方形桩基础砼施工缺陷处理

刘超

(四川路桥桥梁工程有限责任公司,四川广汉 610300)

方形桩基础砼施工缺陷处理

刘超

(四川路桥桥梁工程有限责任公司,四川广汉 610300)

随着我国经济高速发展,交通建设的飞跃推进,现在高速公路建设基本上进入欠发达的山林地区,且以山区桥梁居多,在桥梁桩基础砼施工中由于各种偶然因素难免会发生桩基砼缺陷事故,特别是对于方形桩基渗水量超出采取干桩浇筑要求的渗水量时稍有不慎就会发生砼缺陷,为解决其缺陷须对其进行补救处理,经优化比选采用钻心灌压水泥浆的方案。同时阐述了对方形桩基砼浇筑最可靠的浇筑方式。

方形桩基 砼缺陷处理 施工

1　工程概况

(1)出现缺陷的桥梁名称为李花沟右线大桥，其为广元至南充间苍溪县境内的一座大桥，公路等级为高速公路，大桥跨越李花沟沟谷，全长364米，上部结构为十二跨预应力砼T梁，跨径设计为12× 30m，该桩基尺寸为2.2×1.5×23m的方桩和两面按80:1放坡另两面不放坡的实心墩墩柱。根据总体施工组织设计，本桩基施工采用为人工挖孔，干桩砼浇筑的施工方法;但其实际施工过程中，因地下水丰富且有成股流水射出，为保证砼浇筑质量因而采用水下砼浇筑的方式进行施工。在该孔砼施工过程中由于现场操作人员操作失误及方案的不合理选择而造成该桩:至桩顶10.0～10.9m、桩底50cm范围砼离析，无法满足使用要求，因而该桩需要进行钻孔、清渣、压浆处理合格后才能使用，故编制该处理方案。

(2)该缺陷桩处地质情况为:上覆粉质粘土厚约4m，下伏中风化细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩互层。设计为双柱式变截面实心方墩，桩基础为端承(挖孔)桩，崁桩基入中风化层深度不小于3倍孔径。

(3)本桩基成品检测情况。在5-2＃桩基达到检测时间时，按设计及规范要求，对桩基进行了超声波检测，检测过程中发现桩基在距桩底0.5米和距桩顶10～10.9米范围内有缺陷，检测的两个断面信号较差，存在缺陷。经过分析估计:1)桩基在浇筑砼时拆除导管过程中可能由于导管拔出过多造成了砼离析而断桩(如图1)。2)由于本桩基为方桩，其有双层钢筋，四角有倒角钢筋，而在砼浇筑前一天清孔完成，在浇筑砼时经过长时间的沁水孔内积水深度达5m多，在砼浇筑封底时，可能由于内层和倒角钢筋阻力过大等原因，可能造成只有四角检测管部分和周边部分砼存在离析现象，而中间一定半径范围内砼结构密实，不存在质量问题。而其它方桩是在清孔完成后即安装导管按水下砼方法及时进行砼浇筑，孔内积水不高、且配与人工振捣，因而未发生此类事故。

(4)桩基质量缺陷补强方案确定。为尽快处理质量缺陷桩基，本项目组织相关人员召开了5-2＃桩基质量缺陷补强方案会议，会议上经过多方人员研究讨论，确定选择的方案为:在缺陷桩基上钻一定数量的芯孔，进行压浆补强，即所谓的“钻芯压浆法”，但其最终能否达到预期效果，具有一定的不确定因素，相应风险较大。但从工期、成本、安全等角度出发，会议最终决定采用钻芯压浆处理方案对桩基缺陷进行补强。先处理上部分缺陷，合格后再处理桩底部分缺陷。

2　方案概述

钻芯压浆法是处理桩基缺陷的一个重要方法，其主要施工步骤依次为:钻孔布设、桩基钻芯、孔内与缺陷区位的贯通冲洗和杂物清理、孔中压浆、处理后复检共5个步骤。

该缺陷桩基属于李花沟大桥右线上5-2＃墩，桩基砼浇筑采用水下砼浇筑工艺进行，由于在施工中发生意外，经检测不能满足使用要求因而须作补救处理;处理方式为:采用砼钻孔机，选用ф70mm的钻头进行钻孔，平面布置5个孔，分别为:桩中心一个，四角检测管附近各一个，同时探测以孔心为中心范围的砼情况;先处理桩上部缺陷至检测合格后再处理桩底部之缺陷;在钻孔完成后先用风管或高压水管将离析松散层及水清除干净后采用压浆机向桩内压浆。

3　主要工序描述

表1　机器设备

图1　桩基缺陷立面示意图

3.1施工准备

当根据初步检测报告确定桩基缺陷属实后，及时准备钻机、压浆机、空压机、水泵等机械设备、材料入场，根据现场桩位情况先将桩基预留钢筋偏向一侧捆绑，搭设钻孔平台(要求平台刚度足够)，安装水管、电力至现场。在具备钻孔条件后及时进行钻孔。主要机械设备。(表1)

(1)钻孔布设:钻孔布置形式及其数量，均需要根据桩基缺陷区的具体情况而定，不可盲目布置，否则，可能增大补强成本或导致补强效果达不到要求和目的，甚至补强无效，造成桩基报废。本桥根据超声波对5－2＃桩基的检测结果，针对实际情况在钻孔布置方面，为尽量顾及到整个缺陷区，采用如图的布孔方式，即在桩基范围内布置钻孔数量5个(如图2)，分别为桩基中心一个，在角点30cm 范围(靠近检测管)内布置4个，其中布置在桩中心的钻孔1作为主要的进气孔及压浆孔，首先也作为检测桩基中心部位砼整体性的孔道。

