高壓注漿置換技術(shù)在樁基缺陷處理中的應(yīng)用

高壓注漿置換技術(shù)在樁基缺陷處理中的應(yīng)用

1樁基施工前控制要點(diǎn)橋梁基礎(chǔ)是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分?？坠嘧痘A(chǔ)是橋梁常見的基礎(chǔ)。在鉆孔灌注樁施工中,由于所處環(huán)境不同,地質(zhì)情況千差萬別,特別是在濱海地區(qū),軟泥層、砂礫層、土洞、溶洞、松散土層等層出不窮,給成孔和水下混凝土灌注帶來極大困難,甚至出現(xiàn)安全問題。盡管施工中采取各種方法和措施加強(qiáng)控制,但由于是隱蔽工程施工,不確定因素較多,成樁后質(zhì)量檢測(cè)中斷樁、縮徑、樁身局部混凝土松散、夾渣、夾泥等情況時(shí)有發(fā)生,致使樁基存在不同程度的質(zhì)量缺陷。對(duì)于缺陷程度嚴(yán)重的樁基必須報(bào)廢返工重建或通過加樁方案補(bǔ)救處理;但對(duì)于缺陷程度輕且缺陷問題對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和使用功能不構(gòu)成嚴(yán)重影響的,可進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理滿足其正常使用功能。本文結(jié)合濱海地區(qū)高速公路淺海涌某特大橋主墩7-7號(hào)水下鉆孔灌注樁采用高壓注漿置換技術(shù)的處理情況,闡述高壓注漿置換技術(shù)在濱海地區(qū)橋梁樁基中的應(yīng)用。2樁身及樁身厚度現(xiàn)有質(zhì)量分析濱海地區(qū)高速公路淺海涌某特大橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋,連續(xù)箱梁+小箱梁結(jié)構(gòu),全橋長(zhǎng)2132m/2座(左、右幅橋長(zhǎng)均為1066m)。左幅橋跨布置為6×32.7m+(41.9+70+49.5)m+18×32.7m+(4×25+20)m;右幅為6×32.7m+(49.5+70+41.9)m+18×32.7m+(20+4×25)m。7號(hào)主墩為固結(jié)墩,基礎(chǔ)為8根?1.8m的水下群樁基礎(chǔ),設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)42m。主墩7-7號(hào)為水下鉆孔灌注樁,實(shí)際樁長(zhǎng)42.15m,樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30,樁端持力層為微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。經(jīng)檢測(cè)單位超聲波及抽芯檢測(cè),發(fā)現(xiàn)距離樁頂41.22~41.94m處樁身邊緣約占樁截面1/5范圍內(nèi)存在質(zhì)量缺陷,為暫不評(píng)定樁。所取芯樣為半邊凹槽狀,凹面粘有泥質(zhì)粉砂巖、碎石顆粒及泥土。經(jīng)上報(bào)處理方案,通過監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)單位論證同意,采用高壓注漿置換技術(shù)對(duì)7-7號(hào)樁基的缺陷部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理,以保證樁基的完整性和整體強(qiáng)度。3聯(lián)合氣舉反循環(huán)清渣技術(shù)高壓注漿置換技術(shù)是通過補(bǔ)強(qiáng)孔位布設(shè)技術(shù)在樁身缺陷范圍內(nèi)均勻布孔且孔道穿越缺陷范圍,然后利用高壓清水旋噴切割技術(shù)對(duì)樁基缺陷部位混凝土(低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度部分)、夾雜物等進(jìn)行切割、破碎,并通過大排量清水聯(lián)合氣舉反循環(huán)清渣技術(shù)將切割剝落的破碎、離析混凝土塊或其它沉渣清除出樁體外,形成清洗徹底、干凈的空腔并與各補(bǔ)強(qiáng)孔道相互連通,采用高壓旋噴注漿技術(shù)將摻外加劑高強(qiáng)度水泥漿進(jìn)行孔底靜壓注漿,自下而上在主要缺陷段范圍內(nèi)進(jìn)行高壓旋噴注漿,最后逐一進(jìn)行封閉式水泥壓漿施工、補(bǔ)漿處理,達(dá)到通過高強(qiáng)度水泥漿置換、充填缺陷部位,直至充滿整個(gè)腔體達(dá)到置換的目的,使樁身完整性和樁基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。一般用于橋梁工程混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷補(bǔ)強(qiáng)加固及病害處治,對(duì)橋梁樁基,特別是濱海地區(qū)水中深、大樁基礎(chǔ)深度部位缺陷處治更具實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、快捷、安全可靠等優(yōu)越性。高壓注漿置換技術(shù)處理樁基施工工藝流程如圖1所示。4關(guān)鍵施工技術(shù)4.1砂漿注射材料與配合比設(shè)計(jì)(1)材料的注入水泥:P·O42.5R普通硅酸鹽水泥;外加劑:高效緩凝型減水劑(JB-2SC);水:普通自來水;膨脹劑:HEA(粉劑)。(2)注漿配合比設(shè)計(jì)該橋樁基處理的水泥漿配合比設(shè)計(jì)是采用高于原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),水泥注漿配合比設(shè)計(jì)如表1所示。