高壓注漿置換技術原理和工藝流程

高壓注漿置換技術是通過補強孔位布設技術在樁身缺陷范圍內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對樁基缺陷部位混凝土（低于設計強度部分）、夾雜物等進行切割、破碎，并通過大排量清水聯合氣舉反循環清渣技術將切割剝落的破碎、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到置換的目的，使樁身完整性和樁基承載力滿足設計要求［１～６］。一般用于橋梁工程混凝土結構質量缺陷補強加固及病害處治，對橋梁樁基，特別是濱海地區水中深、大樁基礎深度部位缺陷處治更具實用、經濟、快捷、安全可靠等優越性。高壓注漿置換技術處理樁基施工工藝流程如圖１所示。

關鍵施工技術

１注漿材料與配合比設計

（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）水泥注漿配合比設計。該橋樁基處理的水泥漿配合比設計是采用高于原結構強度１級標準進行設計，水泥注漿配合比設計如表１所示。為確保樁基處理后的補強加固效果及質量要求，建議在處理類似橋梁樁基時采用高于原結構強度１級或２級標準進行設計。

２補強孔位布設技術

（１）注漿孔位布設。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范圍內存在質量缺陷，經多方咨詢及專項論證，結合樁基缺陷發生原因、屬性界定缺陷性質，確定缺陷部位和處理范圍，進行注漿孔位布設。７－７號樁基沿樁身方向共布設３個注漿孔（見圖２），成三角形對稱設置，以在樁身缺陷范圍內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高速液壓回轉地質鉆機，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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指標控制應低于樁基混凝土設計強度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。如樁基混凝土設計強度為Ｃ３０，旋噴切割采用水壓參數：２５～２８ＭＰａ，流量：６０～８０Ｌ／ｍｉｎ，提升速度：１０～１５ｃｍ／ｍｉｎ，轉速：１０～１５ｒ／ｍｉｎ［９］。該橋７－７號樁基混凝土設計強度為Ｃ３０，采用水壓參數：２５ＭＰａ，流量：６０Ｌ／ｍｉｎ，提升速度：１０ｃｍ／ｍｉｎ，轉速：１０ｒ／ｍｉｎ。在缺陷處理段內反復進行切割、清洗直至孔口返出清水為止。

４大排量清水聯合氣舉反循環清渣

大量高壓高速水流在樁基缺陷段循環流動，并攜帶沉渣從孔口下進入風管的孔內氣舉噴出。氣舉反循環清渣時，孔內開始有相應數量的泥漿水、粗砂、碎石、雜物噴出，經過一段時間清洗后，孔內返水逐漸變清。為確保清孔干凈、徹底，需再次逐漸提高泵壓，孔內返水則又變黃，直至泵壓升至２５ＭＰａ左右。清孔一段時間后，孔內連續返出清水，直至無渣。對各孔缺陷段進行反復多次氣舉反循環清渣施工，對缺陷段內雜物、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：０．７ＭＰａ，空氣排量：２０ｍ３／ｍｉｎ。高壓水流切割、氣舉反循環清渣施工如圖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。注漿泵壓力參數為１５～２０ＭＰａ，流量為６０Ｌ／ｍｉｎ，提升速度為１０ｃｍ／ｍｉｎ，轉速為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濃水泥漿連續注入孔內，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壓，接著關閉注漿孔口開關封閉壓漿。當其它２個孔口再次返出Ｍ４０濃水泥漿時，則關閉其孔口開關。抽出孔內注漿管，在注漿孔口接上擠壓泵，繼續向孔內擠漿，待泵壓上升，最高達到２５ＭＰａ，并穩定在１５～２０ＭＰａ，穩壓時間２０ｍｉｎ后停止送漿，停止高壓注漿泵并關閉孔口，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，滿足設計要求。經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，發現樁身缺陷范圍內的混凝土強度明顯提高，平均波速初檢時為４３７７ｍ／ｓ，經高壓注漿置換補強加固處理后復檢為４４３８ｍ／ｓ，樁身缺陷部分有較大改善。經重新鉆孔抽芯取樣，芯樣密實，符合要求。經復評為Ⅱ類樁。相對重建施工而言，高壓注漿置換技術贏得了施工時間、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、保證了原有結構的質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）