后压浆技术在桥梁灌注桩中的应用分析

后压浆技术在桥梁灌注桩中的应用分析摘要：为提高桩基础的承载力，传统的处理方式是扩大桩径或使桩端嵌入基岩，但是在一些砂层非常厚基岩很深的地区按传统的方法处理就不再合适，此时采用后压浆法就是一种行之有效的方法。关键字：后压浆技术桥梁钻孔灌注桩后压浆技术从1995年在我国城市建设中出现以来，已在高层建筑桩基工程中得到广泛应用。近年来随着交通事业的发展，大型桥梁建设中的大直径超长钻孔灌注桩基础开始应用该项技术，如杭州湾跨海大桥，苏通大桥等，均取得了良好的效果。１．钻孔灌注桩后压浆技术的作用机理钻孔灌注桩施工过程中，无论如何清孔，孔底都会留有或多或少的沉渣；在初灌时，混凝土从细长的导管落下，往往会因落差大而造成桩底部位的混凝土离析形成“干碴石”、“虚尖”；孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合，降低了摩擦系数。以上几点都影响到钻孔灌注桩的桩端承载力和侧壁摩擦力。钻孔灌注桩后压浆技术是指预先在桩身设置压浆管，在桩侧、桩端设置压浆阀，待混凝土强度满足要求后（一般3～7天），在压力作用下将配置的水泥浆液压入土体。后压浆加固机理与加固部位有关，当加固桩底时，浆液首先和桩端的沉渣、离析的“干碴石”、“虚尖”相结合，增强该部分土体的密实程度；当加固桩身时，浆液沿着桩身和土层的结合层上返，消除了泥皮，同时浆液横向渗透到桩侧土层起到了加大桩径的作用。加固机理跟土体也有关系，在粉土、粘性土中进行后压浆处理，将单一土体加筋成为复合土体，产生加筋效应，能有效地传递和分担荷载；在砂土中进行后压浆处理，浆液填充土体孔隙，产生充填效用。钻孔灌注桩后压浆技术的作用主要表现在：消除孔壁泥皮对桩侧摩阻力的影响，提高桩侧摩阻力；提高桩周土的抗剪强度，改善桩土的受力性能，提高桩承载力的可靠性；可对桩身存在的部分缺陷进行补强加固，提高工程的安全性；消除桩底沉渣的影响，并对桩端持力层进行加固，可提高桩端土体的承载力，并大大减小桩的沉降量，总沉降量减少比率可达30%～50%。笔者参考了苏通大桥3次静载试桩试验的参数如表一所示，试验结果如表二所示。可见后压浆处理提高了钻孔桩极限承载力，增幅达48%～100%，并且在桩径相同的情况下，极限承载力增幅随着桩长的增长而增加。类型编号直径（m）桩长（m）第一次S11.584S21.569S31.569N31.876第二次SZ42.5125第三次NII-11.258.9NII-21.258.9NII-31.563.6NII-41.563.6表一静载试验桩的参数类型编号极限承载力（kN）压浆前测试值压浆后测试值提高幅度（％）第一次S1240003750056S2160002800075S31600032000100N3244004090068第二次SZ45963810053869第三次NII-1140372080548NII-2140372080548NII-3176292834961NII-4176292834961表二静载试验结果2.桥梁钻孔灌注桩后压浆施工注意事项桥梁工程中钻孔灌注桩后压浆施工要求除了应与《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中相关规定保持一致外，还应注意以下事项：⑴确保注浆管道畅通、注浆阀能打开注浆管道是否畅通、注浆阀能否打开是注浆成败的决定因素。压浆管建议采用黑铁管或者镀锌钢管，直径可取2.5cm或3.0cm，随着桩长的增加，可适当加大管径。出浆阀采用单向截流阀注浆成功率可达96%以上。⑵控制浆液水灰比水灰比应根据土的渗透性和饱和度确定，饱和土宜取0.5～0.7，不饱和土宜取0.7～0.9（松散碎石土、砂砾宜为0.5～0.7），低水灰比浆液宜掺加减水剂。