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)是通過補強孔位布設(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)對樁基缺陷部位混凝土（低于設(shè)計強度部分）、夾雜物等進行切割、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強孔道相互連通，采用高壓旋噴注漿技術(shù)將摻外加劑高強度水泥漿進行孔底靜壓注漿，自下而上在主要缺陷段范圍內(nèi)進行高壓旋噴注漿，最后逐一進行封閉式水泥壓漿施工、補漿處理，達(dá)到通過高強度水泥漿置換、充填缺陷部位，直至充滿整個腔體達(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)量缺陷補強加固及病害處治，對橋梁樁基，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用、經(jīng)濟、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)

１注漿材料與配合比設(shè)計

（１）注漿材料選用。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）水泥注漿配合比設(shè)計。該橋樁基處理的水泥漿配合比設(shè)計是采用高于原結(jié)構(gòu)強度１級標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，水泥注漿配合比設(shè)計如表１所示。為確保樁基處理后的補強加固效果及質(zhì)量要求，建議在處理類似橋梁樁基時采用高于原結(jié)構(gòu)強度１級或２級標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計。

２補強孔位布設(shè)技術(shù)

（１）注漿孔位布設(shè)。該橋主墩７－７號樁基在距離樁頂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，進行注漿孔位布設(shè)。７－７號樁基沿樁身方向共布設(shè)３個注漿孔（見圖２），成三角形對稱設(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，１０１ｍｍ金剛石雙管鉆具進行抽芯孔施工（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處進行擴孔，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，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)１１０ｍｍ孔口管作為孔口封閉壓漿管。

３高壓清水旋噴切割

通過各注漿孔道利用高壓泵產(chǎn)生的高壓水噴射流對缺陷段進行旋噴切割、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)計強度２～５ＭＰａ，由于壓力過高，保壓困難，原則上采用下限值，以利于對缺陷段不符合設(shè)計強度部分混凝土、夾雜物進行充分切割的同時避免對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)計強度為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號樁基混凝土設(shè)計強度為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)進行切割、清洗直至孔口返出清水為止。

４大排量清水聯(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，并攜帶沉渣從孔口下進入風(fēng)管的孔內(nèi)氣舉噴出。氣舉反循環(huán)清渣時，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。清孔一段時間后，孔內(nèi)連續(xù)返出清水，直至無渣。對各孔缺陷段進行反復(fù)多次氣舉反循環(huán)清渣施工，對缺陷段內(nèi)雜物、破碎混凝土殘渣清理要徹底、干凈。該橋樁基處理采用空氣壓力參數(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。

５高壓旋噴注漿

清渣完成后，首先從孔口下注漿管至孔底自下而上進行靜壓注漿，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個注漿孔中的其中１個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個孔口返出稀水泥漿，直至返出Ｍ４０濃水泥漿時，暫時停止高壓注漿并關(guān)壓，接著關(guān)閉注漿孔口開關(guān)封閉壓漿。當(dāng)其它２個孔口再次返出Ｍ４０濃水泥漿時，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行孔口補漿，消除漿液回縮，直至孔口滿漿為止。注漿施工孔口壓漿和補漿工序盡量安排在當(dāng)天氣溫相對較低時段進行，以減少氣溫變化對水泥漿收縮造成的不利影響。

結(jié)語

通過抗壓強度試驗，２８ｄ齡期水泥漿試件的平均抗壓強度為４７．７ＭＰａ，滿足設(shè)計要求。經(jīng)基樁聲波透射法檢測、重新鉆孔抽芯取樣試驗和物探方法對該橋樁基進行檢測，發(fā)現(xiàn)樁身缺陷范圍內(nèi)的混凝土強度明顯提高，平均波速初檢時為４３７７ｍ／ｓ，經(jīng)高壓注漿置換補強加固處理后復(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，符合要求。經(jīng)復(fù)評為Ⅱ類樁。相對重建施工而言，高壓注漿置換技術(shù)贏得了施工時間、降低了成本投入、減少了材料損耗，用較低的造價最大限度地保護、保證了原有結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全和使用功能安全。（本文作者：王春華、夏傳友 單位：中國云南路建集團股份公司）