桩基缺陷及加固处理的探讨
2015-07-20
1工程地质概况
某拟建大桥场地位于江河面，南岸为一级阶地，北岸为二级阶地，地势抬高较快。其中弱风化砂质泥灰岩为盐渍岩，一般呈灰褐～黑褐色夹白色条纹或白色团块状，中厚层状，节理裂隙发育，岩石较破碎，岩石中含有大量的钙硭硝、硬石膏及岩盐等，局部甚至为纯芒硝、硬石膏及绿化钠晶体。岩石中水平层理较发育，顺层理面泥质含量较高，易击断。全风化层岩性很软，岩芯呈可塑～硬塑粘土夹碎石状，厚0.00～7.60m。强风化层岩性较软，岩芯呈泥夹碎石或碎块状，厚0.00～5.90m。场地内地下水主要是孔隙水（略有承压性）和基岩裂隙水，水量不大，稳定水位为地表下2.35～3.92ｍ。据所取水样水质分析结果及附近建筑经验，可知该地下水对混凝土具弱腐蚀性，为硫酸盐氯化钠型侵蚀性。
2桩基础工程质量复合检测
2.1桩基础类型的选择
2.2桩基工程质量复合检测
（1）桩基工程动测试验
（2）桩静载荷试验
（3）桩身抽芯检测
2.3桩基工程事故分析
分析动测、静载试验和抽芯3种复合检测的结果，结合现场施工记录和地质报告的实际情况，认为造成这2根桩的工程质量事故的主要原因如下：
（1）2-1#桩在荷载加至7560kN时，沉降量骤增，荷载无法稳定，Q-s曲线为陡降形，动测结果判断其桩身在9.00m处存在断裂缺陷。沉降量骤增的原因可能是由于清孔时间过短或孔口泥浆比重没有测量准确（泥浆比重应小1.15），造成孔底沉渣过厚（大大超过规范值50.00mm）；另一个重要的原因是与桩底基岩为白云灰质岩有关，在桩端部位遇到灰岩溶洞时，其桩端沉渣很可能为溶洞积淤涌入造成。
（3）地下水位高、且丰富，导致场地内地下水压高，孔隙水压力不易消散，易使混凝土离析和胶结不良。另外在施工2-1#和11-4#桩基础过程中，浇筑混凝土到9.00m和11.00m左右处突然停电，施工启动备用发电机，浇灌过程中出现问题，最终导致浇筑被迫停止。致使隔水层凝固形成一层硬壳，后续混凝土无法灌入，导致该处有断裂缺陷。
3缺陷桩加固方案及处理效果
为了保证桩基工程质量，根据设计技术要求，对存在质量问题的2根桩进行技术处理，经过分析比较这2根桩的质量事故的类型，决定对2-1#桩先采用高压旋转喷射清除孔底沉渣，再补灌细石混凝土，将桩底充填密实以满足沉降要求，之后采用高压喷射注浆来处理混凝土离析或断裂部位。对11-4#桩采用高压喷射注浆方案处理桩的缺陷部位。
3.1桩底沉渣清除及混凝土的回灌
3.2高压喷射注浆法处理桩基缺陷部位
（1）材料选用与配比
①主材料为525#普通硅酸盐水泥，外检合格；
②掺入化学剂：为了提高处理段的混凝土强度，在水泥中加入2%的NaCl；
③水灰比：0.4。
（2）施工注意事项
①桩上钻孔应穿过缺陷段进入完整段1.5～2.0m，施工中注意孔内水量的消耗情况；
②孔口用水泥封固预埋一根长1.2m、直径73mm的岩芯管，高出桩顶0.4m，且带接箍，养护一周到一定强度后方可使用；
③插入注浆管至距孔底10～15cm，并在预埋管口连接部位安装一个变接头；
④注浆管上部与高压泵车接通。
3.3缺陷桩处理效果
对缺陷桩加固的技术指标要求是：断桩破碎带压浆处理后强度要大于15MPa，而桩底沉渣段处理后强度也应达到15MPa以上。
对2根缺陷桩进行处理后，仍采用低应变法检验加固后的桩身质量，检测结果显示2-1#桩的动刚度（740×107N/m）较大，根据平均波速（C=4350m/s）计算出桩长26.02m，与实际长度一致，可以判断桩身缺陷已修复。由检测数据计算11-4#桩的桩长为28.07m，也与实际桩长一致，表明桩身修复后完整性较好。再对这2根桩进行第2次静载荷试验，测得2-1#桩极限承载力为8150kN，比第1次静载试验的极限承载力提高22.2%，累计沉降值为21.2mm。测得11-4#桩极限承载力为8120kN，承载力提高4%。这表明桩底沉渣的清除及回灌混凝土法和对桩身缺陷段采用高压注浆的方法是合理有效的。
4结论
（1）利用静载、动测和抽芯试验等方法复合检测桩的工程质量是可行的，但是静载试验应当结合场地内地质资料、施工记录以及设计要求，有目的地抽选试桩，做到有的放矢。
（2）钻孔灌注桩在钻孔完毕后要及时清孔，务必清理孔底沉渣至符合桩基规范要求。
（3）在浇筑混凝土过程中，应当积极采取应急措施，以确保混凝土一次浇筑成功。
（4）采用高压喷射注浆法将浆液渗入桩身裂隙中，来处理桩身混凝土离析、断裂或胶结不良等缺陷以提高桩身完整性，其效果良好。采用高压旋转喷射气流清除孔底沉渣，及时回灌混凝土处理桩底沉渣过厚的措施得当，使桩基沉降量能满足设计要求。
