高压旋喷注浆在飞来峡防汛综合楼13#缺陷桩基处理中的应用

梁广防

（广东省飞来峡水利枢纽管理处，广东 清远 511500）

高压旋喷注浆在飞来峡防汛综合楼13#缺陷桩基处理中的应用

梁广防

（广东省飞来峡水利枢纽管理处，广东 清远 511500）

结合飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心综合楼建设工程，介绍高压旋喷注浆法在13#缺陷桩补强加固中的应用，并利用静载试验验证其单桩承载力是否满足设计要求。得出高压旋喷注浆工艺应用于缺陷桩的补强具有经济适用性的结论。

高压旋喷注浆；补强加固；静载试验

飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心综合楼位于清远市新城B25#区银泉大道东侧，场地平坦，部分位置有溶洞。该综合楼为框剪结构，总建筑面积10808.6 m2，主体建筑为地下一层，地上十二层，建筑总高度为55.7m，建筑基底面积为883.3m2。根据地质勘察报告提供的地质条件和设计要求，该工程桩端支承岩为微风化泥，经综合考虑，施工工艺均采用冲孔灌注桩基础，桩基共有38根（含塔吊基础一根）。

1 基本情况

在所有桩基础施工完后，按照规程规范的有关要求，根据经相关单位审定的桩检测方案，对桩基础进行检测。检测结果发现，除13#桩出现空桩现象外，其它所有桩符合设计质量要求。

13#桩基础为泥浆护壁冲孔灌注嵌岩端承桩，桩身直径为1.00m，混凝土强度等级为C30，有效桩总长为30.92m，桩顶高程为9.20m。据该桩临近的2个地主勘探孔ZK1、ZK7表明该桩身缺陷段处于土（溶）洞部位，岩土层从上至下由第四系素填土、冲积土、残积土及白垩系基岩组成。初步表明断桩是由于溶洞漏浆所造成的。在对13#桩进行抽芯检测，结果显示在13#桩22m深部出现空桩现象（如图1、图2所示，空桩段长度约为3m）及在桩持力层40cm后出现2.7m长的夹层溶洞（如图3所示）。

图1 13#桩 5号孔抽芯

图2 13#桩 3号孔抽芯

图3 13#桩柱状图

13#桩施工情况：2012年9月3日开始冲孔作业，9月12日完成作业。在孔深23.1m时出现漏浆现象，现场代表协商确定，进行回填水泥、粘土和片石重复冲孔作业，重复冲孔长度为135.5m。冲孔有效长度34.2m、入岩深度1.5m、中间穿过岩层厚度7m。在注浆期间发生漏浆现象，设计混凝土用量为29.9m3、实际混凝土用量为376m3、超填346.1m3。从以上施工情况结合ZK1、ZK7勘探孔可见，该桩底下存在较大的溶洞。通过以上检测结果及施工情况，针对13#桩初步制定两个处理方案：

方案1：13#桩作废，重新设置施工一条替代桩。该方案缺点较明显，工期较长、增加预算。由于底下存在较大的溶洞（溶洞具体情况不清楚），再次发生与13#桩同样漏浆空桩的概率非常高。

方案2：13#桩进行补强，不作废。该方案优点较明显，工期短、经济性较强，既然已成桩如果通过补强措施能达到设计要求，可以使用。

方案2比方案1的经济性及可操作性更高，并请设计人员进行受力验算。根据桩基础布置图上分析，13#桩处在轴DC交①②群桩处。13#桩在群桩内相邻两边12#桩和14#桩可以通过验算进行受力分担，故不建议对13#桩作废桩处理，改为补强处理。经过两个方案对比研究，且13#桩具备补强条件，决定采用方案2，对13#桩进行补强处理。并对13#桩在2.7m溶洞以下再抽芯钻进3m深，以探明基岩持力层状况。

图4 桩基础布置图

2 加固方法

根据现场施工条件、工期及造价综合考虑，决定采用高压旋喷注浆法对13#桩进行补强处理。高压旋喷注浆具备费用低、施工工艺简单、施工进度快、加固质量和效果可靠等优点，本次加固分为两个阶段：桩身混凝土缺陷段及桩底持力岩层岩溶段。

（1）桩身缺陷段处理：在桩中心布置1个注浆孔，采用多次高压旋喷注浆和孔口压浆的方法进行加固处理，同时在桩内布置4孔，在孔内投入钢筋束加劲补强。

（2）桩底持力岩层岩溶段处理：采用在桩内钻孔抽芯及高压水切割清洗、高压旋喷注浆和压浆的方法进行加固处理。

3 补强加固原理和工艺

(1)原理。根据综合考虑设置5个补强孔，采用高压旋喷注浆法对缺陷桩进行补强，就是采用高压水喷射流对桩底沉渣、缺陷段的松散物及持力层中的裂隙填充物进行旋喷切割，使其呈松散状态，然后采用大流量的高压清水（或稀浆）配合气举反循环的方法进行清洗，将被切割破坏的剥落物（沉渣等）清出并形成空洞，然后注入高标号水泥浆替换缺陷部位或持力层空隙中的清水，使水泥浆与混凝土体、持力层牢固胶结，起到补强加固的目的。为了保证浆液在空腔内充分渗透，及补偿浆液固结引起的沉缩，应在旋喷完毕后进行孔口压浆，有利于浆液固结，固结体胶结更密实，强度更高。

