水下混凝土桩基础缺陷补强实例-2024西部成都国际砂石展览会官方网站-成都砂石展

0前言

某公路西港特大桥桥长为1800m主跨为138m连续刚构。19号主墩基础为6 Φ2.5m水下混凝土钻孔灌注桩。其中：5桩设计桩顶高程为：＋2．00m；设计桩底高程为:－73.8m；设计桩长为75．8m。6桩设计桩顶标高为＋2．00m；设计桩底高程为:－75.0m；设计桩长为77．0m。采用超声波透射法对两桩进行了桩身混凝土无损检测，结果显示2桩桩顶以下71m-74m范围内存在严重缺陷。同时6桩在桩顶以下57.5m-62.0m范围段出现较严重缺陷。因此，2桩均被判定为D类桩。通过对桩身进行混凝土钻芯取样检验，发现在上述缺陷位置桩身混凝土存在夹泥、漏空及桩底沉渣等缺陷。为此对两桩进行补强处理成为必要。

1 超声波检测、抽芯检测、判断分析

19号墩5桩、6桩声测孔、抽芯孔见图1：

图1

1.1 5桩

抽芯结果:桩端持力层为弱风化花岗岩。

ZK1:混凝土芯基本完整,桩底未见沉渣。

ZK2:桩顶以下72.42m-73.01m混凝土芯1/3夹泥,73.01m-74.01m混凝土芯漏空。

ZK3:桩顶以下72.99m-73.45m混凝土芯1/3夹泥。

ZK4:桩顶以下70.69m-71.05m混凝土芯1/3夹泥,71.05m-72.22m漏空,72.22m-72.46m混凝土芯1/3 夹泥72.46m-73.89m沉渣。

声测结果在桩顶以下70.0m至桩底严重缺陷，且在6个测点反映都很强烈。

1.2 6桩

抽芯结果：桩端持力层为弱风化花岗岩。

ZK1：桩顶以下57.66m-60.00m混凝土芯大量夹泥，钻进时孔内大量涌砂，无法继续钻进。

ZK2：桩顶以下73.9m-74.5m混凝土芯1/3夹泥。

ZK3：混凝土芯基本完整，桩底少量夹泥。

ZK4：桩顶以下73.0m-74.5m漏空。

结果对比：声测结果桩顶以下57.5m-62.0m缺陷较重，且在6个测点均有反映。

1.3 基桩缺陷要点简述

根据超声波无损检测结果及对19号墩5桩、6桩作抽芯检查的结果来看：19号墩5桩、6桩除6桩在ZK1芯孔桩顶以下57.66m-66.00m发现较严重缺陷外，其严重缺陷主要集中位于孔底。为了更进一步弄清情况，为注压浆提供条件，先对芯孔进行压水试验，结果显示：ZK3号孔封闭独立与其它孔不连通；ZK1、ZK2、ZK4号芯孔在桩底相互连通，且ZK1与ZK4号芯孔在非桩底处连通，ZK2和ZK4号芯孔在桩底连通；19号墩5桩的芯孔连通情况：ZK1号芯孔封闭独立，其它3个孔在桩底相互连通。由此可见其结果与超声波检测基本吻合。为了进一步弄清孔底连通情况，还利用芯孔进行了压水试验来验证。

2 补强方法

高压水旋喷切割、气举排渣、高压旋喷注浆、注压浆法即利用高压泵产生高压水喷射流，对缺陷段进行高压水喷旋切割清洗，再采用气举法将被切割剥落的泥砂排出，形成缺陷段内的空体，然后再采用注压浆，向空体内注压入高浓度水泥浆液，经填充凝固以达到补强的目的。

3 施工流程

3.1 5桩

施工准备→技术交底→高压射水清洗→自检及监理检查→超声波无损检测→孔口管埋设→水泥浆拌制→旋喷注压浆→关闭阀门稳压→水泥浆凝固硬化→拆除孔口管→超声波无损检测→竣工及资料整理。

3.2 6桩

施工准备→技术交底→超声波无损检测→桩周钻孔→旋喷形成幕墙→ZK1号孔复钻至孔底→高压射水清洗→气举排渣→自检及监理检查→超声波无损检测→孔口管埋设→水泥浆拌制→旋喷注压浆→关闭阀门稳压→水泥浆凝固硬化→拆除孔口管→超声波无损检测→竣工及资料整理。

4 施工步骤

4.1 5桩以现有的芯孔作补强孔

因其有3个孔于桩底连通，基本覆盖了整个桩缺陷范围，无论是清洗排渣，还是注压浆，都有能形成连通循环的回路；6桩也利用现有的孔作补强孔，但ZK1号孔尚未于桩底终孔，在桩周帷幕形成强度后钻至桩底，按5桩的情形办理。

4.2 施工要求

1、清洗及气举排渣机械设备应完好无损,以确保施工效率和效果。

2、清洗时应注入洁净的清水,保证清洗时水压＞15.0MPa，切割时水压＞25.0MPa,同时应有足够的清洗时间.注意事先应对水压表加以校对,以保证水压的可靠。

3、清洗时,对相互连通的芯孔应依次注水孔、出水孔、出渣孔进行轮换,以利清洗和排渣。

4、高压旋喷切割及气举排渣一般要求达到循环液变清(无细粉砂)为止。

4.3 超声波无损检测

现场确定孔底清洗排渣完成后,将芯孔中注满清水,而后从芯孔中放入探头作超声波无损检测,以现有声测管和芯孔作为声测通道分2组进行,有问题部位加密至10cm一层,检测结果作为日后检查对比分析,同时对清洗情况进行判断分析,如若孔内仍有杂物,应重新清洗并采用定向喷射的方法清洗直到彻底清洗干净为止。

