挖孔法处理钻孔灌注桩混凝土质量缺陷.pdf

第8 期 2 O o 5 年8月 广东土 木与建 筑 GUANGDONG ARCHI TECTURE CI VI L ENGI NEERI NG No 8 AU G 2 0 0 5 挖孔法处理钻孑 L 灌注桩混凝土质量缺陷 吴健 ( 广 东省 基础 工程 公 司 广 州 51 0 4 0 3 ) 摘 要 ： 本文介 绍采用挖孔 法对 某特 大桥 梁钻 孔灌注桩混凝土质量缺 陷进行 处理 的过程 ， 包括桩 身缺 陷原 因分 析 、 处理 方案制 定、 施工方法及 质量保证措施 等。 关键词 ： 挖孔 法：钻孔灌 注桩 ；质量缺 陷 钻孔 灌 注 桩作 为 常见 的桩 基 础 形 式 ， 具 有 承 载 力高 、 对 不 同地 质 适应 性 强 、 施 工 成 本适 中 、 施 工 简 便等 特点 ， 在许 多地 区被 广泛 应 用于 公路 桥 梁 、 房 屋 建筑 等 工程 领 域 。在 桥 梁工 程 中 ， 钻孔 灌 注 桩 作 为 其根基 ， 其施工质量直接关系到桥梁结构的安全 ， 故 对钻 孔灌 注桩 基础 的混 凝土 质量 缺 陷应 视不 同情况 而采 取 相应 措施 进 行 处理 ， 保 证 处理 后 的桩 基 础质 量满 足设计要 求 ， 且兼 顾工程 时效 和费用 。以下对 某 高速 公路 特大 桥钻孔 灌 注桩 施工 过程 中 ，某 混凝 土 桩 桩 身混 凝 土 质量 缺 陷 的处 理施 _T实 践进 行 介 绍 。 1工程概 况 该特大桥全长 1 3 k m， 属分离式双幅桥 ， 水 中主 跨 为 6 x 4 5 m 的六 孔正 交 T梁结 构 ， 上 部结 构 为双 幅 6 x 4 5 m 的 T型梁 ， 单 幅 桥 面净 宽 1 2 8 8 m， 全 宽 2 6 m， 下 部构 造 采 用双 柱 式墩 台 ，采 用钻 孔 灌 注 桩基 础 。 其 中桩 身 混凝 土 存 在 质 量 缺 陷 的灌 注 桩 为 1 8 m， L = 5 8 m， 混 凝土 强 度 为 C 2 5 ， 位 于 主跨 ， 水 深 1 0 m， 桩 基 钢护 筒为 2 0 m， L = 1 6 m， 河床 底 埋深 4 5 m。 该工程地质状况 自上而下分别为 ： 亚粘土层 ， 厚 3 0 3 5 m； 中粗砂层 ， 厚 4 8 7 3 m； 粗砂或砂 砾( 中密) 层， 厚 5 5 7 0 m； ( 垒 ) 亚粘土层， 厚 1 4 0 1 5 0 m； 粗砂或砂砾 ( 中密) 层 ， 厚 6 0 7 5 m； 亚粘土层 ， 厚 7 0 7 8 m； ( Z ) 桩底为全风化 花岗岩层 。该桩成孔 和 混凝 土浇筑 过 程均较 顺 利 未发 现异 常 ， 但 达 到龄 期 后 进 行 声 波 透 射 法 桩 基 检 测 时 ，发 现 距 桩 顶 约 2 1 5 2 3 5 m 处桩 身混 凝土 存在 严 重缺 陷 。经 抽 芯检 测 ，证 实 在 2 2 0 6 2 2 1 6 m处 混凝 土有 局部 离 析 ， 含 泥浆固结物， 粘结力差， 缺陷范围约 1 3 桩截面。 2混凝 土质 量缺 陷成 因分析 根 据 现场 施 工 记 录和 桩 基 芯样 ， 对 混 凝 土质 量 缺陷的成因进行 了分析。 