当在地下水位以下注浆时，一般地认为合理水灰比为1：1，稀的浆液虽然方便搅拌和泵压，但却难以使浆液集中于桩侧和桩端附近一定范围的土体，并容易导致浆液大范围的流失，从而降低加固效果；增加工程成本，当地下水处于流动时可掺入适量速凝剂。⑶压浆量的确定由于受到桩侧泥皮、桩底沉渣及土体非均匀性的影响，注浆过程中浆液在土体中的扩散绝非理想的形状，而是向软弱面劈裂或大空隙方向渗透，形成不规则状，且范围较大，若采用压密注浆柱形扩散理论或球形扩散理论估算注浆量时，其结果往往偏小。另外，实际工程中不同单桩注浆量的离散性较大。单桩压浆量设计，主要应考虑桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅等因素确定。可按下式计算：dGpc式中：cG──单桩压浆量（t）；d──桩径；p──压浆系数，取值范围如表三所示。持力层粘性土、粉土粉砂细砂中砂粗砂砾砂碎石土取值范围2.1～2.52.5～3.22.4～2.72.3～2.73.1～3.83.1～3.82.3～2.8表三压浆系数p⑷出浆口位置的选择对桩侧注浆时，出浆口宜选在砂性土层，因为桩的摩阻力在砂性土层中损失最大，对该土层加固效果最好；当对桩底注浆时，出浆口宜埋入桩底以下一定深度，这样一方面水泥浆能够充分加固桩底虚土和沉渣，另一方面可避免出浆口被水泥浆包裹。⑸注浆时机的选择注浆时机不宜过早，以免影响桩身混凝土的强度，但也不能太迟，为了使浆液扩散均匀，注浆时机宜选择在扰动层和泥皮尚处于软弱状态下的时段。一般地，灌注桩施工结束两天后较适合注浆。3．桩端后压浆单桩受压承压承载力容许值的计算：桩端后压浆单桩轴向承载力容许值应通过静载试验确定。在符合《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007附录N后压浆技术规定的条件下，承载力容许值可按下式计算：rppiniiksiaqAlquR121式中：aR──桩端后压浆灌注桩的单桩轴向受压承载力容许力(kN),桩身自重与置换土中(当自重计入浮力时,置换土中也计入浮力)的差值作为荷载考虑；u──各土层或各岩层部分的桩身周长(m)；n──土层的层数，强风化和全风化岩层按土层考虑；si──第i层土的侧阻力增强系数，可按表四取值，当在饱和土层中压浆时，仅对桩端以上8.0～12.0m范围的桩侧阻力进行增强修正；当在非饱和土层中压浆时，仅对桩端以上4.0～5.0m的桩侧阻力进行增强修正；低于非增强影响范围，1sip──端阻力增强系数，可按表四取值。土层名称粘性土、粉土粉砂细砂中砂粗砂砾砂碎石土si1.3～1.41.5～1.61.5～1.71.6～1.81.5～1.81.6～2.01.5～1.6p1.5～1.81.8～2.02.8～2.12.0～2.32.2～2.42.2～2.42.2～2.5表四桩端后压浆侧阻力增强系数si、端阻力增强系数p结束语：目前，灌注桩后压浆技术已经在高层建筑施工实践中积累了丰富的经验，但由于使用条件、荷载及承载力确定与计算方法等方面存在差异，后压浆技术在桥梁灌注桩中的应用不能照搬照抄建筑工程的理论和经验。只有结合桥梁工程的特殊性研究灌注桩后压浆技术，才能保证在安全使用性能的前提下节约工程成本。参考文献：[1]《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG(D63-2007)[2]高文生.后压浆灌注桩单群桩承载性状的研究[M].北京:中国建筑科学研究院.1997[3]李晓峰.代写硕士论文网，参考资料[4]张广鲁.钻孔灌注桩后压浆技术在桥梁工程中的应用研究[D].济南:山东建筑大学,2010