破碎带上桩基后压浆技术应用

１　工程概况

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＝１７４ｍ×１８ｍ，主桥为１１３ｍ＋１９５ｍ＋１１３ｍ预应力混凝土连续刚构，全长４２１ｍ。

主桥平面位于半径１　３００ｍ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，两侧悬臂长度３．５ｍ。箱梁根部梁高１２ｍ，跨中及端部梁高４．２ｍ，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＝１２．８５ｍ×２ｍ，承台高５ｍ，横向×纵向＝２７．８ｍ×１８．８ｍ，每个承台下接２２根直径为２ｍ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　０００ｋＮ，最长设计桩长为９３．５ｍ。边墩采用单肢薄壁桥墩。

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５５０ｍ。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。

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。

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。１７～１８ｋＮ／ｍ３。

（４）初凝。４～６ｈ，流动性好，泌水小。

（５）强度。７ｄ抗压强度不小于５ＭＰａ，２８ｄ抗压强度不小于Ｃ３０。

（６）浆液制备后应放置５ｍｉｎ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４ｍｍ及２根直径５７、壁厚３．５ｍｍ镀锌钢管，出口采用４根直径２５、壁厚２．５ｍｍ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２５ｍｍ　Ｕ形弯头及弯管将２根压浆管连接成回路，直径１２１及５７ｍｍ 的为进浆管，直径２５ｍｍ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６ｍｍ、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１２１ｍｍ及２根直径５７ｍｍ），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。

　（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２～５ＭＰａ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。

（３）当钻孔灌注水下混凝土龄期达到１４ｄ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６ＭＰａ，稳压１０ｍｉｎ。两次循环压浆时间的间歇不得超过３ｈ。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６ＭＰａ。

（２）桩体总上浮５ｍｍ。

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。

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１４ｄ并经声测合格后，进行压浆前自平衡试验，在压浆后２８ｄ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。

压浆前极限承载能力为３７　１８７ｋＮ，相应的位移为６８．０７ｍｍ；压浆后极限承载力为５０　９０３ｋＮ，相应的位移为５７．４２ｍｍ。试桩压浆前、压浆后桩承载力及端阻力、侧阻力构成见表４。

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。