海涂地区摩擦桩桩端加固技术

申卫东

中铁四局一公司安徽合肥230000

摘要：海涂地区的地质松软、含水量高、土层承载力较低。随着桩基加固技术的不断发展，本文通过乐清湾大桥及接线工程第03标段工程实例，详细介绍了摩擦桩桩端加固施工技术，对施工方法进行了论述，并对加固效果进行了验证。

关键词：海涂地区；桩端加固施工技术；加固效果

1.概述

乐清湾大桥及接线工程第03标段位于浙江省台州市玉环县境内，起讫点桩号为K217+950～K223+130，里程长度5.18km。其中文旦大道分离式立交桥位于玉环县玉城街道附近，桥梁起终点桩号为K220+179.04～K221+456，桥梁全长1276.96m。桥梁位于海涂地区。

桥梁起点桥台采用肋板台，钻孔灌注桩基础。除0#～7#墩（台）桩基础按端承桩设计，其余桥墩柱基础均按摩擦桩设计，摩擦桩最短桩长为64m，最长桩长87m。由于海涂地区地质情况主要为软土，整体性较差，所有摩擦桩均采用直管法桩端后压浆技术进行桩基加固，以提高桩基单桩承载力。

2.摩擦桩施工

2.1海涂地区摩擦桩施工采用用正循环回转钻和中型旋挖钻进行。

2.2施工前，对墩台所处位置进行场地回填保证场地地基承载力。回填面积要在保证各种施工机械正常施工的基础上四周各扩2m，且场地回填要与施工便道一同填筑，保证场地与便道形成整体，防止因偏压而造成桩基移位。

2.3根据文旦大道分离式立交桥所处位置的地质情况，护筒的长度要穿过第一层的淤泥质粉质黏土。护筒采用导向架定位，震动锤打拔。

2.4在桩基施工过程中，要做好泥浆护壁，保证泥浆孔口压力，同时控制钻进速度不宜太快，防止或减少坍孔的发生。

2.5成孔后，由专业技术人员采用成孔检测仪，对桩长、桩径、桩身垂直度、桩孔偏心等各个指标进行全面检测，确保成桩质量。

2.6钢筋笼在加工场地分节制作完成后运至现场进行安装；为节省钢筋笼的安放时间，降低坍孔机率，钢筋笼主筋全部采用直螺纹套筒连接工艺。

2.7首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要；灌注过程中导管埋深控制在2m～6m之间；砼灌注高度应大于桩顶标高0.8m～1.0m，以保证桩顶砼质量。

3.桩端加固施工

本工程摩擦桩桩端加固采用直管法桩端后压浆技术。此技术可以改善桩基底部土体的物理力学性能，有效提高摩擦桩单桩承载力。

3.1桩端后压浆概念

摩擦桩桩端后压浆是指灌注桩成桩后，利用桩身内预留的压浆管路，通过地面压力系统，将以浆液经压浆装置注入桩端地层。浆液对桩周泥皮、桩端及附近的桩周土体起到填充、渗透、挤密及固结等不同作用，通过改变土体的物理力学性能及桩土间边界条件，提高桩的承载力并减少桩基的沉降量。

直管法桩端后压浆指每一个压浆系统由一个进浆口和桩端压浆器组成。压浆时，浆液由进浆口到压浆器的单向阀，再到土层，呈单向性。

3.2桩端后压浆概述

桩端后压浆施工工艺流程分为三个体系：

（1）桩土体系：设置通达桩端土的压浆管道，即采用桩身混凝土浇注前预设压浆管直达桩端土层面，且端部设置相应的压浆器。这是压浆前的准备工作，也是压浆能否成功的关键步骤。

（2）泵压体系：在压浆管形成且桩身混凝土达到一定强度后，连接压浆管和压浆泵，用清水液把压浆管上的密封套冲破，观察压水参数以及系统反应，再拌制可凝固浆液，通过压浆泵把配置浆液压入桩端土层内。

