巖溶地區深基坑樁身缺陷處理與檢測方法

摘要：本文結合工程實際，主要對巖溶地區深基坑樁身缺陷處理與檢測方法進行了分析，以供類似工程參考。

關鍵詞：巖溶地區;樁身缺陷;處理

1""工程概況

本工程擬建高層住宅，主樓及裙樓占地面積約"1"364"m2，主樓地上"34"層，裙樓"2"層，均為框剪結構;主樓及裙樓下設二層一體化的地下室，地室層高"4.0"m，埋深約"9.7"m，框剪結構。設計±0.00"標高為"92.30"m，設計地面標高為"92.00"m，地下室設計底標高"82.30"m。擬建物全部采用嵌巖樁基礎，其中主樓單樁豎向承載力特征值"12000kN～35000kN，裙樓及地下室單樁豎向承載力特征值"3"700kN～11400kN，以下伏微風化白云質灰巖作樁端持力層，擬建樓場區巖土層自上而下可分為：①層雜填土;②層表層紅黏土;③1層硬塑狀紅黏土;③2層可塑狀紅黏土;④層微風化白云質灰巖。場區巖面埋深"14.3"m～26.4"m（標高67.94"m～79.70"m）。巖面起伏較大，局部地段可在巖面處形成大小不一的石芽、石筍及溶蝕溝槽，使巖石形成不連續巖體。地段巖層內發育有溶洞，洞內由軟塑-流塑狀黏性土全充填，局部為空洞。工程樁采取旋挖鉆孔的施工工藝，采用的是大直徑灌注樁（樁徑不應小于"0.80"m）基礎形式。

2"""樁身問題

場地基樁施工完成后，整個建筑場地進行深基坑開挖，開挖至設計樁頂標高位置，基坑深度達10"m，基坑周圍采用支護樁加錨索支護，以保證基坑安全。采用鉆芯法對工程樁進行質量檢測過程中，發現5-T02#"基樁存在明顯質量問題。其中5-T02#"樁徑"1"800"mm，施工樁長為"26.20"m，樁身混凝土設計強度為C30，持力層為微風化白云質灰巖。圖1為5-T02#基樁的平面位置圖。

圖"1""""5-T02#基樁平面位置圖

鉆芯檢測法是用鉆機從達到養護齡期的混凝土灌注樁的頂面豎直向下鉆取混凝土芯樣，根據芯樣的狀況，分析樁身完整性。對"5-T02#"樁進行鉆芯抽樣檢測，布設"3孔進行鉆芯。

5-T02#樁1孔鉆進深度為27.20"m，檢測施工樁長為26.20m。檢測樁長范圍內"0"m～2.00"m"所取混凝土芯樣連續、完整，表面光滑，膠結較好，骨料分布均勻，呈長柱狀，斷口基本吻合，未見氣孔、空洞、麻面、溝槽等現象。2.00"m～4.90"m"砼芯樣呈蜂窩狀，骨料脫落、松散、膠結差，并有溝槽分布，鉆機進尺快。4.90"m～26.20"m"所取混凝土芯樣連續、完整，表面光滑，膠結較好，骨料分布均勻，呈長柱狀，斷口基本吻合，未見氣孔、空洞、麻面、溝槽等現象。26.20"m～27.20"m"為微風化白云質灰巖，灰白色，巖芯為柱狀，棱角較明顯，鉆機進尺慢，鉆進平穩;5-T02#樁2孔和3孔也在樁身2.00"m～4.90"m"之間出現不同程度的麻面溝槽，根據鉆芯檢測結果，可將該基樁定為Ⅲ類樁，需要對缺陷處樁身進行工程處理。

3"""處理方案分析

結合現場工程地質條件及基坑場地周圍工況，對"5-T02#"缺陷樁提出"3"種處理方案：（1）接樁處理，即從目前樁頂（設計樁頂）向下鑿去"4.9"m，重新接樁;（2）用高壓灌漿的方法進行補強處理;（3）因"5-T02#樁樁徑為1.8"m，樁徑較大，可以采用植樁處理。

