灌注桩质量事故的灌浆处理.doc

灌注桩质量事故的灌浆处理

1 工程概况
柳州某高层建筑为框架结构，基础采用人工挖孔桩，共93根。场地上覆为第四系土层，下伏为白云质灰岩，基岩溶沟、溶槽较发育，有一条西北走向的裂隙带与柳江河水相通，地下水丰富，水位一般在-4.00m左右（相当绝对标高87.00m）。挖孔桩桩径d为1200mm~1900mm，扩大头直径D为1200mm~2900mm，以灰岩作为持力层（承载力标准值为4000KPa），桩长17.10m~27.30m。
2 工程质量问题及原因分析
挖孔桩施工结束后，经对71根桩进行小应变测试，发现有45根桩存在着不同程度的异常反映，其中以桩底砼严重离析问题较为突出。后又经对其中的40根桩进行抽芯检验，结果表明该基桩主要质量问题有以下两个方面：
（1） 桩底沉渣厚度过大，最大的达到2.7m；
（2） 在不同桩身段砼胶结不够完好的桩有39根，其中部分桩桩身下段干钻取芯为碎石、砂等散体，未见水泥胶结。
根据勘察、施工资料分析，造成挖孔桩质量问题的主要原因有以下两个方面：
（1） 场地复杂的工程地质条件
场地地处岩溶地区，基岩溶沟、溶槽及裂隙发育，其中充填着的大量软塑粘性土及砂在施工抽水时就涌入桩孔内，使得清孔很难达到要求，并且清孔后灌注前往往又有大量泥砂涌入，造成孔底沉渣过多。另外，场地地下水丰富，水位一般在桩底以上10m，施工期间又正逢柳州历史上最大的一次洪水，客观上给施工造成困难。
（2） 没有采用有效的施工工艺
基桩灌注砼时没有采用水下灌注的施工工艺，而是在没有堵塞地下水的情况下，采用一般的砼灌注方法，甚至在孔口直接倒灌，造成了砼的离析。在灌注砼前，没有对桩底外来的岩粉及泥砂采取有效的堵截及清理，其孔不干净。另外，捣砼时砼漏筒不到位或振捣不密实等不规范施工也造成砼离析及蜂窝孔洞。
3 处理方法
根据所揭示的质量问题，对桩底沉渣过厚和桩身下段离析、不胶结的情况，采用高压气流和液流冲洗桩底，然后用高压循环灌浆法进行桩底灌浆，以浆液充填桩体和基岩中的孔隙、裂隙来提高桩身强度和桩与基岩的联结力。对桩身中的蜂窝段，由于其孔隙并不完全连通，单靠灌浆处理并不能达到设计的强度要求，还应采用增加钢管或钢筋来提高其整体强度以及各段的粘结力。在进一步采取补救措施前，应选择具有代表性的桩进行加固试验，以确定施工工艺及各项参数(灌浆孔、冲洗气压、冲洗时间、灌浆压力、浆液性质和灌浆量等)。
下面通过对具有代表性的39#桩的加固处理来简要介绍上述处理方法。39#桩桩长18.6m，桩径d为1.2m，扩大头D为2.7m，单桩承载力设计值为22000KN。该桩的小应变检测结果为“波速3562m/s，砼强度等级<C25，桩深约8m以上砼局部离析，11m以下严重离析。”所进行的三个孔抽芯结果为：上段砼胶结差，强度低（试样抗压强度平均值为11.75MPa）,取芯成碎块或短柱状，下部成分离状，干捞取芯为碎石、河砂及少量水泥，部分混有黄色泥浆。检测报告评定为不合格桩。为了对比加固处理的效果，加固前建筑施工单位另请检测单位进行了大应变测试，结果为：单桩极限承载力为29170KN。
39#桩原3个Φ75mm抽芯孔可扩为Φ110mm的灌浆孔，因其孔位布置不均匀，增加一个Φ110mm的灌浆孔，平面布置见图1。扩孔和新开孔都用合金钻施工，钻进时用清水做循环液对孔壁进行冲洗。钻孔完成后在孔口开设深1.00m的Φ130mm孔，设置套管。然后将空压机(3m3)的风管直插到孔底，用气顶喷水法清洗钻孔。因该桩底基岩有裂隙发育，渗流量大，所以在整个冲洗过程中保持高压，以增强水流冲刷填充物的能力，直至冲洗到四个孔全部连通，并且返回清水，再继续高压冲洗20分钟。
由于桩底基岩裂隙发育，如果直接连续高压灌浆会造成浆液的大量浪费，因此先采用纯压式灌浆，用一定量的水灰比为0.7的掺有速凝剂的水泥浆液进行桩底封底。然后在每个钻孔中插入一根Φ16的通长钢筋，用以增强桩体的整体强度和胶结差段的联结力。
封底灌浆结束两个小时后，进行高压循环式的连续灌浆。循环式注入方式布置示意图见图2。灌浆浆液的浓度从稀到浓（水灰比从0.8~0.6）,灌浆压力保持在0.5MPa~0.8MPa。当泵的排浆量大于桩体孔隙的吸浆量时，孔内段的浆液便有一部分经过回浆路返回搅拌机中，此时稳压在0.6MPa，连续灌注30分钟，再往上逐步提管。如此从下到上直至把整个桩体全部灌满。
灌浆结束两天后，在桩中心钻一个Φ75mm孔进行压水试验，结果良好。28天后，小应变测试结果为基本完整桩，大应变测试的单桩极限承载力大于45000KN，各项指标达到设计要求。
4 结语
灌注桩的桩身质量事故，尤其是桩底沉渣过多、桩身砼离析是灌注桩常见的质量问题。采用高压循环灌浆法，可清洗干净桩体重中的杂质，提高桩端与基岩的联结力及嵌固力，从而提高灌注桩的整体强度和承载力。