浆回路，每个压浆回路底部安装2个橡胶套筒部件，每个橡胶套筒内的钢管上设置2个直径为6 mm、被橡胶套筒紧密包裹的出浆孔（压浆小孔）孔口朝下，压浆管与钢筋笼牢靠连接，确保出浆孔与清孔后的孔底紧密接触，防止被水下混凝土包裹，避免注浆孔被高压水开裂。压浆管接头处密封不透水，防止泥浆或水泥浆漏入，避免堵塞压浆回路。压浆管顶部钢管接长至施工平台以上，便于压浆操作，套管包裹材料采用自行车旧胎，外缠防水胶布，包裹前进行空压试验，确定破坏压力。

（2）桩身布置了声测管4根（2根直径121 mm及2根直径57 mm），沿钢筋笼内侧圆周均布，同时也是压浆管进口。声测管压浆回路底部紧贴桩底沉碴。

（3）压浆管道的所有接口应连接牢靠，防止在钢筋笼运输、下放、结构混凝土浇筑过程中管道脱开。

图2 压浆管布置图（单位：cm）

（4）压浆管道露出桩顶的标高，由钻孔桩平台标高等现场实际操作条件确定。压浆管道上端口设丝口闷头封闭，下端口也需封闭。

3.3 压力注浆

（1）裂开橡胶套管，钻孔灌注桩水下混凝土浇筑后混凝土强度在2～5 MPa时冲开橡胶管套（以现场试验为准），当压入水的压力突然下降时表示套管已裂开释放压力，均匀减小进水压力，以防止高压回流夹带杂质堵塞压浆孔。当管内仍存在压力水时，不能打开闸阀，以防水射出伤人。

（2）在压浆前保持注浆管内水注满。

（3）当钻孔灌注水下混凝土龄期达到14 d以上，进行桩基超声波检测，第一次静载试验完成后，开始对管道进行注浆，共循环2次。

（4）当邻近桩位正在钻孔时，不得进行桩底压浆，以防浆液穿孔。

3.4 压力注浆方法

（1）按每次的注浆量通过注浆管依次循环压注。

（2）进浆口压入混和水泥浆时，完成一次压浆后，应均匀减压，防止压力浆倒流堵塞注浆孔。

（3）注浆压力达到6 MPa，稳压10 min。

两次循环压浆时间的间歇不得超过3 h。2次循环压浆顺序一致。

3.5 桩底终止循环压浆标准

（1）所有管道压浆压力均达到6 MPa。

（2）桩体总上浮5 mm。

达到以上两者任一数值则表示本桩压浆全部结束，最后一次压浆完毕。

3.6 资料

专人负责记录压浆起止时间，注入的浆量，注浆的压力，测定各阶段桩的上浮量和总上浮量。

4 压浆前后桩基承载能力及桩顶位移比较

为验证后压浆技术压浆前、后的单桩竖向极限承载力，并获得分级加载与卸载条件下对应的荷载变形曲线，测定桩基沉降、弹性压缩及岩土塑性变形［3］。在桩基施工过程中，该桥采用自平衡静载试验方法。根据地质钻孔资料，选取2根试桩，分别为右幅7号主墩14号桩、左幅9号主墩5号桩。在此仅列出右幅7号主墩14号桩压浆前后承载能力和桩顶位移的比较。

4.1 试桩参数及压浆参数

右幅7号主墩14号桩试桩相关参数见表2。

表2 右幅7号主墩14号桩试桩相关参数

右幅7号主墩14号桩共采用2次回路压浆， 压浆主要参数见表3。

表3 压浆主要参数

4.2 试验数据分析

右幅7号主墩14号桩基混凝土浇筑完成14 d并经声测合格后，进行压浆前自平衡试验，在压浆后28 d进行第2次自平衡试验，进行桩基承载能力及位移对比，见图3。

图3 压浆前后桩基承载能力分布

压浆前极限承载能力为37 187 k N，相应的位移为68.07 mm；压浆后极限承载力为50 903 k N，相应的位移为57.42 mm。试桩压浆前、压浆后桩承载力及端阻力、侧阻力构成见表4。

表4 试桩压浆前、压浆后承载力构成

5 结语

通过桩基自平衡试验数据分析，桩端压浆后承载力及沉降位移明显优于压浆前，说明在破碎带上全风化、强风化层极厚的不良地质下，采用桩端后压浆技术对桩端、桩侧持力层的承载力有较大的提高，达到加大设计安全储备、减小桩顶沉降的目的。

［1］ 龚维明，戴国亮，黄生根.大型深水桥梁钻孔桩桩端后压浆技术［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］ JTG D63－2007公路桥涵地基与基础设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2007.

［3］ 龚维明，戴国亮，蒋永生，等.桩承载力自平衡测试理论与实践［J］.建筑结构学报，2002（1）：82－88.