4.4 孔口管埋设

桩顶面孔口周围要凿毛,各补强孔均要埋入钢管,长度≮0.8m,阀门出桩顶高度≮0.3m,并用水泥砂浆封堵牢靠,注意管孔不能堵塞,并要求其在承受强度达到3MPa时不泄漏,管顶装好阀门开关以作为注压浆时关闭蹩压之用。

4.5 浆液配制

采用42.5R普通水泥配制,注压浆水灰比采用0.40-0.45,注压浆之浆液掺入0.3%-0.5％高效减水缓凝剂和微膨胀剂,以确保固结体28天龄期强度达到C25以上,桩周外高压旋喷注浆水灰比采用1.0，桩周外高压旋喷注浆液掺入0.3%-0.5％的高效减水剂.各种外加剂的掺入量应由试验确定,并事先作好水泥浆配合比选择试验。施工时,水泥浆应搅拌均匀,并经过筛网过滤,以防堵孔。

4.6 注压浆施工

注压浆采用单孔注压浆和多孔联合注压浆法,连续进行一次完成.选择连通性较好的一个孔作为压浆孔,其余孔为排浆孔.首先将注压浆管下入注压孔内,然后从注压浆管内注入预先配制好的浆液,替换出缺陷段内及各孔内的清水.待排浆管排出的浆液比重与注入浆液比重一至后即可改为压浆.压浆时首先关闭出浆各孔口开关,并继续往注浆孔内压浆,当孔口压力达到0.5MPa以上并稳定10min后,即可结束压浆。注压浆时,注意保证浆液的排出循环时间.事先应校验压力表,以保证压力足够和有效.还应保证管道的密封性,泵送浆液时应连续均匀,严防空气进入,并抽样试件,每孔至少3组并做好施工记录。

4.7 施工参数(见表1)

表1

参数

工艺

泵压

喷嘴

旋转

速度

提升

速度

空气

压力

气量

水（浆）

排量

备注

MPa

个

R/min

cm/min

MPa

m3/min

-高压水切割

25-35

<15

>100

必要时可

以定向

喷射

气举排渣

>0.6

>12

>100

注压浆

0-0.1

20-30

高压喷旋注浆

20-25

15-20

5 19号墩6桩57.50m-62.00m缺陷段补强措施

19号墩6 桩除桩底存在缺陷外尚在桩顶以下57.5m-62.0m范围存在较严重缺陷,从芯样情况看,似有地下承压水冲洗的痕迹.在ZK1号孔钻进时证实缺陷段与桩周土层串通.为防止桩内缺陷段在高压水切割、气举排渣时桩壁坍塌,在桩外约0.25m处施工一高压围幕,以起挡土、止水并提高桩周摩阻力的作用,围幕完成后,桩周缺陷补强则按上述方法进行。

为进一步探明缺陷的范围,保证补强质量,应于帷幕施工前利用抽芯孔或与原声测管配合对桩顶以下57.0m-62.0m段范围内桩身混凝土进行超声检测.并对检测结果加以分析,以便处理完毕后与复测结果对比。

6 结果评定

19号墩5.6桩补强完毕后,利用原声测管对桩基作超声波无损检测(问题桩段加密至10cm一层),并确定取芯检验补强状态。经检测再作评价,并将检测结果与事前及清洗后检测的结果作对比分析,判定补强效果良好.补强经参建各方共同检验认为达到设计要求。

7 质量保证措施

1、施工前应进行详细的技术交底,使所有参与人员做到心中有数,明确各自的责任,工作时得心应手.以确保施工质量。

2、施工时,应小心谨慎.认真操作,严防铁件等杂物掉入芯孔中造成堵塞。

3、帷幕桩钻孔旋喷时,应确保桩位及旋喷高度的准确,同时注意钻身铅直。

4、桩底杂物清洗与切割时,应保证水流有足够的压力和足够的清洗时间,清洗至回水流无杂物和清晰干净时方可认为清洗结束。清洗与切割时,应依次轮流更换进水口及出水口。

5、压浆用浆液应用拌浆机拌和均匀,事先应将拌浆机中杂物清除干净,浆液压注前应用筛网过滤严防堵孔.压浆时应有足够的压力和循环时间.压入浆液的比重与流出浆液的比重相同且等于设计比重点时方可关浆保压。保压时间应足够，压浆应连续进行一次完成。

6、施工时应作好各项记录。

8 安全事项及其它

1、凡是进入施工现场的人员一律要做好劳动保护和培训后上岗。

2、各种机械应处于良好工作状态,电线路应完好和可靠接地,雨天应将电器设备遮盖好。

3、高压水管与旋喷管应有足够强度,严防破损喷液伤人；压力表应校验,确认完好方准使用；拆卸高压管线及泵压突升,应立即放压,查明原因排除故障后才能继续施工。

4、清洗排渣、压浆或旋喷时,应设排放沟,注意浆液不要随意喷出和流淌,以免污染环境。

5、施工现场应挂设安全防护标牌,严禁闲杂人员入内；并有专职安全员在场监督方准施工,以保安全；尽量避免夜间施工,不得已时,应搞好照明。

9 结语

特大桥的大直径深桩基础水下混凝土灌注施工质量受到多方面的因素影响,特别是在有承压水的深桩中,稍有不慎,就会出现漏空、夹砂(泥)等缺陷,但这些缺陷往往是在成桩后检测时才发现。如出现这种缺陷即作废桩,将造成巨大损失；有的缺陷是可以通过上述补强方法处理后来满足设计和使用要求,避免造成巨大经济损失的.这种方法在实际工作中有一定的参考价值。

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