浅谈某工程冲孔灌注桩质量缺陷处理技术

秦辉虎

(中铁二局集团建筑有限公司，四川成都610031)

1 冲孔灌注桩质量缺陷处理技术概述

冲孔灌注桩因承载力高，适用性好等特点，应用已经非常广泛。在施工过程中，由于施工管理不到位、操作人员素质参差不齐和地质复杂等种种因素，容易出现桩身离析、桩身夹泥、桩底沉渣和桩底持力层遇软弱夹层等质量缺陷。处理这些质量缺陷的方案有接桩、补桩、补强、扩大承台等方法，经过对加固工期、成本和质量缺陷的具体情况分析对比，冲孔灌注桩质量缺陷采用二重(气压、水压)高压旋喷钻机，通过高压清洗、切割缺陷部位的离析、夹泥混凝土、桩底沉渣和持力层的软弱夹层，再下注浆管、填充细石、封孔、高压注入复合注浆液，使缺陷部位形成整体，经小应变、钻芯、静载三项检测验证，既能满足设计要求，又能满足工期要求，同时又能降低加固成本。

2 福建某工程概况

福建某工程5号楼、6号楼、7号楼、9号楼主楼冲孔灌注桩共472根，桩径900、1 000、1 100、1 200 mm四种，单桩设计承载力依次为5 000、5 600、6 300、7 100 kN，桩身设计混凝土强度C35P6。在进行单桩竖向抗压静载试验时发现桩基沉降量超标，不符合设计要求，为查明承载力不足原因，对其472根冲孔灌注桩全部进行钻芯检测。钻芯结果显示承载力不足主要是因为桩底沉渣过厚及桩底离析，其次为桩身离析、夹泥。

该工程共处理质量缺陷桩13根，具体分布详见表1。

表1 福建某工程冲孔灌注桩工程桩质量缺陷统计

3 质量缺陷处理施工方案比选

冲孔灌注桩根据发生质量缺陷的不同情况，补强的方案有接桩、补桩、补强、扩大承台等较多方法。结合本工程实际，经过对加固工期、成本和质量缺陷的具体情况分析对比，处理该工程质量缺陷施工方案采用：二重(气压、水压)高压旋喷钻机，通过高压清洗、切割缺陷部位的离析、夹泥混凝土、桩底沉渣和持力层的软弱夹层，再下注浆管、填充细石、封孔、高压注入复合注浆液，使缺陷部位形成整体，并经小应变、钻芯、静载三项检测验证，满足设计要求。

施工工艺流程见图1。

图1 缺陷桩处理施工工艺流程

4 操作要点

4.1 钻孔

(1)桩径<φ1 200的桩，布置1个注浆加固孔；

(2)桩径为≥φ1 200的桩，布置2个注浆加固孔。

注浆孔可以利用已有的取芯孔，不足设计要求的应增加钻孔。钻孔采用地质钻机进行，钻头选用φ110金钢石钻头，钻孔直径不应小于φ110。所有的钻孔深度均应进入缺陷段底部以下不少于800 mm。为保证工程处理质量，可根据桩身、桩底缺陷程度和部位情况适当增加钻孔。根据钻芯结果，做好每一根桩缺陷段部位的缺陷程度、深度及在具体桩位分布记录，为后续洗孔、下注浆管、注浆先后顺序提供判别依据。

4.2 洗孔

采用二重管高压旋喷设备对桩身、桩底缺陷段进行高压洗孔，洗孔时，采用自来水，水压力不低于20 MPa，最高达30 MPa，气压0.2～0.5 MPa，提升速度为6 cm/min，在缺陷段中进行多次反复清洗，每个钻孔清洗时间根据现场而定，以洗至孔口返出的水由混浊变为较清的水为准(允许含有砂粒)或桩底采用清洗钻机的钻杆下至桩底记录桩底至桩顶的钻杆长度，30 min后再次下钻机钻杆至桩底，当前后两次的桩底至桩顶长度无变化时，即为桩底清洗合格。洗孔范围为缺陷段上下300 mm范围或桩底沉渣底部以下500 mm为准。

