高壓噴射法處理橋梁鉆孔灌注樁基礎

摘要：采用低應變無損檢測法和鉆孔取芯法對橋梁樁基礎質量進行檢驗，按檢測結果進行分類，有5根樁有質量問題，分析了產生質量問題的原因，并提出應用高壓噴射法(高壓噴射注漿和高壓噴射清水排沉渣)進行處理，取得了良好的加固效果。

關健詞：高壓噴射法 低應變無損檢測 鉆孔取芯 樁基礎

1 工程概況

位于某高等級公路K3+160~K5+245標段內的一座三跨度大橋，其左岸基礎共施工了20根鉆孔灌注樁，樁徑1.2m，樁長20m，最長的達26m，樁端以石灰巖為持力層，樁端嵌入基巖深度均在1m以上。場地地下水為埋深-5.80m~7.20m，樁穿過土層的物理力學指標見表1所示：

2 樁基礎質量檢驗

2.1 樁基礎低應變檢測

大橋左岸20根樁施工90天后，委托檢測部門對全部工程樁進行應變無損檢測，并對檢測的結果進行分析歸類，歸類結果見表2：

2.2 鉆孔取芯檢測

從表2可以看出，有5根樁屬于Ⅲ類型樁，樁身嚴重損傷、斷裂或離析，結果完整度差，其承載力不符合設計要求。為了進一步查明這5根樁（3#、8#、11#、13#和16#）的具體缺陷部位，決定對這5根樁采取鉆孔取芯檢測。從芯樣可以知道3#、8#和16#樁在樁頂下19.4～20.40m段為段樁不膠結段，芯樣破碎不成塊狀，鉆進無法揭露該段的具體總長度，但在樁頂下19.4m以上，抽取的芯樣表明樁身混凝土膠結良好，對芯樣進行抗壓強度試驗，其強度符合設計要素。

從11#、13#兩根樁的芯樣來看，在樁頂下17.80～18.90m段為斷樁不膠結斷，但程度輕，且基本能成塊，該段總長1.1m左右，芯樣試件抗壓強度符合設計要求。但取芯時發現這兩根樁樁端以下沉渣厚度分別達65cm和60cm，嚴重影響樁基礎的承載力。

3 樁基礎質量問題分析

對表1、表2的低應變無損檢測和鉆孔取芯結果進行分析，參考現場樁基礎施工記錄和地質勘察報告的實際情況，認為樁基礎出現質量問題主要有以下幾個原因：

3.1 施工質量管理松散，質量意識不強，沒有準備供電應急設備，導致突然停電后無法及時補救，留下后患。如在澆注3#、8#、11#、13#和16#樁的混凝土時，澆注到上述不膠結段時突然停電，混凝土澆注被迫中斷（3#、8#和16#樁停電時間較長），隔水層凝固形成一層硬殼，后續混凝土無法灌入，采用增大管內混凝土壓力等方法，努力沖破隔水層，形成新的隔水層，但破碎的原隔水層混凝土仍殘留在樁身中，造成樁身局部低質混凝土，結構不完整，混凝土膠結性能差，強度很低[1]。

3.2 采用正循環泥漿清孔，并根據孔的深淺，正確控制清孔時間或孔口泥漿密度。由于施工人員經驗不足，可能造成清孔時間過短或孔口泥漿密度沒有測量準確（泥漿密度應小于1.15g/cm3），使得孔底沉渣過厚（大大超過規范值50mm）[2]，這是原因之一；還有一個重要的原因可能與樁底基巖為白云灰質巖有關，在樁端部位遭遇灰巖深洞時，其樁端沉渣很可能為溶洞積淤涌入所造成。

3.3 場地地下水位高且豐富，導致場地內地下水壓高，空隙水壓力很難消散，易使混凝土產生離析和膠結不良；

3.4 采用導管法水下灌注混凝土，即將混凝土經由導管從孔底將混凝土托起逐步向上澆注，若操作不當或不熟練，也易造成斷樁、夾泥離析等缺陷[3]。

4 樁基礎事故處理方案

大橋左岸樁基礎中有5根樁不符合設計要求，為了確保大橋的質量，必須對事故樁進行補強處理，使之符合設計要求。根據樁的質量事故的不同類型，對處理方案進行比較分析，結合施工單位的具體情況，決定3#、8#和16#樁采用單重管法高壓噴射注漿加固；而11#、13#樁主要問題是樁端沉渣過厚，影響樁基礎的承載力，可采用高壓旋轉噴射清水排沉渣，再補灌細石混凝土。

4.1 單重管法高壓旋轉法注漿處理

注漿水泥采用425#普通硅酸鹽水泥，要求復檢，在水泥中摻入2~3%的NaCl，水灰比為0.45。

①注漿工藝流程（見圖1）

②注意問題

鉆孔應穿過破碎段1.5m以上，注漿管插入孔底下10~15cm處。高壓噴射注漿壓力在10Mpa以上，一邊旋轉一邊噴射注漿，注漿過程中要及時記錄注漿量、水泥用漿量、泵壓和持續時間等，直到泵壓自動增高、不進漿或漿液從樁周溢出，待穩定20分鐘后方可停止送漿。如果發現注漿量突然迅速增加，壓力下降，要及時查明原因，檢查是否出現嚴重漿液滲漏。注漿時還應注意注漿管的提升轉動速度，防止埋鉆和卡鉆現象發生。

4.2 樁基礎底部沉渣處理

11#、13#兩根樁的不膠結段的強度基本符合設計要求，對該段不予補強，只對其過厚的沉渣進行處理，其處理步驟如下：

①在樁的中心及其旁邊各鉆一個φ110mm的中心孔和排水排渣孔；②在兩孔中分別預埋一根長1.4m、φ73mm的巖芯管，帶接箍，在孔口安裝高壓噴射鉆機，底部配有高壓旋噴鉆頭的鉆桿通過中心孔；③啟動高壓泵，噴射高壓清水（15～20Mpa），從上至下旋轉噴射，使孔底沉渣通過高壓水從排水孔和中心孔排出；④待沉渣清理符合要求后停止高壓水噴射，回灌坍落度為150mm的C20碎石混凝土；⑤事故樁的處理，要求不膠結破碎帶注漿處理后強度應大于15Mpa，而樁底沉渣段處理后強度也應達到15Mpa。

5 結論

采用高壓噴射法處理5根事故樁，再應用低應變方法檢測，基本達到Ⅱ類型樁的效果，對3#、11#兩根樁進行靜載荷試驗，顯示樁身沉降穩定，承載力滿足設計要求，表明高壓噴射法處理工程事故樁效果明顯，為類似工程提供參考。

參考文獻：

[1]陳秋南，某橋梁基礎鉆孔灌注樁事故分析及對策[J].建筑技術，2002（4）：281～287.

[2]JGJ94-94.建筑樁基技術規范，北京：中國建筑工業出版社，1995.

[3]劉金礪，樁基礎設計與計算，北京：中國建筑工業出版社，1996.