混凝土缺陷部分呈离析状 ， 且位于亚粘土层 ， 故因护壁坍孔造成缺陷的可能性 不 大 ， 施 工记 录 显示 施 工 过程 中混 凝 土搅 拌及 运 输 均满足规范和设计配合比要求 ， 故可排除因混凝土 本 身质 量 问题导 致 的可能 性 。 但 桩 基灌 注记 录显 示 ， 缺 陷 部 位 为导 管 的拆 管位 置 ， 因 此极 有 可 能 是 浇筑 混 凝 土过 程 中操 作 人 员粗 心 大 意 ， 在 该 部 位拆 管前 测孔 深 读数 时 出错 造 成 拆管 时拔 管过 高 导致 导管 埋 置 深 度不 足 ， 混 凝 土顶 部 浮 浆 被导 管 带 人 造成 部 分混凝土离析和含泥浆现象 从而引起质量缺陷。 3处 理方 案 的选择 及可 行性 分析 由于该缺陷桩桩径大 桩长达 5 8 m， 加上缺陷位 置较深 ， 采 用常 规钻 孔清 渣 、 灌浆 补 强等方 法施 _T难 度大 和 设备 造 价 高 ， 且一 般 较 难 彻底 处 理 。如 采 用 传统 的 冲击锤 冲砸 法 冲掉该 桩重 新 在原 桩位 重新成 桩 ， 则风 险 较 大 ， 且 业 主考 虑 _T期 和 费 用 ， 也 不 同 意 采取废 弃 该桩后 在 两边 各增 设一 根 桩和 承 台托举 墩 柱 的方 法处 理 ， 因此 我们 根 据 以 往施 T 经 验 并 结合 实际施 工 和地 质情 况 决定 采用 挖孔 法进 行处 理 ， 即 在原缺 陷桩 中人工用 风镐凿挖 1 2 m桩 ， 挖至缺 陷位 置后再 扩孔开 挖至钢筋 笼外 l c m， 清 渣后按 人工挖 孔 桩要求重新安装 钢筋 笼和灌注混凝 土 从技术经 济的 角度 分析 ， 挖孔法 处理 桩身 缺陷具 有 以下优 点 ： ( 1 )利 用 风镐 人工 凿挖 混凝 土 ， 较之 冲击 锤 冲砸 等方法能减小对原有桩体特别是桩下部无缺陷桩体 的影 响 ： 维普资讯 http:/ 2 0 o 5 年8 月 第8 期 吴健： 挖孔法处 理钻孔 灌注桩混凝 土质量 缺陷 A U G 2 0 o 5 N o I8 ( 2 )在 原 有 桩体 外 部 环 状 钢筋 混 凝 土结 构 完 整 的基础 上进 行嵌 桩处 理 ， 一定 程度 上可 以形 成 “ 环箍 效应” 提高桩身承载力 ； ( 3 )由于原 桩不 需废 弃而 采用 挖孑 L 法处 理 ， 工期 较 短 对总 体T 程影 响小 ， 处理 费 用也较 低。 4 方 案实 施及保 证 措施 4 1 施工 准 备 按 照 “ 安全 第一 措施 周密 ， 处 理彻 底 的原 则制 定详 细的施 丁方 案 并精 心组 织施 T ， 现 场 配备专 门 的施工班组 ， 同时配备 足够 的T具 和机械 设备材 料实 行 全天施 工 ， 计划 每天挖 l 1 5 m， 共 2 2天挖至 2 6 5 m 完成缺陷处 理 、 钢筋笼安装 和浇注 混凝 土任务 。 4 2主 要施 工方 法 ( 1 )安 排 2名 挖 桩 T在 该 缺 陷 桩 上 开挖 1 2 m 桩 ， 开 挖前 要准 确放 线 ， 并 在护 筒顶 四周引 出 4个 桩 心控 制点 人工 用风 镐 开挖 。 先用 电钻 和手动切 割机 将 开挖 部位 切成若 干边 长 l O c m 左右 的混 凝土块 然 后用 风镐凿 除 。 凿除 时按先 中间后 四周 ， 由外 向内 的 顺 序施 工 ， 采用慢 速 卷扬 机提 升架 提升 吊桶 出渣 ， 堆 放 在指定地 点 再 由装 载 船集 中外 运 。 ( 2 )当开 凿至 桩顶 以 下 2 2 0 6 2 2 1 6 m 缺 陷 范 围 时 ， 将 开挖 孔 按 6 0 。 呈 喇 叭 F l 状 由 1 2 m 扩 至 1 8 m边缘 l O c m 用 人 工凿 除 至 主筋 边外 l c m， 此 时 桩 基 还 剩 6 c m 保 护 层 ( 如 图 1 ) ， 彻 底 凿 除 离 析状 混凝 土 向下 继续 按 1 2 m 开 挖 至 桩 顶 以 下 2 6 5 m 处 开凿 过程 中注 意 保 护 原 钢 筋 笼 和 声 测 图 1 缺陷桩施工剖面图 嗣 管 ， 终孔 后 冲洗 孔壁 和 清渣 ， 并抽 干孔 内积水 。 ( 3 )按施 图的桩 配筋 制作 1 2 0 m 钢 筋笼 并 进 行 安装 ， 将 混 凝 土强度 等 级提 高 至 C 3 0 ， 采 用现 场 泵 送 配 合集 料斗 和 串筒 进 行 浇 筑 应 连续 进 行 并 采 用 插入式振捣器按 3 0 c m厚度分层振捣密实。 4 3 主要 质量 安全 保证措 施 ( 1 )桩孔 开 挖必 须 复核 桩位 ， 每挖 l m均 用 直 尺 和锤 球检 查 桩平 面 位 置和 倾 斜 度 确 保 桩位 准 确 及 桩孔 垂 直 。 ( 2 )开挖 过 程 中 密切 观 察 1 2 桩 壁 周 韦 足 有渗 水情 况 并做 好 应急 防范措 施 ， 扩孔 处 理缺 陷混 凝 土阶段 要 用 电钻结 合凿 子进 行 凿除 ， 禁 l f ： 川 J x l 镐 ， 防 止击 穿桩 身保 护层 而 造成 渗水 f 1 1 扩 孔 施 T 时 遇渗 水 则需 先 止 水 后 ， l ： 挖 ， 渗 水靖 小大 川 叮川 潜 水泵抽 排 桩底 积 水 ， 渗 水 较 大时 心 备川 水泥 、 速凝 剂拌 和物等 堵塞 。 或采 用 l 0 小钏僻 桩 身 明 斜 向 4 5 。 超前 钻孔 安插 ，对桩 外 上 进 行 J 浆 处 ， 以达 到止 水 和加 强护 壁 的作 J H， “ 无渗 水现 象时 再继续 开挖 堵水材 料应 现场试 验 以确 定 是否自 效 ( 3 )终孑 L 后 应抽 除桩 底 积水 ， 如终 孔 渗 水 最超 I叶 I 要求 则采 取导 管法 灌 注 水 F混 凝上 ( 4 )安 放 钢 筋 笼时 注 意 控 制 笼 顶平 面偏 荠 及 怀 高 ， 并采 取措 施 稳 在 桩 顶j - ， 浇 灌 芯混 凝土 时 须 经 常检查钢 筋笼 有无偏 位 。混 凝土搅 拌 、 运输 灌 注 应严 格按 照操 作 规程 进 行施 r， 尽 镀缩 短 浇注 时n U， 坚 持连 续 作业 ， 通过 集 料 斗 和 串 简将 混 凝 土 灌送 桩 孔 内 ， 串简 底部 应 在混 凝 土 面 以 J 2 I I 范 闱 内 儿 边 灌注 边振 捣密 实 ( 5 )施 T现 场所 有 用 电 没 备 必 须按 规 定 漏 电 保护装 置 并定 期检 查 ， 保证 机 电 分离 、 饥 壳 良女 F 的 接地 接零 保 护 ， 电焊 钳芟 有 可靠绝缘 ， 小 ， 导 使J I J 尢 绝 缘 的 简易 焊 钳 和绝缘 把 损 坏 的焊 钳 ， ” 没 配 电 箱 由专 人 负责 管理 ， 发现 异 常时 及 f1 、 断 l ( 6 )桩 