后壓漿技術在橋梁樁基中的應用

劉志春，蒙景陽

（內蒙古赤峰市巴林右旗公路管理段，內蒙古 赤峰 025150）

1 工藝參數研究及灌注樁后壓漿機理

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

（1）施工工藝流程

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

（2）水灰比設計

水灰比漿液的稀稠是水灰比大小的直接表現，而水泥漿的稀稠又會影響漿液的流動性和穩定性。泥漿護壁灌注樁壓漿工程現有的實踐表明，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；細粒土取較大值；密實度較大時取較大值；對于非飽和土可提高至0.6～0.8。如果沒有防腐要求，水泥宜選用強度為32.5級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律都是注漿體強度越高，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立單樁。根據樁基的情況，樁底注漿量可以預估為0.8～5.0t。如果增加樁側壓漿，每層注漿量為0.6～1.2t。注漿壓力是指實現正常注漿的壓力，其前提條件是不會使地表產生隆起和基樁上抬量過大。而對于設計樁端，要根據樁端持力層和樁長來合理確定最大的注漿壓力[2]。樁長和樁端持力層角的內磨擦是無黏性土最主要的影響因素。對于中密以上的卵石砂類土來說，2～3MPa是目前比較常用的注漿壓力。因此應根據土的參數和樁端深度，選擇和控制注漿壓力。注漿壓力是不穩定的，影響其變化特征的有土性、漿液稠度、注漿點深度等因素。注漿量的大小確定依據是注漿終止壓力高于正常注漿壓力。

2 后壓漿技術對灌注樁的增強效應

2.1 后壓漿對灌注樁側阻、端阻的增強效應

為了對壓漿與非壓漿樁荷載傳遞特性及側阻、端阻的增強效應進行研究，在某橋8#橋墩樁靜載對比試驗中，通過埋設鋼筋應力計對它進行了測試。結果表明：經后壓漿后樁基載荷雖然未達到極限荷載，但就其樁側摩阻力和樁端阻力而言，已經有了很大的提高。

2.2 對后壓漿樁承載力的增強機理分析

在豎向荷載作用下，樁身會向下位移，同時通過樁土間的側阻力，帶動樁側土位移。相應地，樁周環形土體中產生剪應變、剪應力并以一環一環的形式向外擴散[3]。后壓漿對側阻的增強機理經推導計算后，可以歸納為以下四點。

（1）加固泥皮和擾動層，消除了樁剪切側土的薄弱面，從而提高了樁側極限阻力。

（2）滲入注漿和劈裂注漿的“加筋效應”或“充填膠結效應”，導致樁側范圍內復合土體的E0值提高，有效地提高了側阻值。

（3）后壓漿產生“擴徑效應”，總側阻力被部分提高。

（4）端阻能夠增加對側阻的增強效應。研究表明，在樁幾何尺寸相同的條件下，樁端土的強度參數C、Ф值越大，極限端阻力值就會越高。極限端阻力的大小并非取決于樁端投影面積內的土體，而是取決于樁端一定范圍土體的強度。后壓漿對端阻的增強機理可歸納為四點：

①樁底沉渣、沉淤通過后壓漿加固，可以消除樁底對“軟墊”的擠出刺入破壞。

②滑動面范圍復合土體的C、Ф值，因為樁端通過后壓漿，而在上下一定范圍的土體產生“充填膠結效應”或“加筋效應”，且有顯著提高趨勢，滑動體得到了擴大。

③總端阻力因為樁端的一定“擴底效應”而增大。

④注漿后，樁端土剛度的提高，引起樁側阻力的發揮機理發生變化，其發揮值隨之增大。

3 后壓漿技術在橋梁樁基中的應用

泥漿護壁灌注樁是橋梁基樁中常見的一種樁基形式。對于樁側泥皮和橋梁灌注樁樁端沉渣等所固有的缺陷問題，采用后壓漿技術能夠取得良好的效果，因此，后壓漿灌注樁被廣泛應用于橋梁樁基工程中。當后壓漿技術運用到工程實際中時，首先應該了解橋梁樁基的特點，接著對橋梁后壓漿灌注樁的單樁容許承載力進行估算，同時，做好樁端持力層和鋼筋籠的調整，并將施工中遇到的問題及時解決，以取得最佳經濟效益。

（1）橋梁樁基本特點

按承臺位置的不同，橋梁工程樁基礎可以分為低樁承臺樁基礎和高樁承臺樁基礎。前者多用于沖刷深度較小的河流、季節性河流，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各異，計算公式也不同，但是它們有統一的承載力試驗方法和樁基安全度評價。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：樁底樁側土層的性質、壓漿模式、壓漿時間、壓漿比等[5]。為此，所求經驗估算公式要滿足工程設計布樁對單樁極限承載力值的基本要求。根據單樁靜載試驗結果統計分析可知，后壓漿灌注樁單樁承載力的增幅也受諸多因素影響，比如：樁側樁底聯合壓漿、樁底柱側土層性質、壓漿比、壓漿模式即樁底壓漿、壓漿時間等。目前，橋梁樁基后壓漿技術也可以參考諸如建筑樁基后壓漿的測試數據、建筑工程相關公式等進行估算。

（3）樁端持力層和鋼筋籠的調整

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整不僅要節約造價而且方便施工，這就要求根據實際情況而定。對于樁端持力層和鋼筋籠的調整，應該根據《公路橋涵地基與基礎設計規范》的要求，進行必要的內力計算，確定合理的樁端持力層深度，若內力計算表明不需要配筋，則應在樁頂3～5m內設構造鋼筋。

（4）施工中經常遇到的問題

在后壓漿灌注樁施工過程中，難免會因為各種原因出現一些問題。如壓力雖然逐漸上升，卻無法達到設計要求，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。有時候，壓力不但沒有上升，反而下降，這就是由于漿液外溢所造成。如果土層比較嚴實或泥漿的凝膠時間太短，就會出現壓力急速上升但是速度卻不變的情況。若施工操作不當導致注漿孔堵塞，那么注漿前設置的兩根注漿管就會全部失去作用，造成漿液無法注入或者即使注入也達不到注漿量和壓力值的要求，這時要及時聯系有關單位制訂相關的救急方案[6]。

4 結語

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，在一定的地質條件下，樁的承載力并不是固定不變的，而是可以通過一定的措施調整。自從后壓漿技術出現以后，灌注樁的承載力得到了大幅提高，以此為機遇，高速公路橋梁樁基工程技術應致力于把樁基技術與地基處理技術互相滲透融合，以此開發出新技術，進而將樁基理論與技術推向一個新的臺階。

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

[2] 黎見明.后壓漿技術在公路橋梁樁基礎中的應用研究[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應用淺析[J].山西科技，2009（4）：71-72.

[4] 任如華.后壓漿法在南京長江隧道地下連續墻施工中的應用[J].科技創新導報，2010（15）：50.

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

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