灌浆法补强冲孔灌注桩的应用

　　1 前言

　　冲孔灌注桩适用于粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层，并能穿透旧基础、建筑垃圾填土或大孤石等障碍物。冲孔灌注桩基础以其承载力高，沉降小，经济，施工方便，冲击能力大，穿透力强等优点被广泛应用于建筑、桥梁等工程领域。但灌注桩属于隐蔽工程，且影响灌注桩施工质量的因素很多，质量事故时有发生，主要质量缺陷类型有三方面[1]：①桩身混凝土胶结差，出现蜂窝或孔洞，甚至结构松散;②桩基持力层强度不足，造成桩基产生刺入破坏和沉降过大;③持力层底出现软弱下卧层，使桩基产生过大的沉降。这些缺陷影响了灌注桩承载力的发挥。本文结合实际工程案例，着重介绍了高压灌浆法补强冲孔灌注桩的应用，为类似工程提供借鉴。

　　2 灌浆补强法

　　2.1灌浆补强法的工作机理

　　桩身灌浆是在灌浆压力作用下，水泥浆液通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，对桩周及桩身蜂窝、空隙充填，形成脉状结石体，从而提高桩侧摩阻力及桩身混凝土密实度;桩端灌浆通过浆液对沉渣、软弱夹层的置换、挤密和固结作用，形成浆液、土和沉渣的结石体，并在不断的外力(压浆机压力)作用下挤压紧密，从而改善或消除桩底沉渣对端承力发挥的不良影响。

　　2.2灌浆补强法的适用条件

　　灌浆补强法在处理桩身局部性的混凝土缺陷，如局部粗细骨料胶结不紧密而形成的蜂窝与离散，以及桩底沉渣过厚或持力层性能较差等质量缺陷时较为有效，该方法还具有成本较低、速度较快的优点。

　　2.3灌浆补强法的工艺流程

　　造孔(可利用抽芯孔)→高压水洗孔→灌浆管埋设→压水试验→制浆→灌浆→达到设计预定灌浆量和终压→封孔→钻孔检验。若检验合格，结束该桩补强加固;若不合格，重复上述步骤直至合格为止。

　　3 工程实例

　　3.1 工程概况

　　本工程建筑平面尺寸为84mX35m，主体结构为四层钢筋混凝土框架结构，屋盖为轻钢屋盖，附属用房结构为单层轻钢结构。本工程为生产车间，各楼层布置各类设备，设备最大重量为78t。为满足本工程车间内部精密设备的正常使用，需严格控制结构的沉降。

　　3.2 工程地质条件及桩基选型

　　根据地质勘查报告，及现场人员反映的该场地的历史成因及现场断桩情况推测，该区域地层很不平整，岩层发育不完全，管桩在穿过软弱覆盖层后直接进入微风化或中风化岩而没有“缓冲层”，地层可能存在“上软下硬、软硬突变”的现象。因此，预应力管桩在此工程地质条件下不可行[2]。而冲孔灌注桩能满足该类工程地质条件的要求，且较为经济。设计采用桩径为1000mm、1200mm、1400mm三种，桩端支承于完整的中、微风化花岗岩，桩身混凝土强度等级为C30。

　　3.3 桩基检测结果

　　冲孔灌注桩施工完毕后，根据规范[3]进行检测，经检测，本工程79根冲孔灌注桩中，有26根桩存在质量缺陷，如图1、图2所示。

　　分析桩基发生质量缺陷的原因，主要在以下几个方面：

　　图1 42#桩桩身缺陷

　　1)施工操作不规范。由于施工时适逢雨季、抢工程进度等原因，有些施工操作未能严格按设计要求执行。

　　2)该场地与相邻近的场地地质条件差别较大，且可能存在较大孤石;

　　3)该场地地质复杂，出现较厚微、中风化岩夹杂强风化、粗砂等软弱夹层等情况。

　　图2 57#桩桩桩端持力层性状

　　根据上述检测结果，需对该工程桩基进行补强处理。

　　3.4 灌浆补强

　　根据灌浆补强法的适用条件，选取桩身混凝土存在振捣不密实的蜂窝、离析无胶结或强度不足、桩底部沉渣或持力层性能缺陷的11根桩进行灌浆补强处理，补强技术要求如下。

　　①采用高压泵灌注水泥浆(用42.5R水泥，水灰比：0.4以下，内掺固含量20%的聚羧酸盐减水剂和水泥的0.7%)进行补强，或LB-91改性环氧浆(在超细水泥浆无法灌进的情况下采用)进行补强。

　　②每桩灌浆孔不能少于三个，原有抽芯孔可以用作灌浆孔。

　　③注浆孔成孔后马上用单管高压旋喷机喷高压水循环冲洗(水压力为20~25MPa，桩端补强时水压力为23~25MPa)，将孔内的淤泥、砂土、杂质等冲洗出孔外，并尽可能将各注浆孔冲至连通。

　　④桩身补强注浆孔冲洗达到要求后，单管高压旋喷机改为喷水泥浆(水泥浆内掺聚羧酸盐减水剂)，每孔补强位置均要求上下喷一次(浆压力为20~22MPa)。

　　⑤喷浆完成后马上用150泵进行稳压循环注浆(浆液同上)，注浆稳定压力为2~3MPa，稳压时间不能少于1小时，桩端补强时注浆稳定压力为3~5MPa，稳压时间不能少于2小时稳压过程中记录好压力和吸浆量变化情况。

　　⑥灌注改性环氧施工时，若单桩注入量太大或超过1000kg时，则要停止注浆，查找原因，更改补强方案。

　　⑦当各孔间能够循环串浆、压力能够稳定且吸浆量不再发生变化时，则满足注浆补强要求，龄期灌14天后进行抽芯检验补强效果。

　　3.5 灌浆补强结果

　　经灌浆补强龄期14天后进行抽芯检验补强效果，部分补强后抽取芯样如图3。

　　图3 57#桩补强后芯样

　　对比检测抽芯情况可知，冲孔灌注桩经灌浆补强后，高压水泥浆通过灌浆孔填充了桩身蜂窝及空隙部位并形成脉状结石体，提高了桩身混凝土的抗压强度及桩身的承载力;桩端灌浆完成了对软弱夹层的置换、挤密和固结作用，形成浆液和土、沉渣的结石体，达到了设计要求。但对一些桩身破碎严重、桩端出现夹层较多的桩，该补强效果不理想，这类问题桩需采用其它的加固方式。

　　综上所述，成功经过灌浆补强的桩，能够满足设计承载能力的要求，达到了预期的效果。

　　4 结语

　　通过实际工程应用，得到以下结论：

　　1) 灌浆补强法在处理桩身局部性的混凝土缺陷以及桩底部沉渣时效果明显;

　　2) 灌浆前保证灌浆孔之间的疏通及缺陷部位与灌浆孔的疏通将直接影响灌浆补强的成败;

　　3) 灌浆补强法具有良好的经济效益。

　　参考文献

　　[1] 林本海，容柏生. 嵌岩灌注桩事故类型分析和处理方法研讨[J]. 建筑结构学报， 2002，23(4)：55-58，64

　　[2]王离. 讨论不宜应用预应力管桩的工程地质条件[J]. 混凝土与水泥制品， 1995，1(1)：27-33

　　[3]建筑桩基检测技术规范(JGJ 106-2003)[S]. 北京：中华人民共和国建设部，2003

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文章名称： 灌浆法补强冲孔灌注桩的应用

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