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橋梁工程高壓注漿置換技術(shù)的運(yùn)用論文
高壓注漿置換技術(shù)原理和工藝流程
高壓注漿置換技術(shù)是通過(guò)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(guò)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(guò)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［１～６］。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。
關(guān)鍵施工技術(shù)
�。弊{材料與配合比設(shè)計(jì)
�。ǎ保┳{材料選用。水泥：ＰＯ４２．５Ｒ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(lái)水；膨脹劑：ＨＥＡ（粉劑）。（２）水泥注漿配合比設(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)。
２補(bǔ)強(qiáng)孔位布設(shè)技術(shù)
�。ǎ保┳{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(jiàn)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［７］。（２）鉆孔。采用ＸＹ－１Ａ高速液壓回轉(zhuǎn)地質(zhì)鉆機(jī)，跡保埃保恚斫鷥帳雙管鉆具進(jìn)行抽芯孔施工（見(jiàn)圖３），每孔抽芯完成后，采用跡保保埃恚斫鷥帳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(guò)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［８］。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)跡保保埃恚砜卓詮蘢魑孔口封閉壓漿管。
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通過(guò)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(guò)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［９］。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。
�。创笈帕壳逅�(lián)合氣舉反循環(huán)清渣
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(kāi)始有相應(yīng)數(shù)量的泥漿水、粗砂、碎石、雜物噴出，經(jīng)過(guò)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(wú)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。
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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(kāi)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(kāi)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［１０～１２］。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。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)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)度明顯提高，平均波速初檢時(shí)為４３７７ｍ／ｓ，經(jīng)高壓注漿置換補(bǔ)強(qiáng)加固處理后復(fù)檢為４４３８ｍ／ｓ，樁身缺陷部分有較大改善。經(jīng)重新鉆孔抽芯取樣，芯樣密實(shí)，符合要求。經(jīng)復(fù)評(píng)為Ⅱ類樁。相對(duì)重建施工而言，高壓注漿置換技術(shù)贏得了施工時(shí)間、降低了成本投入、減少了材料損耗，用較低的造價(jià)最大限度地保護(hù)、保證了原有結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全和使用功能安全。
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