3.1"接樁處理方案

若重新接樁，采取如圖2"所示接樁方案。首先從場地深基坑底部樁頂地面往下開挖至樁身"4.9"m"處，因周邊基樁分布較密（見圖"1"所示），機械很難進入;同時由于土方開挖較深，機械一次無法開挖到位，需二級放坡才能挖至樁身"4.9"m"處，接樁工作面至少要從樁邊伸出"1"m，土方開挖較深，必須放坡，才能確保安全施工，放坡系數"1∶0.5;此外，該基樁土方要分段開挖，每次開挖"2"m，工人才能分段施工鑿除樁身混凝土，若一次開挖到底，不便于工人鑿除上部樁身，增加施工難度。樁身鑿至"4.9"m"位置后，需將鋼筋籠的鋼筋割斷，重新制作鋼筋籠，再將重新制作好的鋼筋籠與原鋼筋籠焊接。完成上述步驟才能砌筑磚模。磚模砌筑完成后才能灌注該樁，要完成上述工序至少需要"15d"以上，而高層建筑場地為深基坑，為保證周邊建筑物的安全，盡早完成地下室施工，回填地下室周邊基坑。

圖2"""5-T02#基樁接樁剖面圖

圖"3"補強灌漿平面布孔示意圖

3.2"補強灌漿處理方案

若采取補強灌漿處理方案，如圖"3所示，在已有3"個鉆孔的基礎上，再增加"3"個鉆芯孔，增加的"3"個鉆芯孔孔深要求達到樁身缺陷底部再加深"1"m，鉆孔離鋼筋籠約"0.3"m。對樁身缺陷部位進行高壓水流沖洗，清洗其中一孔時其余"5"孔封閉，直到"6"孔串孔連通，再進行連通沖洗。利用高壓泵用清水對該樁的松散段反復多次進行高壓清水清理，將廢渣排出樁身，直至返回清水為止。清孔完成后用高壓泵噴射水泥漿，對缺陷段樁身重復進行上下各兩次高壓噴射水泥漿直至鉆孔均注滿水泥漿后方可，待噴射水泥漿后再進行封閉孔口，待噴射水泥漿初凝后進行第二次壓力注漿。

3.3"植樁處理方案

圖4"為采取植樁處理方案剖面圖。由于工程現場場地受限，大型機械裝置無法進入，將該樁從目前樁頂位置用工程鉆機鉆芯的方式把樁芯內部骨料去除，鉆至目前樁頂向下"6.5"m，確保穿過基樁芯樣出現蜂窩、松散部位，并將植樁嵌入完整樁"1.6"m，如圖"5"所示，圖中斜線部分為鉆機施工位置。機械將樁芯取出后，人工可以進入樁內，查勘"2"m～4.9"m"處位置是否還有松散骨料，若還有松散骨料，可進行人工清除，并將樁孔側壁鑿毛，再放置鋼筋籠，鋼筋籠按圖紙設計"1.0"m"樁徑進行配筋。樁身砼采用比原設計強度等級高一級的C35"混凝土，在灌注混凝土時，采用干孔澆筑，不采用水下灌注，澆筑時邊澆筑邊振搗棒，保證樁身砼密實。對植樁處理后的樁身進行豎向承載力驗算，根據《建筑樁基技術規范"JGJ"94-2008》，處理后的樁身豎向承載力設計值為：

Q=+0.9""""""""""（1）

其中，—基樁成樁工藝系數，取"0.8;

—混凝土軸心抗壓強度設計值，C30"的混凝土=14.3"N/mm2，C35"的混凝土=16.7"N/mm2;

—樁身截面面積;

—縱向主筋抗壓強度設計值，f

=300"N/mm2;

—縱向主筋截面面積。

5-T02#"基樁原樁徑"1"800"mm，設計荷載為"18"500"kN，植樁樁徑為"1"000"mm，植樁的縱向受力主筋為"16"根直徑"16"mm"的"HRB335"鋼筋，屈服應力為"300"MPa，由式（1）得