孔 内采 用鼓 风 机接 P V C侨连 续 断地 孑 L 内灌 送 新鲜 空 气 ， 孔 内 照 明采 川 l 2 V低 及防 水 罩 灯 ， 采用 全新 电缆 以 防漏 电 ( 7 1井 内 在 距 离 作 业 人 员 2 m 顶 I f 没 置 、 # 环 钢筋 网 ， 井 内提渣 不 应超 过桶 1 以防 离 坠物 ( 8 )挖 孔时 注意 不 得破 坏原 桩混 凝 上壁 发现 涌 水 、 涌 砂时 必须 及 时离 开孔 底 、 ( 9 )终 孔后 淋 湿清 洗孔 壁 ， 蚪 内抽 水时 井下 _ l 人 必 须撤 离 ， 抽 水后必 须 断 J f ： 电源 、 5处 理效 果 本 T程 缺 陷 桩 由 于缺 陷 位 置 似 i = i 上 层 1 I 地 质 条 件较 好 ， 故 整 个 处理 过 千 旱 除 升l 、 】 啭缺 陷 化 H 1 现 局部 水 印外 ， 未发 现 渗水 现象 ， 此 从 I ： 挖 至灌 注混 凝土 施丁 过 程顺 利 共 川 2 l天 该 桃 绛 L述 疗 法 凿 除 缺 陷混 凝 土并 重 新 浇 筑 后 利 川 蠓 仃 j 打 测 管 重 新 进 行检 测 ， 结 果 表 明桩 身混 凝 土 质量 得 到 口 j 改 善 ， 被判 定 为 类 桩 。 ( 下转 第 5 6贞 ) 3 5 维普资讯 http:/ 2 加5 年8 月第8 期 广东土 木与建 筑 A U G 2 O o 5 N o 8 的现象 ， 表明钢 筋 锈蚀 、 混凝 土劣 化 与施 1 二 用 水 有着 直接关 系。 5 2 实例 2 混凝土表面离析 、 漏浆 、 蜂窝 、 麻面 、 松散 、 含 水泥量小的现象较为普遍 ， 钢筋裸露现象严重 ， 使空 气 中的 C O 和 水分 极 易侵 入 混 凝 土保 护 层 ， 导致 钢 筋锈蚀 ； 该房屋长期空置且混凝土结构未作任何 表层 防护 加剧 了钢 筋锈 蚀 。 6结 构安 全性 评定 与处 理 上 述 两工 程 钢 筋锈 蚀 较 严 重 ， 构 件 混凝 土 大 量 剥落 ， 钢筋握裹 力大幅降低 ， 且 钢筋锈 蚀后截面减 小 ， 抗 拉 强度 分 别 大 幅 下 降约 2 3 和 1 0 结 构 分 析结果表明部分受弯构件的抗弯承载力已无法满足 安 全使 用要求 ， 抗 剪 承载 力也不 满 足要求 ， 结 构安 全 性 受到 严重 影响 ， 应立 即 采取施 T措 施进 行处 理 。 由于实 例 1 混凝 土 中过 多的 氯离 子及 硫 酸根 离 子是拌和时带人的， 远远超出O 3 -4 ) 6 k g m 的限定值 C 卜的“ 腐蚀 电池” 作用和阳极去极化作用将使钢筋 锈 蚀难 以控 制 ， 加上本 工 程处 于高 温高湿 ( 年 平均 气 温 约 2 3 ， 相 对湿 度 约 8 0 ) 的大 气 环境 之 中 ， 而 混 凝 土本 身 结 构疏 松 ， 界 面孔 洞 相 当 多 ， 为 有 害离 子 、 氧 气 和水 分 渗透 提 供 了 良好 的通 道 ， 随着 时间 的 推 移 ， 这 将 进一 步 加速 钢 筋锈 蚀 和 混 凝 土劣 化 。基 于 对加固补强高技术 、 高成本和高风险的考虑 ， 本工程 最终 决 定拆 除重 建 。 