钻孔灌注桩施工中,普遍采用泥浆护壁的方法,其在施工中的局限性较明显,如钻渣大范围沉淀、桩侧泥皮等。工程技术人员持续展开理论研究及实践活动,取得了较好的成果,证明了桩底压注浆施工技术具有可行性。1工程概况某特大桥工程,基础结构均为钻孔灌注桩,按摩擦桩设计,总量152根。主墩基础每墩含26根桩,桩径2.8 m,长125 m;边墩、辅助墩及高墩区引桥桩基础统一采用2.5 m的桩径控制标准,桩长85~96 m。桥梁施工现场以亚砂土居多,厚度1.3~6.6 m不等。每完成一根钻孔桩的施工作业后,随即组织桩底压浆施工,按照此方法有序推进。2桩底压注浆的作业原理在桩钢筋笼内预设压浆管路,桩身混凝土强度达到设定要求后,启用高压注浆泵,并经由管道注入水泥浆液,该部分材料形成两条流动路径:其一,进入桩底土层,起到加固的效果;其二,在压力作用下沿桩壁的四周向上流动。通过应用桩底注浆方法,可改善桩底沉渣、泥皮问题,提高桩底土层的承载力,使钻孔灌注桩具有足够的稳定性。(1)渗透固结。施工使用的砂土和碎石土具有良好的渗透性,在压力作用下可推动其深入桩端土体内,经过渗透固结后,构成完整、稳定的结构体。(2)压密充填。原状态下,桩端处分布有松散状的虚土,在采取桩底压注浆施工技术后,在浆液的挤压作用下使该部分虚土转变为挤密的状态,且浆液具有胶结作用,可构成桩端扩大的固结体,使其稳定性得到保障。(3)劈裂泥皮。实际注浆压力超过桩端土层的最小主应力后,将伴有劈裂现象;由于浆液的填充作用,裂隙可被填补,可对持力层进行加筋。(4)预压。通过浆液的挤入,存在桩底的土层将受到预压作用,在该作用机制下,可提高桩基的承载力,减小桩基的沉降量,有利于维持桩体的稳定性。3桩底压注浆的技术要求组织室内试验,确定桩底压注浆施工需要浆液的基本组分;进一步组织自平衡试桩检测工作,以确定合适的配比、压浆工艺参数,作为正式施工的指导。浆液性能的初凝时间4~5 h,7 d最小抗压强度大于5 MPa,压浆量5 500~5 800 L,压浆压力为4 MPa。待桩身混凝土强度达标即不小于30 MPa后,需组织超声波无损检测,在不影响结构完整性的前提下,判断成桩质量情况。施工人员应分三次压浆,且压力和压浆量均应满足施工相关要求。压浆施工的质量控制应采取双控的方法,以注浆量为主要控制指标,利用注浆压力辅助检验,保证各项指标均满足要求。若注浆量达标,可结束注浆作业;若压浆量超过最终值的80%,且压力超过4 MPa,可停止注浆作业。4施工工艺流程桩底压注浆的施工工艺流程如图1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.10.018.F001图1桩底压浆施工工艺流程4.1压浆管的配置及安装方法(1)配置方法。配备4根Ф33.5 mm×3.25 mm的压浆管及4根Ф60 mm×3.5 mm的声测管,组成4个完整回路,用于桩底压浆施工。各回路在桩底部分应呈“U”形,以便高效压浆。针对“U”形回路中的桩底管路进行针对性调整,水平向管路由圆弧形转变为直线形。相比钢筋笼的底标高,应保证压浆管的底标高略大于10 cm。(2)安装方法。①压浆管路和钢筋笼两部分同槽预制,各节段间采用承插式接头的连接方式,管节接头选用钢管材料,其内径略大于压浆管的外径,且需在后场完成1/2的焊接作业,待钢筋笼沉放至指定位置后,方可焊接另一半。②为了在安全的前提下快速装拆阀门,应在压浆管顶部采取丝扣接头,每循环完成后,立即对管口采取封堵措施,避免异物进入其中。4.2施工准备(1)配备压浆设施。