橋梁樁基礎(chǔ)沉降控制方法及措施★

姚慶釗 彭建勛 梅保賢

樁基的沉降控制除通過試樁確定施工控制參數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)可靠度，并通過常規(guī)施工工藝及技術(shù)措施進(jìn)行有效的控制外，對(duì)鉆孔灌注樁采取樁底壓漿技術(shù)是目前有效控制樁基沉降的好辦法。

1 樁基礎(chǔ)沉降控制技術(shù)原理

樁基礎(chǔ)沉降控制采用鉆孔灌注樁樁底后壓漿技術(shù)。樁底后壓漿技術(shù)是為了固結(jié)和擠壓鉆孔時(shí)松動(dòng)的土層，提高樁的端部承載力，減少樁的沉降量以改善上部連續(xù)結(jié)構(gòu)的梁體應(yīng)力。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，樁底后壓漿技術(shù)施工簡便、工藝成熟、成本較低、效果顯著。

2 樁基礎(chǔ)沉降控制的方法及措施

2.1 鉆孔樁樁底后壓漿的技術(shù)要求

設(shè)計(jì)采用U形管注漿法，注漿管材料選用能承受高壓的鋼管，正式樁均勻布置 6條壓漿回路，每條回路在樁底布置兩個(gè)套筒部件，每個(gè)套筒都有兩個(gè)φ6mm注漿孔，孔口朝向孔底，被橡膠套筒緊密包裹，安放在鋼筋籠末端的框架上，鋼筋籠安裝后套筒位于樁底，注漿管頂部延伸至樁頂與注漿泵相連。

樁身混凝土灌注后24 h～48 h，用高壓水進(jìn)行注漿孔初裂，使套筒包裹的出漿口開裂。

樁身混凝土灌注 6周后開始樁底壓漿，采用膨潤土、水泥、水、緩凝劑拌制成的不收縮混合漿液，其 7 d最小抗壓強(qiáng)度為5MPa。

漿液按劑量通過注漿回路依次輪流壓注，每次循環(huán)每個(gè)回路的劑量不超過 50 L，所有回路應(yīng)以規(guī)定的劑量輪流壓注或達(dá)到100bar的壓力后維持10m in，第一循環(huán)壓注完成后不少于 6 h開始下一輪的壓注，直至注漿量達(dá)到1 500L;或所有回路達(dá)到100bar壓力;或樁身上浮達(dá)到15mm。

2.2 鉆孔樁樁底后壓漿的工藝要點(diǎn)

1)壓漿管路。

壓漿管采用8根內(nèi)徑為25mm鋼管，壁厚δ=2.5mm，安裝前清除鋼管內(nèi)銹渣等雜物，防止堵塞出漿孔。底部用彎頭及彎管將兩根注漿管連接成回路，共形成 6個(gè)壓漿回路。每個(gè)壓漿回路底部安裝兩個(gè)套筒部件，每個(gè)套筒內(nèi)的鋼管上有兩個(gè)φ6mm被橡膠套筒緊密包裹的注漿孔，孔口朝下，注漿孔沿樁底圓周半徑約為0.3倍樁徑均勻布置，壓漿管頂部鋼管接長至地面以上，便于壓漿操作。

壓漿管固定在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，底部壓漿管固定在焊接骨架上，壓漿管底部橡膠套筒在鋼筋籠安裝完畢后，使其與樁底土壤緊密接觸，防止被水下混凝土包裹，使注漿孔無法用高壓水開裂。壓漿管接頭處應(yīng)密封不透水，防止泥漿或水泥漿漏入，避免堵塞壓漿管路。

2)聲測管路。

在鋼筋籠內(nèi)側(cè)沿圓周均布4根聲測管，聲測管為內(nèi)徑50mm，壁厚δ=2.5mm鋼管，頂部伸至地面以上，便于超聲波檢測，聲測管底部將緊貼樁底土壤，為便于二次壓漿時(shí)在聲測管內(nèi)鉆孔，聲測管底部用水泥砂漿填塞。

聲測管安裝垂直度容許偏差不大于 5‰，且接頭處孔壁過渡應(yīng)圓順光滑，便于聲測探頭通過和管內(nèi)鉆孔。聲測管應(yīng)密封不透水，防止泥漿或水泥漿漏入，避免堵塞聲測管路。

3)鋼筋籠安裝定位。

準(zhǔn)確測量鋼筋籠底口標(biāo)高，是樁底壓漿施工的關(guān)鍵。如果鋼筋籠放不到位，壓漿管底部橡膠套筒沒有觸到孔底，那么橡膠套筒可能被水下混凝土包裹，導(dǎo)致注漿孔無法裂開。如果鋼筋籠下放過多，在其自重作用下，可能損壞底部壓漿管路，導(dǎo)致無法進(jìn)行樁底壓漿。

為解決鋼筋籠定位問題，在鋼筋籠底部設(shè)置了觸底開關(guān)，導(dǎo)線沿鋼筋籠引出樁頂連接指示燈，鋼筋籠觸底時(shí)接通開關(guān)，點(diǎn)亮指示燈顯示鋼筋籠到位，這樣就保證了注漿管緊貼樁底土壤。

2.3 樁底壓漿主要設(shè)備

1)注漿泵。注漿泵采用 3SNS型往復(fù)式三柱塞泵。

2)制漿機(jī)。制漿機(jī)采用ZJ-400型渦流制漿機(jī)。

3)儲(chǔ)漿箱。為儲(chǔ)存漿液并且便于測量注漿量，用薄鋼板制作尺寸為1 000mm×1 000mm×1 000mm的儲(chǔ)漿箱。開始?jí)簼{前，應(yīng)制備足夠的漿液存放在儲(chǔ)漿箱內(nèi)，在壓漿過程中，用直尺測量儲(chǔ)漿箱內(nèi)漿液高度的變化，即可計(jì)算出每一次的注漿量。

