河道整治工程建筑樁基質量分析及處理

甘勇鋒

（惠州市市區河涌管理所，廣東 惠州 516003）

1 概述

1.1 工程概況

惠州市郊區某河道因排水不暢，河道狹窄淤積，舊建筑物、局部地段阻水嚴重，河道兩岸堤防防洪標準低。規劃河道治理按20年一遇標準設計，主要建設內容：包括擴寬、清淤整治河道3.24 km、新建漿砌石擋墻、加固土堤、改建溢流堰、反虹涵和橋梁拆除重建等。其中擬建跨河建筑物為簡支梁橋。

1.2 橋梁結構及技術要求

橋梁基礎形式采用灌注嵌巖樁，橋跨組合為2 m×16 m，上部結構為鋼筋混凝土空心板，下部結構為圓柱式橋墩，橋臺采用重力式橋臺，下配樁徑1.40 m的樁基礎。樁基均采用鉆孔灌注樁進行施工，樁底沉淀要求不小于50 mm，軸線偏差為50 mm，傾斜度不大于1/100。樁基礎按嵌巖樁設計，嵌巖樁樁底要求進入弱風化巖層的深度不小于2.50 m，設計樁底高程初定為-11 m。橋樁基采用C25混凝土灌注樁，設計灌注樁單樁承載力設計值為5 770 kN。

2 樁基質量檢測

基樁屬于隱蔽地下基礎工程，是整體建筑物結構受力的關鍵位置，也是上部結構荷載傳遞到地下土層的主要媒介，因此其質量的好壞直接影響到整體建筑工程的質量。

此工程樁是混凝土灌注樁，樁身檢測一般采用聲波投射法、鉆芯法和低應變法。低應變法、聲波透射法檢測判定：9根灌注樁樁身混凝土連續、膠結良好、密實，結構完成、骨料分布均勻。鉆芯法檢測判定：0#～1#樁底沉渣厚度150 mm、1#～2#樁底沉渣厚度150 mm、2#～3#樁底沉渣厚度170 mm，樁底沉渣厚度超出規范要求（見表1）。

表1 鉆芯檢測統計表

通過單樁承載力實現工程樁預期功能，鉆孔灌注樁存在沉渣問題，如沉渣量過大，樁基受荷時發生大量沉降將導致樁失效，影響建筑物安全。因此，需對樁底沉渣厚度超出規范要求的樁基進行原因分析及工程處理。

3 原因分析

3.1 地質條件分析

查閱相關地勘資料，建筑物工程范圍內地基巖土層自上而下為第四系人工填土層（Q4ml）、第四系沖積層（Q4al）、第四系殘積土（Q4el），基巖為白堊系（K）砂巖等。

3.1.1 地質條件主要特點

第四系人工填土層：填筑土主要由黏性土、混凝土塊、碎石、砂性土等填筑而成，黏著性較差、壓實性較差。

第四系沖積層：主要由淤泥質黏性土、粉質黏土、粗砂、砂卵石組成。

第四系殘積土：殘積土由下伏基巖風化殘積而成，呈黏性土狀，含風化碎屑物。

白堊系（K）砂巖：巖性以粉砂巖、砂巖、砂礫巖、礫巖等為主，按其風化程度可分為全風化帶、強風化帶和弱風化帶，全風化和強風化巖質極軟～較軟，裂隙發育，弱風化巖質稍硬，燕山期花崗巖，粗粒結構，巖質堅硬。

3.1.2 工程地質評價

工程所在區域穩定性較好，適宜建造防洪建（構）筑物，地基上部主要為黏性土，部分地段下臥淤泥質土，淤泥質土存在壓縮變形問題，基巖裂隙水水量較少，透水性微弱甚至是不透水，風化砂巖，堅硬狀，抗滲條件較好，承載力較好，可作為建筑物樁基礎持力層。

3.1.3 對比分析

根據樁基鉆芯檢測報告結論，所抽檢的樁身混凝土強度在標準范圍內，其樁長與施工記錄樁長相符合，樁端持力層為弱風化砂巖層，嵌巖樁樁底進入弱風化巖層深度大于2.50 m，其工程地質性狀滿足設計要求。

3.2 施工工藝分析

工程鉆孔施工采用泥漿護壁施工法，機械旋挖鉆孔方式成孔。施工的過程為：

場地整理→制備泥漿→埋設護筒→工作臺鋪設→安裝鉆機定位→鉆進成孔→清孔見檢查質量→下放鋼筋籠→混凝土灌注→拔出護筒→檢查質量?；鶚兜某休d力包含樁端阻力和樁測摩阻力，其阻力的影響因素包含土層條件、施工工藝、成樁質量以及豎向承載力等，結合建筑物工程范圍內地基巖土層特點，采用泥漿護壁施工法符合設計要求。

3.3 施工記錄分析

檢查施工記錄等過程資料發現，樁基施工過程中，因為趕工期導致施工單位有更換班組進場作業，鋼筋籠下設后因為天氣原因曾中途撤出場地。根據行業標準規定，初次清孔后可以縮短下設鋼筋籠和導管時間，若清孔后下設鋼筋籠和導管時間過長，應二次清孔，清孔完畢后及時測量孔底沉渣厚度。初步判斷原因是鋼筋籠下設后，沒有二次清孔或清孔不徹底。