為確保樁基處理后的補(bǔ)強(qiáng)加固效果及質(zhì)量要求,建議在處理類似橋梁樁基時(shí)采用高于原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度1級(jí)或2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。4.2注漿孔與孔口壓漿(1)注漿孔位布設(shè)。該橋主墩7-7號(hào)樁基在距離樁頂41.22~41.94m處樁身邊緣約占樁截面1/5范圍內(nèi)存在質(zhì)量缺陷,經(jīng)多方咨詢及專項(xiàng)論證,結(jié)合樁基缺陷發(fā)生原因、屬性界定缺陷性質(zhì),確定缺陷部位和處理范圍,進(jìn)行注漿孔位布設(shè)。7-7號(hào)樁基沿樁身方向共布設(shè)3個(gè)注漿孔(見圖2),成三角形對(duì)稱設(shè)置,以在樁身缺陷范圍內(nèi)均勻布置且孔道必須穿越缺陷段范圍,以控制缺陷范圍和利于切割、清渣、注漿施工為原則。(2)鉆孔。采用XY-1A高速液壓回轉(zhuǎn)地質(zhì)鉆機(jī),?101mm金剛石雙管鉆具進(jìn)行抽芯孔施工(見圖3),每孔抽芯完成后,采用?110mm金剛石鉆具在孔口段深度約0.5m處進(jìn)行擴(kuò)孔,終孔深度為穿過缺陷段以下不小于1.0m(孔道必須穿越缺陷段范圍,否則重新調(diào)整布孔重鉆)。鉆孔時(shí),其引孔孔口直徑一般采用110~130mm,終孔直徑不小于91mm。該橋樁基注漿孔直徑為120mm。(3)埋設(shè)孔口壓漿裝置。全部注漿孔道完成后(各孔均與缺陷段連通),將樁頂表面雜物清洗干凈,在孔口埋設(shè)?110mm孔口管作為孔口封閉壓漿管。4.3確定下限值通過各注漿孔道利用高壓泵產(chǎn)生的高壓水噴射流對(duì)缺陷段進(jìn)行旋噴切割、破碎施工。高壓水噴射流的壓力參數(shù)指標(biāo)控制應(yīng)低于樁基混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度2~5MPa,由于壓力過高,保壓困難,原則上采用下限值,以利于對(duì)缺陷段不符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度部分混凝土、夾雜物進(jìn)行充分切割的同時(shí)避免對(duì)樁身其它合格部分混凝土造成破壞為原則。如樁基混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30,旋噴切割采用水壓參數(shù):25~28MPa,流量:60~80L/min,提升速度:10~15cm/min,轉(zhuǎn)速:10~15r/min。該橋7-7號(hào)樁基混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30,采用水壓參數(shù):25MPa,流量:60L/min,提升速度:10cm/min,轉(zhuǎn)速:10r/min。在缺陷處理段內(nèi)反復(fù)進(jìn)行切割、清洗直至孔口返出清水為止。4.4清孔清渣清理大量高壓高速水流在樁基缺陷段循環(huán)流動(dòng),并攜帶沉渣從孔口下進(jìn)入風(fēng)管的孔內(nèi)氣舉噴出。氣舉反循環(huán)清渣時(shí),孔內(nèi)開始有相應(yīng)數(shù)量的泥漿水、粗砂、碎石、雜物噴出,經(jīng)過一段時(shí)間清洗后,孔內(nèi)返水逐漸變清。為確保清孔干凈、徹底,需再次逐漸提高泵壓,孔內(nèi)返水則又變黃,直至泵壓升至25MPa左右。清孔一段時(shí)間后,孔內(nèi)連續(xù)返出清水,直至無渣。對(duì)各孔缺陷段進(jìn)行反復(fù)多次氣舉反循環(huán)清渣施工,對(duì)缺陷段內(nèi)雜物、破碎混凝土殘?jiān)謇硪獜氐?、干凈。該橋樁基處理采用空氣壓力參?shù):0.7MPa,空氣排量:20m3/min。高壓水流切割、氣舉反循環(huán)清渣施工如圖4所示。4.5高壓注漿孔口壓漿清渣完成后,首先從孔口下注漿管至孔底自下而上進(jìn)行靜壓注漿,直至孔內(nèi)的清水被水泥漿置換出孔外,孔口流出濃水泥漿,然后進(jìn)行高壓旋噴注漿。注漿泵壓力參數(shù)為15~20MPa,流量為60L/min,提升速度為10cm/min,轉(zhuǎn)速為8r/min。在3個(gè)注漿孔中的其中1個(gè)孔口接上高壓注漿泵,用15~20MPa的壓力把M40濃水泥漿連續(xù)注入孔內(nèi),使與之相通的其它2個(gè)孔口返出稀水泥漿,直至返出M40濃水泥漿時(shí),暫時(shí)停止高壓注漿并關(guān)壓,接著關(guān)閉注漿孔口開關(guān)封閉壓漿。當(dāng)其它2個(gè)孔口再次返出M40濃水泥漿時(shí),則關(guān)閉其孔口開關(guān)。抽出孔內(nèi)注漿管,在注漿孔口接上擠壓泵,繼續(xù)向孔內(nèi)擠漿,待泵壓上升,最高達(dá)到25MPa,并穩(wěn)定在15~20MPa,穩(wěn)壓時(shí)間20min后停止送漿,停止高壓注漿泵并關(guān)閉孔口,使水泥漿凝固。依此類推,再向另外2個(gè)孔口分別直接擠漿。壓漿結(jié)束后在水泥漿液終凝前再進(jìn)行孔口補(bǔ)漿,消除漿液回縮,直至孔口滿漿為止。注漿施工孔口壓漿和補(bǔ)漿工序盡量安排在當(dāng)天氣溫相對(duì)較低時(shí)段進(jìn)行,以減少氣溫變化對(duì)水泥漿收縮造成的不利影響。5該橋樁基檢測(cè)結(jié)果通過抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),28d齡期水泥漿試件的平均抗壓強(qiáng)度為47.7MPa,滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)基樁聲波透射法檢測(cè)、重新鉆孔抽芯取樣試驗(yàn)和物探方法對(duì)該橋樁基進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)樁身缺陷范圍內(nèi)的混凝土強(qiáng)度