钻孔灌注桩质量检测与修补技术的应用

罗登华

摘要：钻孔灌注桩越来越成为桥梁基础的主要形式，钻孔灌注桩基础可适用于各种地质情况，地层的松软都可实用，而且为提高单桩承载力、桩长和桩径有越来越大的趋势，其质量将直接影响上部结构乃至整个桥梁的安全。由于桩基是隐蔽工程，施工时存在不可见性，所以极易导致质量事故的发生。因此对钻孔灌注桩进行质量检测与质量修补技术具有极其重要的意义。

关键词：钻孔灌注桩；施工过程；质量检测

1 工程概况

某高速公路前的立交桥，桥梁下部结构采用钻孔灌注桩基础，为单排4根桩，分左右幅两个承台，承台上设计为“T”形墩，本墩为柔性墩设计，上部为空心板梁形式。其中1号墩桩长48 m，直径1 500 mm，承载力为6 600 kN。前庄分离立交1号墩左2号钻孔灌注桩采用自拌混凝土，强度等级为C25，每立方米混凝土配合比为：水泥357 kg，黄砂782 kg，碎石1 037 kg，水189 kg，外加剂1.785 kg。于2008年6月17日施工完成。2008年该市的检测中心采用超声波法检测，发现该桩在距离桩顶上部约20 m～22 m段声测波形出现明显异常，因此对该桩进行进一步取芯检查，取芯均匀布设了4个芯孔，所取芯样反映该桩在该段混凝土质量确存有不同程度的缺陷问题，具体结论为：1）本次取芯检测均匀布设了4个钻孔，其中，QXD-1点、QXD-2点、QXD-4点芯样完好，QXD-3点芯样在20 m～22 m之间较大范围存在破碎并夹泥的质量问题；2）从所取4个孔芯样的质量整体分析认为，此桩存在非全断面性缺陷，缺陷位置处于20 m～22 m之间，类型为混凝土蜂窝中夹有泥砂。

2 检测原理及方法

2.1 孔深测量

滑轮装在由二条铝合金槽钢组成的井口支架上，电缆每移动 1 m，滑轮相应转动三圈。滑轮上安装的深度传感器（光电脉冲发生器）随着滑轮一起转动，并产生 3 600 个深度脉冲信号传送到微处理器作采样脉冲，同时通过串行接口到上微机作深度显示。

2.2 孔径测量

原理：采用井径仪进行测量钻孔井径，当仪器下井提升测量时，四条测腿末端紧贴井壁，随着井径的大小改变测点电位差，经系统标定后，得到钻孔全孔井径。方法：采用接触式方法测量，利用四条测量腿紧贴井壁，将两个正交方向上孔径变化的平均值反映出来。测量腿由弹簧支撑着，下放时测量腿置于开腿盘中被束缚住，到了孔底，抖动一下电缆，利用泥浆的反作用力将开腿盘拉下，测量腿在弹簧的作用下弹开直至井壁，测量腿随电缆提升而沿井壁作向上运动，孔壁直径的变化带动测量腿倾角的变化，其变化由传感器变成电信号，电缆每移动2.5 cm下微机作一次采样，通过串口送上微机处理。

2.3 沉渣测量

原理：沉渣测量采用棒状梯度微电极系。利用电极系自重及重力加速度将其插入孔底原始地层，然后根据孔液、沉渣及原始地层之间的电阻率变化值，求出孔底沉渣的厚度。方法：沉渣探管下到孔底后，将绞车减速箱与齿轮脱开，用手摇柄绞上几m，然后松手让探管自由下落，穿过沉渣层抵达原土层，将松弛的电缆收紧，做好测量准备，缓慢地用手柄绞电缆，提速约 1 m/min，间隔 2.5 mm采样，在探头通过沉渣界面时，电场会发生畸变，沉渣曲线会跳变，可根据跳变曲线的拐点估算出沉渣厚度。

2.4 垂直度测量

原理：测斜工作是根据铅垂原理测量顶角，若井轴与仪器铅垂线有夹角，此夹角就是钻孔倾斜的角度，经机械转换，将倾斜的角度转换为电位差，在刻度盘上便可以直接读出钻孔的倾斜角度。方法：采用 JJM- 1 型高精度数字测斜仪，该仪器传感器采用液体摆，稳定可靠，可将数字信号直接上传至计算机。由于井下仪器其探管外径只有54 mm，有时满足不了 1/100的精度要求，根据这一特定的要求，设计了φ200 mm（大孔径桩孔配φ420 mm）扶正圈，可根据设计孔径和设计孔深两个指标来选择扶正圈。测量时采用点测，每5 m或10 m采一次样，测量结束后计算机可计算出偏心距、垂直度。