4)基準(zhǔn)梁。在樁底壓漿施工中，為監(jiān)測樁的上浮情況，施工技術(shù)規(guī)范要求設(shè)置基準(zhǔn)梁，用百分表進(jìn)行監(jiān)測。

在樁兩側(cè)距樁周 2.5倍樁直徑的位置設(shè)支點(diǎn)支撐基準(zhǔn)梁，基準(zhǔn)梁要有足夠的豎向剛度和橫向剛度，采用型鋼Ⅰ40，測量樁身上浮的百分表要安裝牢固，測量面要求平滑。

5)其他配件。壓力表、球形閥、漿液分配器、溢流安全閥、高壓軟管、管路接頭等配件應(yīng)滿足高壓工作條件，要求有 1.5倍的安全儲(chǔ)備，并應(yīng)在壓漿前進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

輔助設(shè)備有沖洗壓漿管路的水泵，過濾漿液的濾網(wǎng)等。

2.4 樁底壓漿操作規(guī)則

1)材料及設(shè)備的準(zhǔn)備。

壓漿前檢查確認(rèn)制漿機(jī)、注漿泵、壓力表、漿液分配器、溢流安全閥、球形閥、儲(chǔ)漿箱、水泵等設(shè)備工作狀態(tài)良好。

壓漿管路按編號(hào)順序與漿液分配器連接牢固，并掛牌標(biāo)明壓漿回路序號(hào)。

水泥、膨潤土、緩凝劑等準(zhǔn)備充足，壓漿前運(yùn)抵現(xiàn)場。

2)場地布置。

壓漿管路按編號(hào)順序與漿液分配器連接牢固，并掛牌標(biāo)明壓漿回路序號(hào)。

基準(zhǔn)梁要有足夠的豎向剛度和橫向剛度，測量樁身上浮的百分表要安裝牢固，測量面要求平滑。

水泥、膨潤土、緩凝劑等準(zhǔn)備充足，壓漿前運(yùn)抵現(xiàn)場。

3)人員組織。

設(shè)總指揮一人，統(tǒng)一指揮注漿工作。注漿過程中，注漿泵由專人操作，專人控制注漿量，專人觀測壓力表，專人觀測樁身上浮百分表，及時(shí)將結(jié)果報(bào)給記錄員。記錄各回路每次注漿的起止時(shí)間、注漿量、注漿壓力;各壓注階段樁的上浮量和總上浮量。

制漿配合比、取樣、試驗(yàn)等由試驗(yàn)室人員負(fù)責(zé)。

4)出漿口初裂。

樁身混凝土灌注后 24 h～48 h開始?jí)核鰸{管口出水后，關(guān)閉出漿閥，繼續(xù)加壓，使套筒包裹的注漿孔開裂。

5)泥漿制備。

漿液采用水泥、膨潤土、水、緩凝劑組成混合漿液，其 7 d最小抗壓強(qiáng)度5 MPa。漿液配合比應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定，要求流動(dòng)性好，粘度為 7 s～9 s，初凝時(shí)間約3 h。每一輪注漿取一組試件。當(dāng)漿液超過初凝時(shí)間，該漿液廢棄不用。

6)注漿。

漿液按劑量通過壓漿回路輪流依次壓注，每次循環(huán)每個(gè)回路的劑量不超過 50 L，所有回路應(yīng)以規(guī)定的劑量輪流壓注或達(dá)到100 bar的壓力后維持10min，第一循環(huán)壓注完成后不少于6 h開始下一輪的壓注，直至注漿量達(dá)到1500L，或所有回路達(dá)到100bar壓力，或樁上浮達(dá)到15mm，滿足上述條件之一時(shí)停止注漿。

注漿前所有管路接頭、壓力表、閥門等應(yīng)連接牢固、密封。在一條回路中注漿時(shí)，其他回路的閥門應(yīng)關(guān)緊，保持管中壓力，防止?jié){液從樁底注漿孔進(jìn)入其他回路造成堵塞。

注漿時(shí)漿液應(yīng)通過濾網(wǎng)壓入進(jìn)漿管，管路中的水從出漿管排出，直到出漿管流出與進(jìn)漿管相同濃度的漿液后關(guān)閉出漿管，然后勻速加壓注漿，壓注完成后緩慢減壓。每次壓注后用清水徹底沖洗回路，從進(jìn)漿管壓入清水，并將出漿管排出的漿液回收到儲(chǔ)漿箱，必須保持管路暢通，以便下次壓注順利進(jìn)行。

完成一輪注漿后，立即用清水沖洗全部注漿管路。為避免樁底漿液回流管中堵塞管路，派專人負(fù)責(zé)按時(shí)清洗全部管路，前 3 h每半小時(shí)清洗一次，后3 h每一小時(shí)清洗一次。

最后一輪壓漿完畢，經(jīng)工程師認(rèn)可后，壓漿管路用漿液填充。

每輪壓漿完成后應(yīng)及時(shí)清理設(shè)備。

3 結(jié)語

本文主要對(duì)灌注樁沉降控制方法后壓漿技術(shù)的原理、技術(shù)參數(shù)、工藝要求及施工措施進(jìn)行了闡述，該技術(shù)在解決灌注樁設(shè)計(jì)和施工困難方面有獨(dú)到之處，可以使灌注樁進(jìn)行非開挖延長，可以加固樁周及樁端松軟土層，使其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及變形要求，解決其他施工方法無法克服的困難。后壓漿技術(shù)處理后，單樁承載力有很大提高，而且施工簡便，質(zhì)量容易控制，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。