（3）浆液体系：浆液是发挥压浆作用的主体，一般由可凝固材料制成，所用材料根据压浆的客体决定，一般采用PO42.5MPa普通硅酸盐水泥，以达到改性的目的。

3.3压浆设备

钻孔灌注桩桩底压浆施工所需配备设备如下：

图3.3.1压浆设备组成示意图

压浆设备由压浆泵、压力表、流量计、浆液搅拌机、储浆桶、球阀、溢流阀、滤浆纱网等组成。

压浆泵应性能稳定、操作方便，最大流量不应大于75L/min，必须配备卸荷阀，应具有自动实时显示和记录压浆压力、压浆量、流量的功能。

压浆设备出浆口处需设置压力表和卸压阀，进行压浆流量和压力的实测。

压浆阀应具备逆止功能，压浆阀及配套设备工作压力不应小于10MPa。

3.4压浆管路布置

（1）压浆管的制作

直管法压浆管采用Ф60×3.5mm声测管制作，壁厚不得小于3mm。

压浆管底部设置单向阀。单向阀的出浆口直径为6mm，可由四层组成：第一层为比钢管外径小3-5mm的橡胶胎，长度2cm，用以固定图钉；第二层为能盖住孔眼的图钉；第三层为同钢管外径的橡胶胎，长度6cm；第四层为密封胶带，盖住橡胶胎两端各2cm，确保两端扎紧。

制作前，直管单向阀密封部位应用细砂纸打磨。制作时必须使用新的橡胶带，密封完好、有弹性。

（2）压浆管的布置

压浆管的布置要保证压浆的均匀性，同时便于安装和保护，故压浆管沿钢筋笼均匀布置，并绑扎在钢筋笼内侧。

压浆管单向阀底部应超出设计桩底标高，压浆管伸出桩底10cm~40cm，保证出浆口进入持力层。

压浆管于安装前应进行检查，以清除管内杂物，钢管密封部位应用细砂纸打磨。下放过程中，每下完一节钢筋笼后，必须在压浆管内注入清水检查其密封性，若压浆管渗漏必须返工处理，直至达到密封要求。

3.5压浆浆液的制备

（1）浆液技术指标

浆液水泥采用PO42.5普通硅酸盐水泥。浆液初凝时间不小于7小时，7天强度不小于10MPa，稠度14~16秒。浆液水灰比控制在0.5-0.7，宜小不宜大。浆液不掺加减水剂。浆液搅拌时间不少于2min，应具有良好的流动性，不离析，不沉淀；浆液进入储浆桶时必须用16目纱网进行2次过滤。

（2）浆液的制备

水泥浆配置：水灰比w/c=0.5~0.7，起始水灰比可配制成0.7，压力正常后逐渐配成0.55，在可灌的条件下尽量使用中等浓度（w/c＝0.5）以上浆液，以防止浆液作无效扩散。

浆液搅拌采用高速制浆机，制浆机转速应不低于1000r/min，搅拌叶的形状应与转速相匹配，其叶片的线速度不宜小于10m/s，最高线速度宜限制在20m/s以内，且满足在规定时间内搅拌均匀的要求。

3.6压浆前准备工作

在桩混凝土浇筑完成后12~24小时内，由压浆泵用清水将桩端压浆管单向阀冲开，确保压浆管路系统畅通。开塞时，若水压突然下降，表明单向阀已打开，应立即停泵，封闭阀门10min，以消散压力。若观察到有水外喷现象，应继续关闭阀门，每2min-5min分钟后再次观察，直至管内压力消散。

压浆工作于桩身达到设计强度80%并经过桩身完整性超声波检测合格后开始，压浆作业与其它成孔作业点的距离不小于10m。相邻桩基础龄期少于5d的，不得进行压浆作业。

在桩顶压浆管管口设置压力表和卸压阀，进行压浆流量和压力实测，实测的流量和压力具备数据自动采集功能。

3.7桩端后压浆施工

（1）压浆施工实行压浆量与压力双控，以压浆量控制为主，压力控制为辅。压浆控制压力和压浆量均按单个管路分别控制。

（2）压浆施工遵循“细流慢注”原则。压浆流量宜控制在30~50L/min，最大流量不应大于75L/min，临近压浆结束时压浆流量宜小于30L/min。压浆量达到设计要求，压浆压力达到控制压力并持荷5min，可终止压浆。（持荷时间指压浆结束前在不低于最低控制压力且稳定压力下持续压浆的时间）