3 实例的质量检测问题及修补方案

3.1 工程问题分析

依据1-Z2号基桩超声波检测和取芯确认结果可知，该桩为非全断面性缺陷，缺陷部位存在于20 m～22 m段，类型为混凝土蜂窝中夹有泥砂。根据我们近年来针对钻孔灌注桩缺陷处理经验认为：1）1-Z2号桩为非全断面性缺陷，仍保持着大部分混凝土连续，缺陷度位于桩体中部，该处混凝土抗压和抗弯安全要求已有所降低，加固处理后应该可以满足使用要求；2）缺陷类型为蜂窝中夹有泥砂类，通过在缺陷部位均匀布设的孔道中进行高压水旋切能达到置换目的，可以采用桩体内置换补强的方法进行加固处理；3）超声波和取芯检测方法不能知道是否存在钢筋漏筋现象，为避免钢筋锈蚀保障耐久性能，可以在缺陷严重的QXD-3点附近的桩体外侧进行旋喷压浆措施处理。

3.2 桩基础加固方案

安排有资质和实施经验的队伍对本桥1-Z2号灌注桩进行加固处理，实施过程中采取信息化施工，发现与检测结果不同的异常情况几方及时会商，完善加固方案，以尽可能达到较理想效果。其一，钻孔。先充分利用已有桩体5个钻孔作有加固处理通道（A，1，2，3，4点，B点没有钻孔到位），钻孔孔径91.0 mm，孔深25.0 m（桩身异常段以下3 m，以保障缺陷段上下部位的有效嵌入深度），孔位设置为：桩中心1个，另在钢筋笼内侧呈四边形均匀分布的4个钻孔（见图1），缺陷部位如不能做到有效覆盖仍可以增加孔道。

其二，清孔。在钻孔孔道中，采用30 MPa高压清水泵通过钻杆端处的喷孔进行旋喷，由底向上逐段旋切夹泥和混凝土松散部位，置换清孔，直至孔口无钻渣和混水排出，如桩所取四孔缺陷段局部问题较严重，清孔后各孔可能会出现相互连通现象，但不会影响处理效果（见图2）。

其三，置筋。提出钻杆，在孔内放入2根长8.0 m（保障缺陷段上下各嵌固3.0 m）的22钢筋与1根长26 m的中下部打了花眼（花孔间距为0.5 m）的20镀锌管绑焊在一起沉至孔底（见图3），其余各管按以上程序逐次下放钢筋束及注浆管处理；然后在各钻孔内分别填入规格1 cm～1.5 cm的瓜子碎石，边填石子边轻敲镀锌管，以使石子下沉并充实至缺陷部位，振捣密实，直至填到孔口处。

其四，压浆。利用压浆泵通过20镀锌管进行孔道压浆；注浆水泥为强度42.5 MPa的普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4～0.5，掺少量膨胀剂，注浆压力0.5 MPa～0.8 MPa，压浆至孔顶溢出浓浆，各孔依次分别压浆。其五，体外加固。考虑到该桩QXD-3点附近有可能存在漏筋夹泥现象，仅桩体内加固处理，可以做到上下做桩体断面的刚性连接，但不能保障到钢筋笼的混凝土包裹，会影响到桩体混凝土的耐久性能，可以再采取钢筋笼外侧旋喷压浆措施，一方面通过扩大桩径的方法来提高桩周摩阻力，另一方面保障钢筋笼的水泥包裹。具体方法为：在QXD-3点附近桩体外侧20 cm～30 cm处均匀布设2个～3个旋喷钻孔，采用旋喷压浆，自下而上施工，處理深度范围保障有效覆盖桩基缺陷段，旋喷压力为30 MPa左右，注浆水泥采用42.5 MPa的普通硅酸盐水泥。

4 结论

本文结合重庆市一座桥梁桩基础检测及修补处理工作，对检测和修补技术进行了系统分析，一般情况下，桩基础的施工过程中经常会出现各种问题，从而影响桩基础的质量和使用性能，在进行此类工程施工过程中要特别注意对施工质量的控制和检验。对于检测发现质量问题的钻孔灌注桩采用修补技术进行处理，既缩短了工程工期，又大大节约工程成本，是一种十分合理的桩基加固处理方法。

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