①基本设施包含注浆泵、制浆机、浆液搅拌机、贮浆桶、12 MPa压力表、球阀、溢流阀、16目纱网、浆液测试仪器,其中注浆泵2台,分别负责注浆、清洗。②现场施工环境复杂,为了避免在外界干扰下出现停机现象,需额外配备压浆设备,以达到连续压浆的效果。③注浆泵选用往复式三柱塞泵,压力参数为12 MPa,转速91 r/min、额定功率22 kW。(2)管路编号及挂牌。按顺序依次对压浆管路编号,将其与特定的浆液分配器连接,组织混凝土浇筑作业。浇筑后24~48 h,可启用压浆泵,由该装置利用清水将桩端注浆管单向阀冲开,保证管路处于畅通的状态[1]。使用U形管时,需定期开启U形管系统,注水循环10~15 min,避免压浆孔出现堵塞现象。(3)水泥浆液的制备。以设计配比为准,选用适量质量达标的材料,拌制水泥浆液。应提前组织配比试验,将水泥浆液的性能作为主要的分析对象,并根据实际情况合理调整,确定水泥浆液性能达到最优状态下的配比。以设计配比为准生产水泥浆液,进入贮浆桶前先使用16目纱网进行过滤,阻隔超粒径的杂物,避免因该部分不达标材料进入压浆孔及管道而诱发堵塞现象。水泥浆液配合比如表1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.10.018.T001表1水泥浆液配合比原材料水泥膨润土水减水剂用量/kg866876938.66水灰比0.854.3压浆施工工艺(1)开塞。开塞可使压浆管路始终维持畅通的状态,应开启压浆孔,劈裂桩底混凝土,以便后续可快速组织压浆作业。开塞是桩底压浆施工中的重点环节,需在混凝土浇筑后24~48 h内组织此项工作。初期对管道高压注水,密切观察出浆口的实际情况,待该处出水后,关闭出浆阀,并继续加压,若某时间节点压力值显著下降,表明原本包裹压浆孔的高压胶布开裂,压浆孔被冲开[2]。在混凝土终凝前,应及时使用高压水进行循环流通,避免压浆孔再次封堵。(2)第一次循环压浆。①以混凝土的实测强度为主要判断依据,待其达到设计强度30 MPa后,组织超声波无损检测,若实测结果满足要求,可进入第一次循环压浆施工环节。②压浆量是此阶段的重点控制对象,各回路的压浆量分别为300 L,共设置4个回路,产生的总压浆量为1 200 L。每完成一个回路的压浆作业后,启用另一台压浆泵,在该装置的支持下使用清水冲洗管路,直至水泥浆初凝为止。③经过第一次循环压浆施工可有效封堵土层中的孔隙。(3)第二次循环压浆。①严格控制第一次、第二次循环压浆的间隔时间,应大于浆液初凝时间,即3~4 h,具体需根据浆液的实际特性灵活调整。②压浆量是重点控制对象,各回路的压浆量、压浆后的管路清理方法均与第一次循环压浆一致。③经过第二次循环压浆后,可进一步封堵土层的孔隙,使其更具完整性与稳定性。(4)第三次循环压浆。此阶段采取注浆量和注浆压力双控的方法,待注浆量达到设计值后,可停止压浆作业;若压浆量达到总量的80%以上,且同时满足压力达4 MPa的要求,可停止注浆。经过第三次循环压浆施工后,可增强孔隙的封闭效果,同时浆液将沿桩周向上流动。(5)管路内注浆封孔。完成各循环压浆工作后,采取压浆封孔措施[3]。5结语综上所述,桩底压注浆施工技术是改善钻孔灌注桩成桩质量的重要途径,可处理桩底沉渣、桩壁的泥皮,提高钻孔灌注桩的承载力、维持稳定性。在工程施工中,技术人员应高度重视优化施工技术,浆液的配制、注浆量、注浆压力的控制等均应成为重点考虑对象,科学应用压注浆施工技术,将钻孔灌注桩的质量提升至全新的层级,推动桥梁建设工作的顺利开展。

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