4.3 注浆管制作、埋管

花管制作：每根注浆管底部0.5 m范围内加工成花管(也称注浆器)，即在该段钻3～4对共6～8个小孔，孔径为φ6～φ8 mm，相互交错布置，孔口毛刺应钢锉或角磨机磨平。花管全长用胶布缠绕密封，再用胶皮、铅丝包裹扎实。

注浆管埋设：每根桩的注浆孔全部清洗后即可埋管，根据桩身缺陷部位、数量及缺陷程度埋设一根或多根DN32注浆花管(仅桩底有缺陷时埋设1根注浆管；桩身有缺陷时，在缺陷位置增设1根注浆管；当缺陷段超过1 m时，应在缺陷段每间隔1 m埋设注浆管，每个钻芯孔预埋注浆管的数量不大于3根，当缺陷段(桩身断桩、桩底沉渣)较长超过1.5 m时还要增设钻孔)。埋设最深的注浆管应下至注浆加固段以下300～500 mm为准，每个孔同时埋设一根长度为1.0～1.5 m的DN32短注浆管(返浆管)。

4.4 填孔

洗孔后应及时埋设注浆管，并在孔底至封孔段底部整个范围内填入5～10 mm粒径的碎石砾料，采用附着式振捣器与注浆管捆绑开启振捣器时分多次投入骨料，直至骨料填充至桩顶以下600 mm处稳定不再下沉。

4.5 封孔

采用水泥砂浆进行封孔，封闭厚度不小于600 mm，封闭水泥浆的水灰比为0.6∶1，并掺入0.05%的三乙醇胺早强剂。

4.6 注浆

(1)注浆材料及配合比：采用复合水泥浆，水泥采用P.O52.5R普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6～0.7∶1，水泥浆中应掺入0.05%的三乙醇胺早强剂，2%的TW3高效早强减水剂，0.01%的铝粉膨胀剂和8%的活性硅粉。

(2)注浆压力：3.0～6.0 MPa。

(3)注浆液制备:在制备浆液搅拌桶上部设置网目6.4×6.4筛分器，依次加入水泥、注水、硅粉、外加剂充分搅拌，每盘水泥浆搅拌1～3 min。然后从制备浆液搅拌桶末端设置6.4×6.4筛分器盛入注浆搅拌桶。

(4)注浆量：根据图纸交底时要求，详见表2。

表2 钢筋混凝土灌注桩注浆统计量表

(5)注浆顺序：注浆处理顺序，应先对缺陷较大的桩位及密集部位的桩先行注浆。首先通过最底部注浆花管进行桩底注浆，注浆时，返浆管的管口流出纯水泥浆时，即可将返浆管关闭，当所有返浆管关闭后，加压注浆，当注浆压力提高到3.0 MPa或以上，吸浆量下降即可终止注浆。当可灌性较好时应采用间歇注浆，间隔时间为30 min。

(6)注浆应对同一根桩的各注浆导管由深部至浅部依次实施注浆。

(7)注浆原则：以可注入为准，尽可能采用浓浆，采用“注注停停”的间歇注浆方式，有利于定量水泥浆留驻桩底，提高桩底持力层承载力。

(8)注浆终止条件：①注浆量和注浆压力达到设计要求；②注浆总量达到设计值75%，且注浆压力达到或超过设计值；③桩周冒浆；满足以上条件之一时就可结束注浆。

(9)注浆过程中在注浆搅拌桶中随机抽样制备试块，试块分三种试块，分别是纯水泥浆液试块、砂砾盛入试模中浇入注浆液试块(净浆)、砂砾充分搅拌注浆液试块，同时三种试块分别制作标准养护(一组)和模拟桩基潮湿环境同条件(两组)两种试块。

5 质量控制

(1)开工前详细了解施工方案设计的有关技术要求和工艺参数，做好技术交底工作。严格按方案设计要求及有关规定进行施工。

(2)根据钻芯检测结果，应认真区分每一根桩的缺陷程度、部位、数量，同时每一栋楼缺陷桩的分布，原则上一栋楼缺陷桩的清洗顺序依次为桩位最深、缺陷最大的桩及周边相邻桩先行清洗，缺陷较大的桩清洗完成后经验收合格方可进行下一道工序，并立即组织下注浆管。

