桩身质量缺陷注浆补强加固施工实践

　　1 前言

　　广西某投资发展有限公司拟在玉林市投资兴建中央广场1#楼、2#楼、3#楼和5#楼,其中1#楼、2#楼设计楼高31+1层，建筑占地面积各590.8㎡;3#楼设计楼高27+1层，建筑占地面积526.8㎡;结构为框架结构，基础均采用人工挖孔扩底灌注桩或冲孔灌注桩基础，设计桩径φ1200㎜、φ1600㎜和φ1800㎜，现已完成该广场1#楼(30根)和2#楼(26根)桩基工程施工，其余二幢楼桩基正在施工中。经检测单位检测，发现1#楼的18#桩、23#桩、26#桩和2#楼的1#桩、4#桩存在桩身混凝土离析或桩端持力层以下存在溶沟或溶槽现象，需要进行注浆补强处理，以满足设计要求。受建设单位委托，我院承担该工程桩身混凝土离析质量缺陷和桩端溶沟或溶槽发育的注浆补强处理;经过35天艰苦工作，完成本工程桩身质量缺陷注浆补强处理。本工程桩身质量缺陷注浆补强处理共完成注浆孔25个，钻灌进尺356.50m，注浆消耗水泥约95t，水玻璃约6t;注浆完成14天后，由建设单位委托原检测单位采用高应变测试验证，单桩竖向极限承载力均满足设计要求。

　　2 桩身质量缺陷情况

　　2.1 1#楼部分桩身质量缺陷情况

　　(1)18#桩在5.90～6.30m孔段出现桩身混凝土芯样不连续，呈团块状或砂状，胶结性差，出现混凝土严重离析现象;

　　(2)23#桩在9.10～9.40m孔段发现桩身混凝土芯样不连续，呈团块状或砂状，胶结性差，局部夹杂泥块，混凝土离析严重，且桩端微风化灰岩在9.40～10.60m孔段裂隙发育;

　　(3)26#桩分别在4.38～4.68m和10.00～11.00m孔段出现桩身混凝土芯样呈短柱状、团块状或砂状，胶结性差，表面蜂窝麻面现象严重，出现混凝土局部严重离析现象。

　　2.2 2#楼部分桩身质量缺陷情况

　　(1)1#桩桩端持力层分别在10.20～10.90m、13.50～14.00m和15.29～15.74m孔段存在溶沟或溶槽现象，岩溶发育;

　　(2)4#桩桩底沉渣厚度为0.40m(即11.50～11.90m孔段为充填黄泥)，桩身混凝土与桩端基岩胶结差;桩端微风化灰岩在12.10～12.40m孔段存在溶沟或溶槽现象，裂隙发育。

　　3 桩身混凝土质量缺陷注浆补强加固处理的机理

　　针对本工程桩端持力层以下存在溶沟或溶槽、桩底沉碴超标和桩身混凝土离析等质量缺陷，结合我院现有技术装备，在混凝土桩上钻孔到完整基岩2m以上且超过原检测孔深度2m;钻孔完成后，用BW150/7变量泵提供的高压清水先对桩底沉渣和桩身混凝土夹泥和离析孔段进行高压喷射切割、冲洗，后对桩端以下溶沟或溶槽进行高压喷射切割、冲洗。待桩端以下溶沟或溶槽、桩底沉渣和桩身混凝土夹泥和离析清洗干净后，采取静压注浆方法对桩端以下溶沟或溶槽进行注浆加固、对桩底沉渣和桩身混凝土夹泥和离析进行注浆补强处理，水泥浆液经扩散、渗透、挤密等作用，排除桩端持力层以下溶沟或溶槽内水，与岩石及桩身离析的混凝土粗骨料胶结，形成高强度、低压缩的复合桩体，共同承担上部建筑物载荷。

　　4 桩身质量缺陷注浆补强加固施工技术

　　4.1高压喷射切割冲洗

　　为确保桩端溶沟或溶槽和桩身混凝土质量缺陷注浆加固补强处理效果，应利用检测孔或钻孔，要求钻孔进入完整基岩2m以上且超过原检测孔深度2m;钻孔完成后用BW150/7变量泵提供的压力7MPa、水量150L/min的清水对桩底沉渣和桩身混凝土夹泥和离析孔段进行高压喷射切割、冲洗。高压清水经高压胶管和钻杆及φ3㎜高压喷嘴在桩底沉碴及混凝土离析和桩端溶沟或溶槽孔段进行上下活动和回转，对离析混凝土、沉碴和桩底溶沟或溶槽内流塑～软塑状碎石粘土进行喷射切割，喷射切割下来的粘土、细砂和碎石部分随冲洗液排出桩外，部分落入孔底。待该孔高压喷射切割完后，相继在其余钻孔内进行喷射切割，直到喷射切割完为止。喷射切割时，主动钻具上下提升速度应控制在0.10～0.30m/min，回转速度控制在15～20rpm。冲洗时应当采取大流量自孔底开始进行冲洗，当上返冲洗液返出渣干净、水清为止。

　　钻孔数量：桩径φ1200㎜3个，桩径φ1600㎜4～5个和桩径φ1800㎜5～6个。

　　4.2注浆加固补强方法的选择

　　本工程注浆加固补强采用自下而上、逐段拔管的双液法进行，即待钻孔高压喷射切割冲洗干净后，下入注浆管至孔底，采用BW150/7型变量泵分别抽送配制好的水泥浆液和水玻璃溶液，经高压胶管、注浆管并于孔底混合，形成混合液;混合液在泵压作用下，经扩散、渗透、挤密等作用，充填到基岩溶沟或溶槽中去。当某一溶沟或溶槽注浆段的吸浆量满足设计要求后，将注浆管往上拔0.30～0.50m，再进行上一注浆段的注浆加固处理，直到超过桩身混凝土离析孔段上部1.50m为止。

