置换混凝土法在不良桩基处理中的应用研究

2021-01-28丁毅

河南建材 2021年1期

丁毅

中铁十六局集团路桥工程有限公司（101500）

现阶段我国桥梁桩基施工通常采用导管法，施工过程多为水下作业，看不见也摸不着，全凭经验进行施工，受地质条件、混凝土和易性、作业班组技术水平等因素的影响较大，常常会出现断桩、夹泥等问题，导致出现III、IV 类桩。当出现此类问题时，可通过置换混凝土加固补强的方式对缺陷桩基进行处理，直接置换缺陷区域混凝土，使新加固补强混凝土与原桩基混凝土更好地形成一个整体，以满足承载力要求。以下结合工程实例，研究置换混凝土法在不良桩基处理中的具体应用。

1 工程概况

某特大桥设计最高通航水位为34.52 m，设计施工水位为32.15 m。根据现场地质条件、水文条件等情况，采用在江面上方21 m 处搭设作业平台及栈桥的方式进行旋挖法桩基施工。地质情况见表1[1]。

表1 地质概况

2 桩基质量缺陷分析

因和易性存在问题，某桩基混凝土浇筑过程中有停顿及堵管现象；声测时，桩身中部23 m（自桩顶起，下同）附近位置声学参数明显异常，6 个剖面均有较多测点无首波。

采用钻芯法对声测结果进行验证，发现该桩在23 m 附近有多处夹泥，验证情况与声测结果基本吻合。

因现场条件限制，无法采用冲击钻补桩法或加桩扩大承台法进行补救，经综合研究分析，确定采用置换混凝土法对缺陷混凝土进行置换处理，以达到加固补强效果。

3 置换混凝土法应用

结合现场实际情况，项目部邀请多位行业专家进行桩基质量评估及补强方案设计，最终确定按照锁口止水→钻孔劈裂及排渣→孔壁止水→混凝土浇筑→检测→验收的流程进行处理。该桩桩径为2.5 m、桩长为 39 m；缺陷位置在 22.0～24.5 m 处，为保证效果，最终确定处理范围为21.7～25.0 m[2]。

3.1 锁口止水

因桩头在水面下，锁扣钢管桩接缝及垫层面有较多渗水点，基坑中有较多积水，影响施工。本案采用混凝土锁口围堰方式进行止水，具体方法为:

1）在桩头外15 cm 处的垫层上开凿一道深5 cm、宽10 cm 的环型槽。

2）在桩头外50 cm 位置立模板并打密封胶，简单止水。

3）将桩头至模板范围内的杂物清理干净，直至露出新鲜混凝土面。

4）待其基本干燥后，在桩头外侧至模板内侧刷界面剂并浇筑40 cm 高的混凝土，混凝土顶面高于基坑内常水面，混凝土凝固后拆模。

3.2 钻孔劈裂及排渣

在桩基中心部位开挖竖井，井口径为1.2 m，开挖至21.7 m 位置。图1 为竖井示意图及开挖过程中照片。采用水磨钻连孔钻进方法进行施工，钻机沿直径1.2 m 的圆周连续相接钻孔，每回次钻进70 cm；周边孔钻完后，在中心打3～4 个预裂孔，利用劈裂工具将芯部混凝土裂成小块并利用卷扬机将混凝土渣吊出，逐层施工至21.0 m 位置；21.0～22.8 m这三层用水磨钻斜向打孔，扩大孔径至钢筋笼内侧；22.8～25.0 m 用水磨钻紧贴钢筋笼内侧竖直钻孔；保证21.7～25.0 m 范围内钢筋笼内侧混凝土完全清理干净，露出钢筋笼及声测管，同时尽量保留钢筋笼外侧混凝土护壁，做止水及支撑用[3]。

出完渣后进行孔底修整，孔底设集水井，以集水井口为最低面修整孔底，使孔底平整略凹，既要保证汇水效果，又要使孔底的平整度保证在10 cm以内。

图1 孔位示意图及开挖过程

3.3 孔内止水

该桩缺陷部位为桩头下23 m 附近，由水文资料可知，该缺陷处于水面以下30 m 位置。因该处地层为风化砂砾岩，有较多裂隙发育，且此处混凝土夹泥，所以孔壁渗水较多。经前期反复试验得知：该处无法采用水下灌注法浇筑混凝土，由孔壁渗入的裂隙水的压强大于新鲜混凝土自重产生的压强，在新混凝土未凝固之前就有大量裂隙水渗入，导致新旧混凝土接触面接触不紧密，有多处空鼓和离析，混凝土质量无法保证。因此，项目部决定采用先止水、后干孔浇筑混凝土的方法。

具体止水方法为:对于单点或小缝隙的出水点，采用膨胀螺丝压钢板带和橡胶片止水；对于不明显渗水点，先用膨胀螺丝压钢板带和橡胶条做框架，下部留置出水阀，框内铺纤维格栅，在纤维格栅上干喷速凝水泥粉，水泥凝固后关闭出水阀。利用以上方法成功将孔内出水量由2 m3/h 减小到不大于3 L/h，满足混凝土浇筑条件。

3.4 混凝土浇筑

根据加固规范要求，混凝土采用比原桩基高一个标号的混凝土，并按照以下标准对其质量进行严格控制:①采用缓凝减水剂，以确保拌和混凝土的流动性及保水性符合置换加固要求；②加入5%膨胀剂，保证新混凝土无收缩；③坍落度按照16.0～20.0 cm 标准控制。混凝土输送采用泵车末端挂串桶的方式；分层浇筑，每层浇筑70 cm，并按要求振捣，以保证混凝土密实、新旧混凝土接触紧密。