关键词：帕德玛大桥；钻孔灌注桩；化学泥浆；后注浆
前言
钻孔灌注桩施工中，传统的膨润土泥浆护壁成桩工法存在桩周泥皮较厚、桩底沉渣难以清除干净、钻孔过程中土体被扰动等问题，导致钻孔灌注桩桩端承载力和桩侧摩阻力显著降低。
化学泥浆，也称聚合物泥浆，由分子量高达2000万以上的化学聚合物、水和外加剂按照一定比例配制而成，具有护壁效果好、不产生厚泥皮、利于清孔的优点，目前已逐渐在国内推广。其作用原理为：化学聚合物具有极长的分子链，呈卷状无序地分散于泥浆中，受到剪切力后就会伸展开来形成连接桥，连接桥的吸附作用和桥接作用可以稳定和保护孔壁，防止孔壁坍塌，同时可以将孔内悬浮细小土颗粒黏聚沉淀于钻孔的底部,便于最后清出[1]。
后注浆技术是指成桩时在桩底或桩侧预置注浆管路或注浆装置，待桩身达到一定强度后，通过注浆管路以一定的压力注入浆液，对孔底沉渣和桩侧泥皮进行固化，从而达到提高桩基承载力、减少沉降量的一种有效的施工方法[2-3]。
本文以帕德玛大桥引桥钻孔桩施工实例，介绍化学泥浆护壁及后注浆技术在钻孔灌注桩上的组合应用。
1 工程概况
孟加拉帕德玛大桥位于孟加拉国首都达卡偏西南约40km处，横跨Padma河（恒河下游），距印度洋入海口直线距离约150km。引桥基础为直径1.2m的钻孔灌注桩，总数为175根，设计桩长为46~84m，钻孔桩持力层为粉细砂地层，部分区域地表以下存在27m厚的地震液化带。
本桥钻孔灌注桩采用旋转钻机钻孔、化学泥浆护壁、泵吸反循环清孔的成孔工艺，成孔后清孔并下放钢筋笼与注浆管路，然后浇筑水下混凝土，待桩基混凝土达到一定强度后，再通过预埋的注浆管路进行桩底后注浆和桩侧后注浆。
2 钻孔灌注桩施工工艺
2.1 化学泥浆配制
化学泥浆选用澳大利亚的Mudlogic公司的产品，其配合比见下表1：
表1 化学泥浆配合比
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化学泥浆的拌制方法：
（1）拌合水称量及PH检测合格后，加入自拌式浆液搅拌机内，启动搅拌装置；
（2）向自拌式浆液搅拌机内加入称量好的纯碱；
（3）向自拌式浆液搅拌机内缓慢加入称量好的化学聚合物（DFA MUD），搅拌15～20 分钟；
（4）向自拌式浆液搅拌机内缓慢加入称量好的增强剂（DFA EXTEND），搅拌15～20 分钟，使其充分水化分散；
（5）测试新制化学浆液的性能指标并记录；
钻孔过程中要经常测定化学浆的性能指标，指标主要为比重、粘度、PH 值、含砂量等，根据钻进需要，随时调整化学浆的性能指标，确保化学浆的各项指标符合要求（见表2）。
表2 化学泥浆的性能指标要求
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2.2 钻进成孔
钻孔全程采取ZJD2000 型旋转钻机或者GPS-20型旋转钻机配合平底钻头进行取土钻进，采用泵吸反循环的方法进行排渣。
钻孔成型后，进行清孔。当桩底沉渣小于10cm且泥浆的性能指标达到要求后，清孔结束，移开钻机，拆除钻杆、钻头，采用成孔质量检测仪进行检验，合格后方可进行下一步施工。
2.3 钢筋笼及注浆管安装
钢筋笼在钢筋加工车间采用长线法分节制作，具体制作、安装方法与常规方法相同。
桩底注浆管路采用两组“U”形管路[2-3]，注浆管采用内径为25mm、壁厚为3mm的无缝钢管，固定在钢筋笼内层箍筋上，与钢筋笼一起下放。此外，将声测管两两在底部连通，形成回路，作为桩底后注浆的备用回路。
桩侧注浆管采用内径为55mm、壁厚为3mm的无缝钢管，沿钻孔桩桩身圆周对称布置4根，固定在钢筋笼外层箍筋上，与钢筋笼一起下放。
钢筋笼安装完成后，立即对注浆管路和声测管进行通水冲洗，防止堵塞。
2.4 水下混凝土灌注及“开塞”
钻孔桩水下混凝土采用导管法灌注。混凝土浇筑完成后，为防止注浆口被混凝土堵塞，在混凝土初凝后，强度约3Mpa时，进行“开塞”。即向注浆管路通入压力水，在注浆口附近混凝土中产生细小的裂缝，形成注浆通道。“开塞”成功的标志为压力出现“陡降”，即刚开始向注浆管路内注水时，压力在逐步增大，成功形成通路后，压力会突然降低，并维持在一个很低的水平上。
2.5 后注浆
桩基混凝土强度达到设计强度的80%后，开始进行桩底后注浆。桩底后注浆设计压力为3~6Mpa，分三阶段进行，每阶段注浆间隔约5天，每阶段注浆的停止条件为：
（a）实际压浆量达到100L，压力未达到3Mpa，停止注浆；
（b）注浆压力超过3Mpa，维持3~6Mpa压力10分钟后停止注浆；
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图1 桩底后注浆流程图
桩底后注浆完成7天后，开始进行桩侧后注浆，桩侧后注浆压力控制为3Mpa。桩侧后注浆的终止条件为（两个条件达到一个即停止桩侧注浆）：
（a）实际压浆量达到20*n L(n为桩侧注浆口数量)，压力未达到3Mpa；
（b）注浆压力达到3Mpa，维持3Mpa压力10分钟后停止注浆。
3 应用效果
为验证化学泥浆护壁及后注浆技术在钻孔灌注桩上的组合应用效果，本桥在同一墩位附近施工了两根试桩做对比试验，其中TB9A试桩采用膨润土泥浆护壁成孔+桩底后注浆的施工方法；而附近的TB10则采用化学泥浆护壁成孔+桩底后注浆+桩侧后注浆的施工方法，其通过静载试验测得的极限承载力如下图所示。
表3 试桩极限承载力对比表
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通过在试桩和部分正式桩的静载试验，证实化学泥浆护壁及后注浆技术在钻孔灌注桩上的组合应用可以大幅提高钻孔灌注桩的承载力，尤其对桩侧极限承载力的提升极为明显。
4 结语
结合孟加拉帕德玛大桥引桥钻孔桩施工经验，发现化学泥浆护壁及后注浆技术在钻孔灌注桩上的组合应用效果显著，可大幅度提高钻孔灌注桩的承载力，减少桩基沉降，从而可以缩短钻孔桩的设计桩长，降低工程造价，具有显著的推广价值。
参考文献
[1] 刘川. 化学聚合物泥浆在旋挖钻孔桩施工中的应用[J]．公路，2010(10):73-76
[2] 刘金砺，祝经成. 泥浆护壁灌注桩后注浆技术及其应用[J]. 建筑科学. 1996(02)
[3] 王秀哲，龚维明，薛国亚，李昌驭. 桩端后注浆技术的研究现状及发展[J]. 施工技术 2004(05): 28-31
论文作者: 孙刘洋
论文发表刊物:《城镇建设》2020年第3期
论文发表时间:2020/4/13
标签：钻孔论文; 注浆论文; 泥浆论文; 化学论文; 承载力论文; 管路论文; 压力论文; 《城镇建设》2020年第3期论文;