　　4.3 注浆量的控制

　　注浆量Q可以按下式进行确定：Q=K×V×A×n×α×β

　　式中V—受灌地层的加固体积;K—浆液的损耗系数;K取1.10～1.30; A—受灌地层吸浆量，根据《施工规范》选取;n—受灌地层的孔隙率，桩身混凝土质量缺陷部分取20%，桩端基岩溶沟或溶槽部分取40%;α—浆液结石率，α取0.90～0.95 ; β—有效充填系数，β取0.85～0.95。

　　4.4 注浆压力的选择

　　注浆压力的选择：注浆压力大小，主要与注浆段顶部深度、浆液扩散半径、盖板厚度和地层渗透系数等因素有关。注浆压力的大小理论上可按下式进行计算，并应通过现场试验后确定。

　　P=1/10×βC×γ×Τ+Κ×λ×h，

　　式中P—容许注浆压力(10N/cm2); Τ—覆盖层或盖板的厚度;

　　βC—浆液粘度对水的粘度比，βC值在1～3范围选择;

　　γ—圆砾层之上的覆盖层或盖板的容重，(t/m3);

　　K—与注浆方法有关的系数，自下而上，K=0.6;

　　λ—与砂砾石层结构性质有关系数：λ值取0.5～1.5;结构疏松，渗透性强的，λ取小值;结构紧密，渗透性差的，λ取大值;

　　h—盖板底部至注浆段顶部的深度(m)。

　　本次注浆加固补强施工用注浆压力选择0.80～1.00MPa，实际施工应据注浆实际情况进行适当调整。

　　4.5 浆液的配制

　　水泥浆：采用现场机械搅拌，搅拌均匀。根据桩底基岩溶沟或溶槽和桩底沉渣及桩身混凝土夹泥或离析情况，采用级配的浆液，采用水灰比为：1.5:1;1:1;0.8:1;0.6:1四种级配的浆液四种;同时施工现场应根据地层吸浆量的大小和压力变化及时做相应的调整。水玻璃溶液掺入量应根据受灌地层预计注浆量确定。当溶沟或溶槽内某一注浆段吸浆量超过预计注浆量时，为有效控制水泥浆液的无效扩散半径，适当掺入水玻璃，其掺量为水泥用量的10%～20%。对于桩底基岩溶沟或溶槽的注浆加固处理，应当采用水灰比为： 1:1;0.8:1;0.6:1三种级配的浆液注浆加固处理;对于桩底沉渣及桩身混凝土夹泥或离析等桩身混凝土质量缺陷，应当采用水灰比为：1.5:1;1:1;0.8:1三种级配的浆液进行注浆补强处理。

　　4.5终灌标准

　　(1)当实际注浆量达到设计注浆量的1.2倍，或者地面冒浆;

　　(2)当注浆压力达到设计注浆压力且地层吸浆量30L/h并保持30min;

　　(3)当桩及其上部承台的抬升量超过预计的抬升量。

　　5 施工要点

　　(1)测量跟踪观测：为确保桩端以下溶沟或溶槽和桩底沉渣及桩身混凝土夹泥或离析的注浆加固补强施工安全，避免因注浆引起桩及其周围既有建筑物抬升。在注浆加固补强施工前，应当在距桩10～15m、通视效果好的位置埋桩设点，建立合理的测量控制点和监测网。在注浆加固处理施工过程中，对桩及其周围既有建筑物进行测量跟踪观测，如发现桩或承台抬升量过大，应当立即停止注浆，待查明原因后，采取有效预防措施后再进行施工。桩或其周围既有建筑物抬升量应当控制5㎜/台班，施工期间累计抬升量应当控制在50㎜以内。

　　(2)合理控制注浆量：对于桩底沉渣和桩身混凝土质量缺陷的注浆加固补强施工时,在每一注浆段初始注浆时，应采用稀浆、少掺水玻璃，先让浆液扩散充填，当地层吸浆量达到一定量后逐步采取增加水玻璃用量或浓浆，控制浆液的无效扩散半径，提高注浆压力，使受灌地层得到进一步扩散、渗透、挤密等作用，从而达到提高其承载力的目的。

　　(3)合理控制注浆压力：依据理论计算，本次注浆加固处理的注浆压力为0.80～1.00MPa，实际施工过程中，应依据注浆加固施工实际情况，适当调整注浆压力，避免因注浆压力过大，造成桩及其周围既有建筑物的抬动。

　　(4)冒浆事故的处理：在注浆过程中，当出现冒浆现象时，减少原材料的浪费，应采取间歇性注浆。

　　(5)注浆加固补强措施：注浆加固处理完成后，应及时布孔检测注浆加固效果。如发现某段存在薄弱环节，应及时采取注浆加固补强措施，直到满足设计要求为止。

　　6 结语

　　(1)本工程采用注浆加固补强方法对桩端以下溶沟或溶槽和桩底沉碴及桩身离析混凝土注浆加固补强处理，具有技术可行、操作简单、工程成本低等优点。

　　(2)桩端以下岩溶发育和桩身质量缺陷经注浆加固补强处理后，桩承载力得到明显提高。

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文章名称： 桩身质量缺陷注浆补强加固施工实践

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