(3)二重管高压旋喷洗孔是补强加固的关键工序。通过高压水冲刷、切割，不但可将缺陷段的泥质或桩底沉渣洗净，扩大加固范围，还可提高浆液的可灌性及固结体的质量，提高置换率,使注浆后的桩身完整性及桩基承载力得到进一步的提高。要进行反复、多次清洗，严格以孔口返回清水为止(允许含有砂粒)或桩底采用清洗钻机的钻杆下至桩底记录桩底至桩顶的钻杆长度，30 min后再次下钻机钻杆至桩底，当前后两次的桩底至桩顶长度无变化时，即为桩底清洗合格的标准。

(4)浆液制作：严格按配合比准确下料，是确保注浆效果的关键，因为浆液加入铝粉膨胀剂可提高注浆体的密实度，而浆液加入活性硅粉可以提高水泥浆固结体的抗压强度，浆液原材投入前和盛入注浆搅拌桶前均应筛分，以免堵塞注浆管路。

(5)注浆前，应按照洗孔顺序中的要求，先对桩位最深、缺陷较大的桩及缺陷桩位相对集中的片区进行先行注浆，注浆前先对注浆管进行疏通清洗，同一桩位不同深部的缺陷应由深部至浅部缺陷依次注浆。注浆过程不能随意注浆。

(6)注浆：严格执行注浆标准：①终压大于初压0.5 MPa以上；②吸浆量下降；③达到设计注入量；④间歇时间≥注浆时间。过程应密切关注注浆部位桩及相邻桩的桩位注浆液溢流及上浮情况，以便对改桩进行往复多次注浆依据。

(7)注浆过程中应随机取样纯水及浆液试块(净浆)、砂砾盛入试模中浇入注浆液试块、砂砾充分搅拌注浆液试块。为后期验证工程处理后桩身净浆、混凝土强度评定及单桩承载力检测龄期提供依据。

(8)注浆作业是一种隐蔽工程，必须及时、准确地做好现场施工记录；注浆作业时应有建设单位、监理单位等有关人员在场监督与指导。注浆时应根据实际，及时调整工艺参数，注浆应进行动态调控。

(9)实行工序管理：以质量管理为中心，按前述的工艺流程，对各道工序实行质量控制，按现行施工规范严格把关，实行事先指导，中间检查，事后验收的“三环管理”，尤其对高压水洗孔、制浆、喷浆、注浆等主要工序进行强化管理。推行全面质量过程管理控制，并及时配合建设单位、现场监理做好隐蔽工程的旁站见证。

6 处理效果

通过小应变、钻芯、静载三项检测验证，处理完成的桩全部满足设计要求。

目前，5、6、7、9号楼主体结构施工至6层，沉降观测报告显示各单位工程沉降均匀，沉降量仅1～3 mm。

7 安全措施

(1)施工前必须对施工人员进行技术交底及入场安全教育工作。每日上班前为工人做班前安全教育工作。严格执行安全操作规程，坚持持证上岗制度。现场工作人员必须坚守岗位，不准串岗。

(2)现场设置专职安全检查员在施工前和施工中进行检查，发现问题及时处理。

(3)施工用电按照JGJ 46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》要求编制临时用电施工组织设计，并严格执行。

(4)机械设备操作人员对机械的传动装置、制动装置进行日常检查和保养。每台班开工前及收工后，及时检查桩机配电箱、电缆、卷扬机、钢丝绳及连接处等部位，发现问题及时处理，并作好交接手续。桩机的螺丝、销扣要每周普检一次，如有松动、损坏、不灵要及时修复或更换。

(5)高压泵司机和钻机司机、浆液搅拌组要密切联系配合协作，一但某部发生故障，应及时联系停泵、停机，及时排除故障，维修好后方可继续作业。

8 结束语

福建某工程冲孔灌注桩质量缺陷处理技术，既满足了设计和技术要求，又满足了工期要求，有效地缩短了加固处理工期，保证了工程质量及安全，降底了桩基加固成本，值得推广和应用。

[1] GB 50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]

[2] JGJ 55-2011普通混凝土配合比设计规程[S]

[3] GB 50119-2003混凝土外加剂应用技术规范[S]

[4] 福建省DBJ 13-77-2006混凝土外加剂应用技术规程(建设部备案号：J 10892-2006)[S]

[5] 福建省DBJ 13-28-1999基桩钻芯检测技术规程[S]