Q=0.8×16.7×103×3.14×（0.52）+0.8×14.3×103×3.14×[（0.9）2-（0.5）2]+0.9×300×103×16×3.14×（0.008）2

Q=31"472"kN>18"500"kN

驗算結果可知，植樁處理后的樁身豎向承載力滿足設計要求。

3.4"方案比較選擇

3"種處理方案，各有優缺點：①若重新接樁，因周邊樁分布較密，不利于機械進入和二級放坡，而且完成上述工序耗時長且成本高昂;②若采取補強灌漿處理，工序最為簡單，不需要另外開挖土方，處理費用較為經濟，但是結合鉆芯所取鉆樣狀況可知樁身缺陷（溝槽、破碎）不均勻分布，3個鉆孔不連通容易導致漿液無法進入缺陷部位，補強要求得不到保證，危及樁身混凝土的耐久性;③若采取植樁處理方案，可充分利用工程鉆機將基樁松散及蜂窩的混凝土剔除，形成空心樁，然后直接安放新鋼筋籠，形成樁中樁，避免了分層開挖土方場地受限的問題，同時由于場地為深基坑，避免大開挖土方降低了基坑及周邊建筑物的失穩及開裂的危險，并保證了樁身的補強強度及完整性，并可加快施工進度，節約工期，提高經濟效益。通過"3"種方案比較，植樁處理方案具有明顯的優勢，因此采取該補強方案。

3.5"處理后基樁檢測方法及判定

對大直徑灌注樁樁身缺陷植樁處理后檢測方法的選擇，常用的檢測方法有鉆芯法、低應變法、聲波透射法。鉆芯法能夠直觀、可靠地反應樁身質量的完整性，但是需混凝土澆注后養護"28"d"齡期以上才能進行鉆芯檢測，以確保混凝土芯樣進行抗壓強度檢測，耗時較長，且鉆芯會再次對樁身造成局部破壞，不利于補強樁的受力。低應變法測試方法簡便、成本低，但是該方法受到樁徑和樁長的限制，不能檢測出樁基的多個缺陷和頂部缺陷。聲波透射法是現在最常用的一種檢測方法，聲波透射法較為經濟快捷，對外部環境要求較低，不受樁長的限制，樁徑的限制也較少（適用于樁徑≥0.6"m），在達到混凝土強度的"70%即可進行檢測，作為一種無損檢測，不破壞樁基。綜合比較，對處理后的基樁檢測選擇聲波透射法。對5-T02#"基樁采取植樁處理方案時，機械將缺陷樁芯取出后安放植樁鋼筋籠前，直接在植樁的鋼筋籠處預埋焊接聲測管，接著澆筑振搗混凝土，待混凝土養護強度增長到規定要求，采用聲波透射法對其進行檢測。圖"5為植樁處理"2"周后5-T02#基樁的"PSD-深度曲線、聲速-深度曲線、波幅-深度曲線，從圖中可以發現，植樁的樁身混凝土聲波信號良好，各剖面平均聲速在"3"608"m/s～4"086"m/s"之間，幅值在"102.64"dB～104.19"dB之間，PSD"曲線無明顯突變，檢測結果表明，植樁處理后樁身完整性良好，滿足設計要求。

圖4""5-T02#基樁植樁處理剖面圖

圖5"""5-T02#"基樁植樁處理剖面圖

4"""結束語

巖溶區大直徑灌注樁在施工中容易產生蜂窩、孔洞、擴徑、縮徑、離析、砂礫、泥沙夾層等缺陷。對于不同的樁身缺陷，必須因地制宜地采取有效處理方案，方能經濟快速地解決現場基樁承載力及樁身完整性問題。植樁處理方案，在深基坑中的基樁上部缺陷處理中有顯著優勢，同時對大直徑灌注樁樁身缺陷植樁處理后采用聲波透射法檢測方便、快捷又經濟，具有較好的效果。