進一步檢查發現，隱患樁基與更換班組進場施工的樁基位置吻合，成孔→清孔→成孔質量、二次清孔等工序驗收記錄缺失。另外，成孔后沒有立即進行清孔，可能導致砂礫在孔中沉淀，新進班組進場后也無檢測成孔質量，直接下設鋼筋籠，撤場時樁口保護不嚴實，再次進場施工沒有經二次清孔及測量孔底沉渣厚度即進行下道工序（灌注水下混凝土）。

工程區域巖土分布為填筑土、淤泥質黏土、殘積土、砂巖等，結合鉆芯檢測判定，樁底沉渣為塊狀土、淤泥質黏性土、風化碎屑物、砂巖等，與填筑土、淤泥質黏土、殘積土、弱風化層砂巖性質相似。

綜上所述，導致樁基質量隱患直接原因：施工單位更換班組進場作業，施工中工序控制把關不嚴，清孔不徹底、樁口保護不到位、未完全履行工序驗收程序，沒有按照設計技術要求進行施工，導致樁基質量隱患。

4 處理措施

經專題會議討論研究，擬采用高壓注漿對樁基沉渣進行處理加固，并組織專家對技術方案進行審查論證后確定：對樁底沉渣厚度超出規范要求的樁基礎采用高壓注漿技術進行處理加固，待齡期達到28 d后對樁基進行檢測以驗證其可行性。

高壓注漿處理技術是通過采用高壓水對樁底缺陷部位進行高壓旋噴切割，并將沉渣物清洗出樁外，采用高標號水泥配置水泥漿，將管線下至樁底部反向注漿，替換出樁底空腔內的清水，利用孔口壓力漿的方法連接混凝土體和持力層，以此來處理樁底缺陷。

4.1 沉渣處理施工工藝流程

定位鉆孔→預埋孔口管→高壓清水旋噴切割→壓風機氣舉清渣→缺陷段高壓注漿→孔口補漿→孔口壓漿。

4.2 鉆孔及布孔

樁基通過樁基檢測單位實現兩個抽芯鉆孔，鉆孔位置為樁中心沿水平方向偏移，在樁底的沉渣處需要加抽1個鉆孔，其偏斜率為0.50%（見圖1）。

圖1 基樁處理布孔圖

4.3 孔口管埋設

孔口管選用φ127套管，管埋入孔內深度約為300 mm，管與孔壁環空及樁頂部分200 mm，采用砂漿固結，孔口管上端安裝閘門開關，以備壓漿時關閉穩壓。

4.4 高壓旋噴切割

鉆孔工作結束后，將高壓噴射器放下，針對樁端缺陷處沿著一定方向反復噴射切割清洗，直至三個孔全部打通。（見表2）。

表2 旋噴切割施工參數表

4.5 氣舉排渣洗孔

連通鉆孔之后，利用氣舉循環法進行清渣。由空氣壓縮機將空氣經風管底部排出，并多孔注水，與沉渣形成氣液混合物，在噴出氣體的沖擊作用下沿導管向上運行，被排出孔口，利用渣籃接入沉渣。至孔口流水為清水時，再換其他孔輪流處理，將切割剝落的泥砂石通過下入孔內的套管清洗出樁外。反復循環直至所有的孔水流都為清水時結束清渣施工（見表3）。

表3 清渣施工參數表

4.6 配制漿液

按照0.60：0.80的比例配漿。在配漿過程中采用先稀后濃的原則，并按照需求量將減水劑和膨脹劑加入其中，確保其強度滿足設計強度要求。

4.7 注漿

沿樁底注管注入濃漿，旋噴注漿壓力控制在20～25 MPa，提升速度10～15 cm/min，轉速15 r/min。為了保證注漿孔的填充強度，在起出注漿管之前，可加入小粒徑石子填充，最后應用水泥球封堵孔口。

4.8 補漿

注漿結束后，孔內漿液隨著注漿管而下降，及時用注漿管對孔口進行補漿。

4.9 壓力擠漿

壓力擠漿即對孔口進行穩壓擠漿，穩壓數值保持在1.50～2 MPa，當壓力穩定后，關閉所有注漿開關，至此樁處理施工全部完成。

4.10 處理效果

樁底沉渣經工程處理后，根據行業標準規定，重新進行工程質量評定，質量評定為合格。根據現行國家標準規定，工程樁應進行樁身完整性和承載力試驗綜合評判，樁身完整性檢測結果為Ⅰ類樁，復核單樁承載力特征值滿足設計要求，證明樁基沉渣處理成功，具備工程驗收條件。

5 結語

樁基的質量和建筑物結構安全性具有密切關系，其完整性檢測通常有低應變法、高應變法、聲波透射法、鉆芯法等四種常用方法，需要注意的是在處理樁身質量缺陷問題時應結合地質資料、樁型、成樁工藝和施工記錄等進行綜合判斷，必要時還應進行更詳細的地質補充勘探，掌握地質情況和施工各環節為采取的解決方案提供決策依據。

基于以上分析結果，基樁沉渣問題采用傳統高壓注漿處理后，能夠較好地處理樁基質量隱患。另外，今后還要重視類似項目施工，嚴格樁基施工過程各工序環節檢測、驗收，加強工程施工質量過程控制，提高效益。