某码头工程基桩缺陷复合检测及其加固处理方法

付烨，尹皓，陆伟忠，李祖胜

（1重庆市建筑科学研究院，重庆 400020；2上海三航奔腾建设工程有限公司，上海 201900；3中国核工业建峰化工总厂，重庆 408601）

1 工程概况

重庆某集装箱码头位于长江边上，该工程为框架结构，其中A-10#基桩设计为嵌岩桩，桩直径为2.2m，桩长为24.3m，主筋保护层厚度为0.1m，采用水下灌注施工和浇筑工艺，混凝土等级为C30，在枯水施工季节基桩距离长江水最近距离为2m左右，地勘报告显示该桩在标高140.4～131.16m为填方及砂卵石层，标高131.16m以下均为较为完整强风化页岩。

该桩在浇筑混凝土到一半时，因出现水泥供应问题，中断了4h，重新恢复浇筑混凝土时出现堵管现象，遂采用提管排堵，考虑到该处理方式可能给该桩混凝土质量及桩身完整性带来影响，在浇筑完成后，对该桩进行了检测分析,并针对发现的质量问题进行了处理。

2 桩基的检测情况

基桩检测通常采用低应变法、声波透射法、钻芯法和静载荷试验法等，在检测缺陷桩时，根据规范要求应采用复合检测方法进行综合分析。

为了准确地评估A-10#基桩质量情况，同时采用了低应变反射波法和钻芯法两种检测方法进行测试（该桩未布置声测管）。其中低应变法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置；钻芯法适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣和桩身完整性，判断或鉴定桩端持力层岩土性状。

在采用低应变法测试后，对基桩采用了钻芯法测桩。

2.1 低应变反射波法

在测试过程中，根据 《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003）要求，分别采用宽脉冲和窄脉冲对基桩桩底或桩身下部缺陷反射和桩身上部缺陷信号进行测试，该桩桩身完整性检测实测信号曲线见图1，根据桩径大小，按桩心对称布置2～4个检测点，每个检测点有效记录的有效信号大于3个，测试混凝土波速为4200m/s，图1选取了有代表性的测试曲线。

图1 A-10#基桩桩身实测信号曲线

图1表明无论采用那种脉冲信号，在该桩中部（标高128.0m）附近都存在明显缺陷反射，结合该桩浇筑过程中出现的问题，对该缺陷初步判定为严重缩径或断桩，判定为Ⅳ类。

2.2 钻芯法测桩

根据规范要求，对该桩在规定的位置钻取了三个钻芯孔，对芯样混凝土强度及桩身混凝土完整性描述见表1。

表1 钻芯法测桩结果汇总表

通过两种测试方法的复合测试和评定，可以确定该桩在混凝土浇筑过程中施工操作不当，导致标高127.8～128.4m位置出现夹泥、断桩。

3 加固处理方案

3.1 加固处理方案可行性分析

加固基桩通常采用补桩或改变基础结构方式等措施，但由于该桩地处长江边上，标高较低，汛期将至，如果汛期到来之前未能完成基础及一层框架施工，将给工程带来巨大的经济损失，由于独特的地理位置和时间紧迫性，重新钻桩或设计基础已不可能，因此只能考虑加固或修复缺陷桩。

A-10#基桩缺陷位置处于标高131.16m以下，地勘报告表明标高131.16m以下为较为完整强风化岩层，而缺陷位置出现标高127.8～128.4m，如果考虑在桩中心位置开直径为1m的柱状孔直到缺陷处，有可能在缺陷处来水较小甚至较为干燥，便于下人对缺陷部位进行重新处理，而采用这种处理方式修复缺陷桩也较补桩或改变基础结构方式更经济。

通过钻取的芯孔测试缺陷处水位变化及芯孔内的回水速度来判断缺陷处来水情况，通过观测，发现排水到缺陷处后，芯孔内水位增长缓慢，因此采用开孔补缺方法可行。

3.2 加固处理方案确定

根据 《港口工程灌注桩设计与施工规程》JTJ248-2001和《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006中置换混凝土加固法制定处理方案，示意图见图2。

图2中，考虑在桩身中设立桩，从缺陷处理底面往下，钢筋笼嵌入深度为1m，并在距离缺陷上1m处开始主筋和箍筋加密，以便加强处理后桩的整体性能。由于在缺陷处要剔打混凝土，在缺陷上方的混凝土自重是通过混凝土与桩孔壁摩擦力来达到平衡（不考虑主筋承载力），按钻孔灌注桩桩周土的极限侧摩阻力标准值qfi取值120～180kPa计算，摩擦力远大于混凝土自重，因此在剔打缺陷混凝土时可不考虑支撑问题。

图2 缺陷处局部处理示意图

在桩上开孔不宜采用冲击成孔，容易影响桩身混凝土和桩壁之间的摩擦力，为了加快凿孔进度，采用金刚石钻头在桩心1m的范围内钻取多个孔至标高126.8m，然后采用风镐处理，保证柱状孔壁垂直度并进行凿毛处理。

缺陷处理施工工序为：施工准备→钻孔→风镐处理后凿毛孔壁→清理缺陷处并按图1对缺陷形状修正并凿毛→安放钢筋笼→对凿毛面进行界面处理→提高1个等级浇筑混凝土→养护→处理效果复测。

考虑到在浇筑处理过程中，从缺陷处有来水，在排水浇筑混凝土后，在该标高处基桩外侧采用压力灌浆，对该缺陷附近基础进行加固处理，灌浆水灰比0.5～0.55、喷浆压力不小于2 MPa。整个加固过程历时12d，顺利完成施工任务。

图3 A-10#基桩加固处理后桩身实测信号曲线

4 加固处理效果

在加固处理后，留样混凝土同条件试件达到设计强度的80%时，进行加固处理效果复测。根据低应变反射波法测试结果显示，该桩波形图正常（见图3），无异常，在中心1m以外钻取芯样，发现在原缺陷处新老混凝土结合密实，缺陷处芯样混凝土表面光滑，芯样混凝土强度发展正常。

在后续的施工过程中对该桩所在部位进行了监测，直到该项目正常使用至今2年有余，未发现任何异常情况。

测试和监测结果表明A-10#基桩通过以上方案处理后已经达到加固处理目的。

5 结语

水下灌注桩施工过程中，对怀疑可能出现基桩缺陷时，应对桩身进行复合检测，以确定桩身是否存在影响基桩结构安全的缺陷，并给予评级。对于存在影响结构安全缺陷应分析缺陷成因及判定桩身缺陷具体部位，并结合相应规范要求，有效利用工程自身特点，因地制宜地制定出相应的处理措施，能有效地节约工期和加固处理成本。