某碼頭工程基樁缺陷復合檢測及其加固處理方法

付燁，尹皓，陸偉忠，李祖勝

（1重慶市建筑科學研究院，重慶 400020；2上海三航奔騰建設工程有限公司，上海 201900；3中國核工業建峰化工總廠，重慶 408601）

1 工程概況

重慶某集裝箱碼頭位于長江邊上，該工程為框架結構，其中A-10#基樁設計為嵌巖樁，樁直徑為2.2m，樁長為24.3m，主筋保護層厚度為0.1m，采用水下灌注施工和澆筑工藝，混凝土等級為C30，在枯水施工季節基樁距離長江水最近距離為2m左右，地勘報告顯示該樁在標高140.4～131.16m為填方及砂卵石層，標高131.16m以下均為較為完整強風化頁巖。

該樁在澆筑混凝土到一半時，因出現水泥供應問題，中斷了4h，重新恢復澆筑混凝土時出現堵管現象，遂采用提管排堵，考慮到該處理方式可能給該樁混凝土質量及樁身完整性帶來影響，在澆筑完成后，對該樁進行了檢測分析,并針對發現的質量問題進行了處理。

2 樁基的檢測情況

基樁檢測通常采用低應變法、聲波透射法、鉆芯法和靜載荷試驗法等，在檢測缺陷樁時，根據規范要求應采用復合檢測方法進行綜合分析。

為了準確地評估A-10#基樁質量情況，同時采用了低應變反射波法和鉆芯法兩種檢測方法進行測試（該樁未布置聲測管）。其中低應變法適用于檢測混凝土樁的樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及位置；鉆芯法適用于檢測混凝土灌注樁的樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣和樁身完整性，判斷或鑒定樁端持力層巖土性狀。

在采用低應變法測試后，對基樁采用了鉆芯法測樁。

2.1 低應變反射波法

在測試過程中，根據 《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2003）要求，分別采用寬脈沖和窄脈沖對基樁樁底或樁身下部缺陷反射和樁身上部缺陷信號進行測試，該樁樁身完整性檢測實測信號曲線見圖1，根據樁徑大小，按樁心對稱布置2～4個檢測點，每個檢測點有效記錄的有效信號大于3個，測試混凝土波速為4200m/s，圖1選取了有代表性的測試曲線。

圖1 A-10#基樁樁身實測信號曲線

圖1表明無論采用那種脈沖信號，在該樁中部（標高128.0m）附近都存在明顯缺陷反射，結合該樁澆筑過程中出現的問題，對該缺陷初步判定為嚴重縮徑或斷樁，判定為Ⅳ類。

2.2 鉆芯法測樁

根據規范要求，對該樁在規定的位置鉆取了三個鉆芯孔，對芯樣混凝土強度及樁身混凝土完整性描述見表1。

表1 鉆芯法測樁結果匯總表

通過兩種測試方法的復合測試和評定，可以確定該樁在混凝土澆筑過程中施工操作不當，導致標高127.8～128.4m位置出現夾泥、斷樁。

3 加固處理方案

3.1 加固處理方案可行性分析

加固基樁通常采用補樁或改變基礎結構方式等措施，但由于該樁地處長江邊上，標高較低，汛期將至，如果汛期到來之前未能完成基礎及一層框架施工，將給工程帶來巨大的經濟損失，由于獨特的地理位置和時間緊迫性，重新鉆樁或設計基礎已不可能，因此只能考慮加固或修復缺陷樁。

A-10#基樁缺陷位置處于標高131.16m以下，地勘報告表明標高131.16m以下為較為完整強風化巖層，而缺陷位置出現標高127.8～128.4m，如果考慮在樁中心位置開直徑為1m的柱狀孔直到缺陷處，有可能在缺陷處來水較小甚至較為干燥，便于下人對缺陷部位進行重新處理，而采用這種處理方式修復缺陷樁也較補樁或改變基礎結構方式更經濟。

通過鉆取的芯孔測試缺陷處水位變化及芯孔內的回水速度來判斷缺陷處來水情況，通過觀測，發現排水到缺陷處后，芯孔內水位增長緩慢，因此采用開孔補缺方法可行。

3.2 加固處理方案確定

根據 《港口工程灌注樁設計與施工規程》JTJ248-2001和《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006中置換混凝土加固法制定處理方案，示意圖見圖2。

圖2中，考慮在樁身中設立樁，從缺陷處理底面往下，鋼筋籠嵌入深度為1m，并在距離缺陷上1m處開始主筋和箍筋加密，以便加強處理后樁的整體性能。由于在缺陷處要剔打混凝土，在缺陷上方的混凝土自重是通過混凝土與樁孔壁摩擦力來達到平衡（不考慮主筋承載力），按鉆孔灌注樁樁周土的極限側摩阻力標準值qfi取值120～180kPa計算，摩擦力遠大于混凝土自重，因此在剔打缺陷混凝土時可不考慮支撐問題。

圖2 缺陷處局部處理示意圖

在樁上開孔不宜采用沖擊成孔，容易影響樁身混凝土和樁壁之間的摩擦力，為了加快鑿孔進度，采用金剛石鉆頭在樁心1m的范圍內鉆取多個孔至標高126.8m，然后采用風鎬處理，保證柱狀孔壁垂直度并進行鑿毛處理。

缺陷處理施工工序為：施工準備→鉆孔→風鎬處理后鑿毛孔壁→清理缺陷處并按圖1對缺陷形狀修正并鑿毛→安放鋼筋籠→對鑿毛面進行界面處理→提高1個等級澆筑混凝土→養護→處理效果復測。

考慮到在澆筑處理過程中，從缺陷處有來水，在排水澆筑混凝土后，在該標高處基樁外側采用壓力灌漿，對該缺陷附近基礎進行加固處理，灌漿水灰比0.5～0.55、噴漿壓力不小于2 MPa。整個加固過程歷時12d，順利完成施工任務。

圖3 A-10#基樁加固處理后樁身實測信號曲線

4 加固處理效果

在加固處理后，留樣混凝土同條件試件達到設計強度的80%時，進行加固處理效果復測。根據低應變反射波法測試結果顯示，該樁波形圖正常（見圖3），無異常，在中心1m以外鉆取芯樣，發現在原缺陷處新老混凝土結合密實，缺陷處芯樣混凝土表面光滑，芯樣混凝土強度發展正常。

在后續的施工過程中對該樁所在部位進行了監測，直到該項目正常使用至今2年有余，未發現任何異常情況。

測試和監測結果表明A-10#基樁通過以上方案處理后已經達到加固處理目的。

5 結語

水下灌注樁施工過程中，對懷疑可能出現基樁缺陷時，應對樁身進行復合檢測，以確定樁身是否存在影響基樁結構安全的缺陷，并給予評級。對于存在影響結構安全缺陷應分析缺陷成因及判定樁身缺陷具體部位，并結合相應規范要求，有效利用工程自身特點，因地制宜地制定出相應的處理措施，能有效地節約工期和加固處理成本。