金曰震
浙江大经建设集团股份有限公司 浙江省台州市318050
摘要：超大型群桩基础是大跨径桥梁工程普遍采用的一种深基础型式，随着跨江越海桥梁工程的不断涌现，群桩基础的规模越来越大；“桥梁成败关键在基础”，基础的安全稳定性受到普遍重视．然而，由于灌注桩施工工艺本身存在的缺陷，致使超长大直径灌注桩的质量难以保证，群桩基础的受力特性趋于复杂化，为克服施工因素导致的缺陷，桩底后压浆技术应运而生。
关键词：大桥；钻孔桩；桩端后压浆
某大桥双塔双索面钢箱混合梁铁路斜拉桥，索塔设计为钻石型，全高177.91m。主塔基础采用 3m 大直径钻孔灌注桩，桩长 132.5m。由于桥址处地质结构复杂，桩基承载力难以得到保证，本桥采用桩端后压浆技术来解决此问题。
一、概况
主桥为铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥，索塔设计为钻石型，全高 177.91m。主跨以468m钢箱混合梁跨越甬江，孔跨布置。大桥主塔基础采用 3m 大直径钻孔灌注桩，桩长 132.5m，桩基钢筋笼长 134.7m。钢筋笼采用 Φ28mm 主筋，上 部 47m 为双层三筋布置，下部 87.7m 为单层双筋布置，主筋间距 14.11cm，为减少接头数量，该钢筋笼单节采用长度为 12m 的主筋制作，从上至下共分 11个节段，总重 110t。主筋采用直螺纹套筒连接，前七节钢筋笼接头为 126个/节，后四节为189个/节。 索塔基础采用 24 根 Φ3.0m 钻孔灌注桩，桩顶标高 -4.5m，桩底标 高 -137m，桩长 132.5m，顺桥向四排，横桥向六排，纵向桩中心距 7.2m，横向桩中心距 6.7m，孔深 139.5m，单根桩混凝土量达 933m3。
二、桩端循环后压浆技术
近年来，后压浆技术广泛应用于大型桥梁的长大直径钻孔灌注桩施工中。甬江左线特大桥为国内最大跨度铁路斜拉桥，为解决主塔基础的承载力和沉降问题，国内铁路斜拉桥首次采用桩端 循环后压浆施工技术。
1、桩端循环后压浆原理。桩端循环后压浆技术指在钻孔桩施工完毕，桩身检测合格后， 通过预埋在桩身的注浆管形成循环回路，利用压力作用，经预留 注浆装置向桩端地层均匀地注入能固化的水泥浆液。 桩端阻力的大小及作用特性除与土层条件、桩的几何尺寸等有关外，还受施工工艺的影响，其中孔底沉渣的影响最大；孔底沉渣的存在不仅降低端阻力，还对一定范围内的桩侧阻力产生弱 化作用，因此，是影响钻孔灌注桩承载力的重要因素之一。采用后压浆来消除钻孔桩工艺因素的影响，改善桩的承载特性是一种简单、廉价且有效的技术措施，在工程实践中得到较广泛的使用。压浆对桩端土层的作用机理可归纳为渗透固结作用、挤密充填作用和劈裂加筋作用。①渗透固结作用。在渗透性强、可灌性好的砂土和碎石土中， 浆液在较小的压力下渗入桩端土体中一定距离，形成一个结构性强、强度高的结石体，增大桩端的承载面积，从而可提高桩的承载力。②挤密充填作用。 钻孔灌注桩孔底存在沉渣，由于其强度极低，浆液可以很容易地破坏其结构，水泥浆液与孔底沉渣混合在一起，相当于形成 一个注浆空腔，水泥浆液在压力作用下向向外扩张，对桩端土层进行挤密，浆液充填于挤密后产生的空隙，固结后可形成强度远高于沉渣的加固体。 ③劈裂加筋作用。 当注浆压力较高，浆液在对土体产生挤压的同时，还会克服 土体阻力，产生劈裂效应，浆液在土中形成网状结石，对土体起到加筋作用。当注浆压力达到起裂压力或注浆流量过大，均可出现劈裂现象，而且劈裂面往往出现在最薄弱方向，规律性较差。 具体的作用方式随土层的物理力学性质、浆液的种类和流变性能、压浆工艺及参数等变化，并相互转化或并存。进行桩端压浆后不仅可消除沉渣，还可增强桩端以下一定范围内土层的强度和刚度，并改善桩端以上一定范围内桩土接触面的作用特性，从而使桩的整体受力性能得到改善。
2、桩端循环后压浆系统设计。桩端循环后压浆系统由三部分组成。桩端循环后压浆系统。桩内系统：将压浆管分别绑扎于钢筋内侧，随钢筋笼下放， 压浆装置于桩端持力层中。 加压系统：桩身混凝土浇注 24～48 小时后，连接压浆管和注浆泵，用清水液把压浆装置上的单向阀进行开塞，再通过注 浆泵把配置浆液压入桩端土层内。 制浆系统：浆液是发挥注浆作用的主体，本次压浆采用水 泥为主剂，辅以各种外加剂，以达到改性的目的。桩端循环后压浆系统见图所示。