尽 管两 个工 程所 表现 的质量 问 题均 为钢 筋锈 蚀 和 混凝 土剥 落 ， 但 其产 生原 因却 有着 本 质的 区别 ， 一 个是有害离子腐蚀 ， 另一个是钢筋直接接触到大气 中的水气 因此在处理上也应区别对待。与实例 1 形 成鲜明对比的是 ，实例 2仅需对已锈蚀钢筋构件和 混凝土表层缺陷进行加固处理 ， 就可继续投入使用。 7结束 语 7 1 钢 筋 锈 蚀 问 题 的检 测 鉴 定 应 注 重 施 T 过 程 调 查 、 锈 蚀 原 因分析 、 结 构损 伤程 度普 查 以及对 结构 安 全影 响 的评估 等 。 7 2 确 定 钢 筋锈 蚀 问题 的根 源极 为重要 。 包括 有 害 离 子 分 布规 律 、 来 源 、 持 续 影 响 的 可能 性 等 。 对 于 最 终 作 出丁 程处 理 决策是 至关 重要 的。 实践 证 明 。 钢 筋 锈 蚀影 响 混 凝 土 结构 耐 久 性 的 问题 ， 尤 其 是 C l 一 混 入 型 钢 筋锈 蚀 问题 ， 其 结 果 是锈 蚀速率快且 面广 ， 如本lT程从建成到拆除仅几年时 间 ， 因此应 严格 限 制混凝 土 中 C l 一 的 含量 。 参考 文 献 1 惠云玲等，混凝 土结构 中钢筋锈蚀机理 、 特征及检测评定 方 法 工 业 建筑 2 0 0 2 ( 2 2洪 乃 丰混 凝 土 中 氯 盐 与钢 筋 腐 蚀 的 几 个 相 关 问 题 工 业 建 筑 ， 2 0 0 3( 1 1 ) 3刘 超 混 凝 土 中钢 筋 锈 蚀 与 结 构 耐 久 性 建 筑 技 术 开 发 ， 2 0 0 4 ( 6 ) 4张誉等混凝土结构 耐久性 概论上海 ： 上海 科学 技术 出 版 社 2 0 0 3 1 2 5 姚继涛等建筑物可靠性鉴定和加固科学m版社。 2 0 0 3 6 6周 茂 清 等 从 钢 筋 大 面 积 锈 蚀 谈 氯 离 子 对 混 凝 土结 构 耐 久性 的 危 害广 东 土 木与 建筑 2 0 0 2 ( 8 ) 业 业 夸 ； e ( 上接第 3 5页 ) 6结 束语 挖 孔 法处 理 钻孔 灌 注 桩 混凝 土质 量 缺 陷 ， 适 用 于 桩径 大 、 缺 陷位 置较 深 、 缺陷 处土 层 隔水性 良好 的 缺陷桩 ， 具有处理彻底 、 效果好 、 T期易控制 、 施lT成 本 低等 优 点 ， 因此 缺 陷桩 一般 应 大 于 1 5 m， 以保 证 工 作面 挖孔 直径 在 1 O m 以上 。混凝 土缺 陷部 分 如 较 厚 和范 围较大 ， 则需 视缺 陷位 置 地 质 土层 情 况 进 行桩 护 壁 的抗 侧压 力 验算 ， 并 做好 开 挖 时 超前 护 壁 外压浆防渗处理或其它土体固结防渗处理等。 5 6 由于井下作业对工作环境防坍塌 、 防触电、 防尘 等 安 全 要求 很 高 ， 因 此在 施 T 过 程 必须 制 定 严 格 和 有 效 的安全 预 防措 施并 落实 到位 ， 同H J t 强监 控 ， 对 不利地 质 条件 引起 的突 发事 故要 有 预 见性 并 采取 针 对 性 的 应变 技 术措 施 ， 为安 全 施 T 和 获得 良好 的 处 理 效果 提 供保 障 。 参考文 献 1 公 路 施 工 手 册 ( 桥 涵 ) 人 民 交通 出 版社 2 J T J 0 4 1 2 o 0 0公路桥涵施工技术规范 3 J rr J 0 7 6 9 5公路工程施工安 全技术规程 维普资讯 http:/