(2)钻机选则:根据桩基尺寸及钻孔深度，钻机选用支架式潜孔钻机，钻径70毫米，钻机安装好后依次对所布置孔位进行钻芯并取样。钻孔时，其钻孔深度需达到缺陷段下至少0.3米，即钻孔深度至少应达到10.3米和21.5m。

3.2钻孔施工

图3　

图4　

在准备工作完成后及时进行钻孔，每次取出的芯样须用专用盒依次放存，并作好记录，要求取样真实、准确，先钻桩中心的孔，再钻四角上的孔，在所有的孔钻完后进行清渣;当桩中心的孔钻至检测报告所述的深度以后，砼芯样均一致时，说明砼有可能就只有四角检测管的范围离析，出现此情况后应及时上报片区及项目部相关部门，以便重新确定处理方案，禁止擅自处理。

钻孔时应先钻至最上层缺陷层即停止继续往下钻，在最上层处理合格后再进行下层钻孔处理，禁止所有不合格层同时以相同的钻孔处理。

3.3清孔排渣

当各孔钻芯均已穿过桩基缺陷区并达到要求深度后，需立即对所钻的孔进行残渣清理，同时将所有存在缺陷的芯孔进行贯通，以保证下道工序——注浆工作的质量。所钻芯孔共计5个，清孔前首先需将所有钻孔内灌满清水，再利用桩中心钻孔1作为进气孔(当孔1砼无缺陷无法与其它孔连通时，须在其它4个孔中任意选择一个即可)，另四个孔用木塞封闭三个，留下一个作为排气孔。采用20m3的空压机作为进气动力，将由连接在空压机上的进气管从中间钻芯孔插入孔底，开动空压机，在空压机的强大气压(4～5MPa)下，可将进气孔及出气孔在桩基缺陷区贯通，同时芯孔内芯渣及其它杂物会随气流及清水通过出气孔压出孔外。当出气孔有水及淤渣溢出，则认为缺陷区已打通，当淤渣等清理干净直至清水后，封闭此孔，并打开相邻钻孔重复以上操作，直至全部芯孔贯通(如图3)。在此操作过程中，应注意及时向钻孔内加水，以保持钻孔内水头高度，保证清孔工作的连续性。当四个孔均清洗完成后，再将四个孔同时打开再清理一次，确无杂物溢出后停止向孔内加水，并继续向孔内送气，尽可能地排净孔内的水。

3.4孔道压浆

当各孔道贯通并清理干净后，可马上进行压浆工作，压浆是桩基补强的最后一道工序，也是补强成功与否的关键之一，需谨慎对待。压浆前需将孔内积水用空压机尽量清理干净。压浆采用UB3压浆泵，由于5－2#桩基缺陷区较大(上层约1.98m3、下层约1.65m3)，为了能及时尽快的将桩基缺陷区压浆密实，保证在最开始所压浆初凝前将缺陷区及所有孔道压完，压浆前准备了三套UB3压浆泵，以便同时大量压浆(图4)。压浆时，将一台压浆机压浆管从桩中心钻孔1插入至所钻孔底0.4米处。另一根压浆管在余下的4个芯孔中任选用二个对角上的孔(如2＃孔、4＃孔)，同样插入距孔底0.4米处深度。同时在剩余的2个压浆孔中用木塞封闭1个，留下一个如钻孔3＃作为出浆孔。

水泥浆采用0.38(R42.5水泥)的水灰比，利用专用水泥拌浆机拌制水泥浆。当以上工作准备完后，同时开启三台压浆泵进行压浆，当压浆到一定程度后，孔底及缺陷区余留清水在水泥浆的压力下将从出浆孔溢出，直至冒出浓浆。出浆孔水泥浆浓度与拌制水泥浆浓度一致时，用木塞封闭出浆孔，同时打开另一钻孔孔口木塞，重复以上压浆工作，直至逐一压完最后一个孔。用麻絮填塞进浆管与钻孔之间的缝隙，防止水泥浆从进浆口冒出，同时用木塞封闭所有出浆孔，进行间断压浆，保持水泥浆压力在0.5～1.0MPa，并持续5～10分钟，以增加压浆密实度。此孔压浆结束后用木塞封闭孔口，在压浆过程中，为尽量将缺陷区压浆密实，不出现遗漏情况，应在缺陷区内对压浆头进行均匀的旋转、提升及下降操作。压浆管头采用直径5厘米的钢管进行加工而成，其端头弯曲成90度，同时在距端部20厘米范围内布置一定数量的直径5毫米左右的眼孔，以尽量保证压浆在缺陷区各部位的均匀性。

3.5补强桩基检验

当水泥浆强度达到可用超声波再次检查规定要求后，继续通知相关桩基检测单位检测，桩基补强质量合格后，证明桩基补强成功，继续进行下一层的处理。

4　经验教训与建议

经过本次缺陷得出以下教训与建议:(1)在以后的水下桩基砼浇筑过程中需严把质量关，严格值班制度，发生事故禁止操作人员擅自处理;并且将质量管理不得流于形式，加强操作及技术管理人员的责任意识，提高其技术水平。(2)对于挖孔桩沁水有成股流出的，须先用木塞辅以相关材料进行堵塞，对于方桩沁水过大、砼浇筑采用水下砼浇筑工艺时，须抽去孔内水后再按水下砼的工艺进行浇筑，且须配合人工采用插入式振动棒每当砼上升50cm左右时振捣一次; (3)在砼浇至快结束的最后3～4m范围内时，须用水泵抽出上层积水后再配合人工采用插入式振动棒振捣至砼浇筑完成。(4)在浇筑过程中可根据情况及时用污水泵抽去翻在砼面上的水。