（3）每一次压完浆后应立即封压，封压时间15min。

（4）压浆最低控制压力：

①桩长L≥80m时，压浆最低控制压力为3.5MPa。

②桩长80m＞L≥50m时，压浆最低控制压力为3.2MPa。

（5）若压浆量达到设计要求但压浆压力未达到控制压力要求：

①若压浆压力≥0.8倍最低控制压力，应增加压浆量至120%后封压。

②若压浆压力＜0.8倍最低控制压力，应增加压浆量至150%后封压。

为了保证压浆施工的安全，压力表控制压力不宜大于6MPa。若压力表控制压力大于6MPa，此时压浆总量大于设计要求的80%，可终止压浆，直接封压；若未达到设计要求的80%，暂时停止压浆，分析异常原因，上报专项处理方案。

（6）桩端压浆应对同一根桩的各压浆管路分别压入浆液、各管路等量原则实施压浆，最终以单桩压浆总量控制。

单桩压浆总量，主要应考虑桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅诸因素确定，按下式计算：Gc=apd

其中：Gc—单桩压浆总量（t）

ap—压浆系数

d——桩径

压浆系数αp

（7）压浆前应检查管路是否通畅，若有不通畅管路、压浆过程中发生堵管、或压力表控制压力大于6MPa时，应重新计算每根管路压浆量。

各管路均通畅时，各管路需压入的压浆量，为单根桩设计压浆总量除以压浆前压浆管路畅通数量，即：

单桩设计压浆量。

第i根管路需压入的压浆量，i=1，2，...，k，...n。

压浆前畅通管路数量。

若压浆过程中第k根管路发生堵管，或压力表控制压力大于6MPa时，若已经压入的压浆量大于设计要求的80%，该管路可终止压浆，直接封压，未压入的压浆压量应平均分配到其余压浆管路中；若未达到设计要求的80%，此管路按不畅通管路处理，总的不畅通管路数量不大于1，未压入的压浆压量应平均分配到其余压浆管路中；总的不畅通管路数量大于1时，暂时停止压浆，分析异常原因，上报专项处理方案。

满足继续压浆条件时。其余管路需压入的压浆量调整为：

剩余畅通管路压浆量增加值。

第k根管路因堵管未压入的压浆量。

剩余畅通管路数。

第k根管路已压入的压浆量。

3.8异常情况的处置

（1）堵管处理措施

压浆前，畅通管路数不少于2根，压浆量按已通管路数重新分配压入；若只有2个管路畅通，压浆量按计划增加10%，由2个管路均分压入；若只有1个管路畅通，则必须在所通管路正对面桩侧不大于50cm位置增设一根压浆管（亦可采用桩身混凝土取芯孔），进入桩端土层500mm，再按只有2个管路畅通情况执行。

（2）工作压力不足处理措施

若压浆量达到设计要求但压浆压力未达到工作压力，应调整浆液水灰比（水灰比应调小）确保压浆结束时压浆压力大于工作压力。

（3）压浆量不足处理措施

若压浆压力已达到控制压力而压浆量未达到设计压浆量的80%，应参考堵管措施，通过桩外钻孔增设压浆管路进行补足压浆量，使压浆量满足设计要求。

4.加固效果

乐清湾大桥及接线工程第03标文旦分离式立交桥所有摩擦桩均采用了桩端后压浆施工技术。施工完毕后，由第三方检测机构对其中3根桩基压浆前、后的承载力进行了抽检，结果如下图：

检测结果显示，此技术对桩基加固效果明显。其中：

12#-0桩侧摩阻力提高了60%，桩端阻力提高了61%，桩基整体承载力提高了60%；

23#-5桩侧摩阻力提高了20%，桩端阻力提高了24%，桩基整体承载力提高了22%；

36#-5桩侧摩阻力提高了46%，桩端阻力提高了22%，桩基整体承载力提高了34%；

5.结语

作为应用广泛的桥梁深基础，摩擦桩因地质因素会对其桩基承载力产生一定的不良影响.本文以实际工程为例，着重阐述了海涂地区摩擦桩桩端加固技术，可以有效提高桩基承载力，可供相关工程参考。