(2)施工流程：补强孔定位→钻机就位→钻孔→插管→高压水切割清洗、气举清渣→高压旋喷注浆→孔口压浆、投入钢筋束→补浆→拔管→钻机清洁、移位。

4 桩身缺陷段加固处理技术要求及施工步骤

(1)桩身缺陷段：-12.80～-15.80m，段长3.0m；

(2)钻孔：在桩中心布置1孔，金钢石双管钻进，孔径为101mm，孔深为-16.30m；

(3)高压水旋转切割清洗：各孔均在施工段内上下反复多次（不少于3次）高压水切割清洗，压力25～28MPa；

(4)高压水泥浆旋喷注浆：在施工段内上下反复多次（不少于4次）旋喷灌浆，注浆压力20～25MPa；施工段应为缺陷段上下各段长不少于0.5m；

(5)孔口压浆：孔口设置封闭式压浆装置，孔口压浆压力为1.0～2.0 MPa；

(6)注浆材料：采用水泥等级为42.5R，水泥浆水灰比为0.5～0.6；适当掺入缓凝型减水剂，水泥浆体凝结时间不少于20h；

(7)利用原抽芯孔作为ZJK1压浆孔，岩溶段与桩身缺陷段同时注压浆完成后，钻机重新扫孔至岩溶段底以下0.5m后在孔内投入钢筋束加劲补强，并注满水泥浆进行约束并结固，投钢筋束也可与后续的孔同时进行；

(8)ZJK1～ZJK5均为加劲补强孔，钢筋束由2根直径为φ36和1根直径为φ32三级螺纹钢筋及1根DN15的预埋注浆钢管组成，投入至岩溶段底板以下0.5m即标高约为-25.00m；

(9)预埋的DN15注浆钢管底部不少于50cm的段长制作成孔径5mm的花眼作为出浆口，且底端密封，花眼采用胶布作密封处理，防止泥砂进入；

(10)钢筋束应高出桩头1.00m。

ZJK2～ZJK5钻孔抽芯时，如桩身缺陷段混凝土仍呈松散状，应先对缺陷段进行清洗高压喷浆后再继续下一道工序施工。

图5 13#桩加固注浆孔平面图

图6 钢筋束与注浆管大样

5 桩端持力岩层岩溶注浆加固处理技术要求及施工步骤

(1)桩端持力岩层岩溶发育段：-21.72～-24.42，段长为2.70m，施工段应为岩溶段上下段各延长不少于50cm；

(2)注浆孔钻孔：注浆孔为ZJK2～ZJK5共4孔，孔径为101mm，金钢石双管抽芯钻进，钻孔深度至岩溶段底部以下0.5m，即标高约为-25.00m；

(3)在孔内投入钢筋束至孔底，5个孔同时完成岩溶注浆及钢筋束的固结；

(4)注浆压力为1.0～2.0MPa；

(5)注浆材料：采用水泥等级为42.5R，水泥浆水灰比为0.5～0.6；适当掺入缓凝型减水剂。

6 工程量

表1 13#桩注浆补强工程量表

7 质量检测

对13#桩进行注浆加固处理完成后，利用静载试验验证其单桩承载力是否满足设计要求。

(1)基本数据

a) 桩身钢筋笼主筋10根22三级螺纹钢，设计承载力7000KN，钢筋强度400MPa；

b) 桩内采用5孔注浆加劲补强孔，每孔投入3根由2根φ36、1根φ32的三级螺纹钢及1根直径21.25mm，壁厚为2.75mm注浆钢管组成的钢筋束。

(2)计算 (采用强度代换理论)

桩身钢筋强度：

f1=10×22×22×3.14÷4×400=1520 KN

强度代换：

f2=7000-1520 =5480 KN

每孔理论强度：

f3=5480÷5=1100 KN

每孔实际强度：

f4=[32×32×1+36×36×2+（21.25×21.25-18.5×18.5）]×3.14÷4×400＝1170KN

(3)计算结论

f4＞f3，所以，13#桩注浆加固后能满足设计要求的承载力要求。

(4)补强后低应变法检测结果显示满足设计要求。

表2 13号桩身结构完整性检测结果表

8 结论

高压旋喷注浆工艺喷射的浆液是以水泥为主，化学材料为辅。可根据工程需要，在水泥中掺入适量的外加剂，以达到速凝、高强、抗冻、耐蚀和浆液不沉淀等效果。且高压喷射注浆全套设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少，能在狭窄和低矮的现场施工。本次补强作业，主要利用高压射流的冲击力对桩底持力层土体进行加固，提高了桩端地基的承载力，对桩身有缺陷的部位进行了补强，提高了桩身结构的完整性，这种高压旋喷注浆工艺应用于缺陷桩的补强具有经济适用性。

[1]黄靖贤.高压旋喷注浆法在缺陷桩基处理中应用的一般原则[J].安全与环境工程，2002，9（4）：45-47.

[2]飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心桩基础工程[M].广州：广东省源天工程公司，2012.

[3]飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心超前钻勘察报告[M].广州：广东省建科建筑设计院，2011.

[4]裴选红.高压旋喷和注浆综合技术在缺陷桩补强中的应用[J].山西交通科技，2006，（4）：57-58.

The Application of High Pressure Jet Grouting to the 13 # Defect Pile of the Complex Building of Feilaixia Water Conservancy Project

LIANG Guang-fang
(The Administration Office of Feilaixia Water Conservancy Project of Guangdong Province, Qingyuan 511500, China)

In this paper, the author introduces the application of high pressure jet grouting to the reinforcement and strengthening of the 13# defect pile in the complex building of Feilaixia Water Conservancy Project. Based on the single pile’s bearing capacity of static load test results, the author observes that the high pressure jet grouting method used in the reinforcement and strengthening of the defect pile is economical.

high pressure jet grouting；reinforcement and strengthening；static load test

U445.55

A

1672-2841（2016）02-0013-04

2016-04-13

梁广防，男，工程师，主要从事水工工作。