三、桩端循环后压浆关键技术
1、压浆管路布置。根据施工图纸中所设计的桩位进行放线，埋设好护筒，在埋好的护筒周围 填粘土；在开钻之前应纵横双向调平钻机。关于工程桩的定位放线，在工程承 包单位完成了对工程桩进行放线的工作后，由监理工程师对相关桩心轴线部分进行抽样检测。监督检查施工单位应对被测设的点位设定一定的保护措施，对相关点位起到相应的保护作用。采用四回路循环压浆工艺，声测管兼作压浆管，1根声测管、 1根 Ф25 镀锌管和孔底压浆装置构成一个回路，压浆管道由孔底压浆装置由同径钢管组成。孔底压浆装置密封要可靠，既要保证不发生渗漏，又要保证能在混凝土浇注终凝后，在 2-5Mpa 泵压下顺利冲开。压浆管分别绑扎于钢筋笼内侧。压浆管随钢筋笼下放，钢管接头采用接箍并逐根焊牢，以保证接头牢靠。在下放过程中应注入清水，以检验管路的密封性。若出现漏水应将其提出，重新连接补焊，确保管路的密封性。
2、开塞及管路清洗。压浆管于安装前应进行清洗，以清除管内杂物。压浆装置开塞应在桩混凝土浇筑完成后 24-48 小时，由压浆泵用清水将单向阀冲开，确保管路系统畅通。在压浆工作开展前，必须每天打开管路系统 2 次（间隔 8-12 小时），开泵注水循环 10-15 分钟，以促使水化热消散和防止压浆管堵塞。
3、浆液制备。压浆水泥采用P.O.42.5R无结块的双检水泥。水泥浆性能要求：初凝时间，3-4 小时；稠度 17-18s；7d 强度≥ 10MPa；外加剂为 U 型膨胀剂。每立方米水泥浆理论配合比为：水泥 1226kg，水玻璃 123kg，(HY-UEA) 膨胀剂 61kg，水 539kg。严格控制浆液配比，搅拌时间不少于 2min，浆液进入储浆桶时必须用 16 目纱网进行 2 次过滤，防止杂物堵塞压浆孔及管路。
4、循环压浆控制。循环压浆总体控制原则：实行压浆量与压力双控，以压浆量（水泥用量）控制为主。压浆流量不宜超过 75L/min，单桩压浆量为 2.5-3d 立方米（d 为桩径）。压浆次序与压浆量分配：①压浆分 3 个循环；每一循环的压浆管采用均匀间隔跳压。②压浆量分配：a. 第一循环，40%；b. 第二循环，40%；c. 第三循环 20%。 压浆时间及压力控制：①第一循环压前检查：桩端压浆管顶口是否封堵，并达到一定标高位置（离地面 ＋50cm）；端压浆阀的位置固定及保护情况；桩端压浆管的连接、固定、是否 有焊漏管现象。每根压浆管压完后，间隔 时间不小于 2.5 小时，不超过 3 小时进行第二循环；第二循环每根压浆管压完后，间隔时间不小于 3 小时，不超过 6 小时进行第 三循环。②第一、二循环主要考虑压浆量；第三循环以控制压力 为主；若压力达到 5-10Mpa，并持荷 5min，注浆量达到 80%，以满足要求。
该大桥超长大直径钻孔桩所需单桩承载力高，且桥址处地质结构复杂，地表为厚度很大的软塑或流塑状土层，部分桩穿过弱风化流纹斑岩。通过桩端后压浆技术来提高复杂地质条件下的钻孔桩单桩承载力，压力浆液对桩端土层、桩底沉渣及桩端附近的庄周岩土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的组合等不同作用，改变其物理化学力学性能，固化桩底沉渣，从而提高桩的承载力及减小桩基的沉降量。
参考文献：
[1] 雷海军，梁其深，杨吉旺．复合注浆技术在桥桩基础补强中的应用[J]．探矿工程(岩钻掘工程)，2019，36(4)：70一71，75．
[2] 徐 华，李天斌．岩土体注浆技术初探及展望[J]．探矿工程(岩土钻掘工程)．2019，36(1)：38—42．
[3] 麦荣强．化学灌浆在岩溶地区软土及岩洞地基处理中的应用[J]．探矿丁程(岩钻掘工程)，2019，36(5)：69—71．
[4] 李友东，杨乍彬，邵卫信．后压浆钻孔灌注桩施工技术[J]．探矿工程(岩土钻掘工程)，2018，35(4)：49—52．