桩底桩侧组合压浆施工技术及现场试验

叶建国，付迎春，刘 国，李莉莉

（山东省交通规划设计院集团有限公司，山东 济南 250031）

1 工程及试桩概况

1.1 工程概况

工程位于东平湖滞洪区内，桥梁总长21.586 km，上部结构采用预应力混凝土悬浇箱梁、预应力混凝土简支小箱梁、预应力混凝土简支转连续小箱梁，桥墩采用柱式墩与薄壁墩，桥台采用肋板台，墩台基础均为桩基础。

桥位处地质主要为洪水冲积粉质黏土，上部覆盖约0.3 m 的黄河冲淤土，未见风化岩石面。全桥桩基类型均为摩擦桩，共2 968 颗，桩基总长度149 726 m。

1.2 试桩概况

试桩采用工程原位桩，选取57#-4、126#-1、130#-3、443#-1、443#-3、446#-1 共6 颗桩进行试桩。为便于对比，443#-1 桩未采用后压浆，其余试验桩均采用后压浆技术。试桩主要设计参数见表1。

表1 试桩主要设计参数

2 组合压浆施工工艺

2.1 压浆管布置

结合桥址处地质情况，环形压浆管对桩侧阻力的增强范围按10 m 考虑。设计桩长为30 m 左右，桩端布置3 根直管，桩侧布置2 道环管+直管，压浆管布置见图1。

图1 压浆管布置

压浆管材质为钢管，外径32 mm，壁厚2.75 mm。每根压浆管的出浆口需均匀设置不少于4 个钻孔，孔径一般为Φ6 ～Φ8 mm，每个钻孔处设置单向阀，采用图钉和橡胶管封闭，并焊接角钢保护回路，防止桩底沉渣、土体侵入堵塞压浆通道。

2.2 压浆管的开塞

试桩水下混凝土灌注完成后，需用清水对桩底后压浆回路进行冲洗，防止压浆管局部进水泥浆液，因水泥浆初凝而堵管。若发现堵塞，应及时用高压水进行冲洗，在后压浆施土前也应对注浆回路进行开塞，以确保压浆回路畅通。

采用工作压力大于10 MPa 的三缸压浆机对注浆回路进行高压注水开塞。步骤：（1）接好注浆管；（2）开启出浆阀；（3）打开出浆口；（4）压水；（5）出浆口均匀出清水后关闭出浆口；（6）待水压达到0.5 ～0.8 MPa 时关闭进浆管阀门；（7）待水压达到5 MPa 时打开进浆管阀门，利用瞬间高压开塞［1］。

2.3 后压浆施工工艺

压浆液采用等级42.5 级普通硅酸盐水泥、外加剂及水配置而成的水泥浆液，水灰比为0.5。本次后压浆的压浆设备采用双控智能注浆机，用电脑控制原材料数量并自动搅拌，搅拌完成后浆液被抽入储浆捅内，然后开启注浆设备，仪器将自动开始注浆，压浆情况见表2［2］。

表2 压浆情况汇总

3 自平衡载荷试验

3.1 自平衡测试原理

基桩自平衡法的主要装置是荷载箱，它与钢筋笼相接置于桩身下部。试验时，从桩顶通过输压管对荷载箱内腔施加压力，箱盖与箱底被推开，从而调动桩周土的摩阻力与端阻力，直至破坏。将桩侧土摩阻力与桩底土阻力叠加而得到单桩抗压承载力。

3.2 自平衡测试方法及过程

荷载箱中的压力可用压力表测得，荷载箱的向上、向下位移可用位移传感器测得。因此，可根据读数绘出相应的“向上的力与位移图”及“向下的力与位移图”，根据向上、向下Q-s 曲线判断桩承载力、桩基沉降、桩弹性压缩和岩土塑性变形。

基桩自平衡试验开始后,荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向往上、往下传递。在各级荷载作用下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量，通过量测预先埋置在桩体内的钢筋应变计，可以实测到各钢筋应变计在每级荷载作用下所得的应力-应变关系，可以推出相应桩截面的应力-应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求得。由此求得在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力及轴力、摩阻力随荷载和深度变化的传递规律。根据现场实测数据，试桩分析结果见表3。

表3 试桩分析结果

3.3 后压浆对桩基承载力的影响分析

根据试验结果及分析，采用桩端桩侧后压浆技术后侧摩阻力、端阻力压浆增强系数见表4。

表4 承载力增强系数

本项目桩基设计采用桩端、桩侧组合压浆技术，有效提高了桩基的承载力及刚度，减少了工程造价。普通钻孔灌注桩443#-1 达到设计承载力对应桩顶位移为6.01 mm，后压浆钻孔灌注桩达到设计承载力对应桩顶位移平均为3.09 mm，桩顶位移减少48.6%；1.2 m 直径的桩基缩短160 m，1.4 m 直径的桩基缩短720 m，1.6 m 直径的桩基缩短24 311 m，1.8 m 直径的桩基缩短10 975 m，2.0 m 直径的桩基缩短408 m。桩基缩短总长度36 574 m，占原总桩长149 726 m 的24.4%。

4 结语

（1）后压浆不仅可以提高桩承载力，还可以有效提高其刚度，有利于控制基础沉降，因此，后压浆对提高桩承载力和改善荷载传递性能有明显的效果。（2）桩端压浆对桩端上体产生预压作用，使桩端阻力在竖向荷载作用下提前发挥，改善了桩端阻力与桩侧阻力发挥的异步性和不协调性；后压浆桩是在浆液对桩端上的加固、桩端压浆的预压作用、压浆形成桩底扩大头及浆液上返对桩侧加固四方面因素共同作用下显著增强桩端阻力和桩侧阻力。（3）钻孔灌注桩后注浆在该类地基中可有效减短桩长，具有很高的经济效益。