谈高压注浆法对钻孔灌注桩离析缺陷的加固

[摘要]本文简单介绍对低应变检测为Ⅲ类桩的钻孔灌注桩的成功处理实例，沿桩身垂直钻孔、高压注浆加固钻孔灌注桩混凝土质量缺陷（离析）。
　　[关键词]钻孔灌注桩施工监理质量缺陷钻孔高压注浆
　　
　　近年来，随着建筑业迅猛发展，在城镇建筑物建设中，人们广泛采用钻孔灌注桩作为工程基桩。钻孔灌注桩具有施工机具操作简单、安全，无强烈振动和噪音，占用场地少，对周边建筑物影响少，单桩承载力大，造价低廉等优势，在广东中山地方得到较广的应用。目前，由于钻孔灌注桩在施工过程常遇不可预料的恶性突发事件、作业人员操作不规范、地下施工情况不明确等原因，对钻孔灌注桩施工质量影响较大，钻孔灌注桩完成后，经用低应变反射法检测桩身质量，Ⅰ类桩较少，多为Ⅱ类桩，也有Ⅲ类桩（即桩身有明显缺陷，须进一步处理才能使用），甚至有Ⅳ类桩（即桩身有严重缺陷或断桩，不能使用，须报废，重新补桩）。作为工程监理单位，除了按照国家现行施工规范指导监督施工外，对难以控制的工程质量问题，应极力采取技术措施修复加固，既确保工程建设质量，又维护建设方、施工方的经济利益，将损失减少到最小。
　　广东中山小榄怡翠苑住宅楼建筑面积22969平方米，为六层框架结构，基桩采用钻孔灌注桩，共132根，桩深为自然地坪以下36~47米，D800~D1600桩型，内配ф16~ф22mm主筋，混凝土强度等级为C25。在桩身浇筑混凝土完成14天后对其进行无损性检测，结果采用低应变发射波法检测桩身完整性时发现，6#、23#、25#、50#、57#分别在距离桩顶5.2米、4.8米、2.5米、5.6米、3.0米位置的频谱发生变化，断定为桩身混凝土在该处产生离析，属Ⅲ类桩，须进一步处理合格方可使用。经分析原因为施工单位当日在灌注桩浇筑混凝土时遇到特大暴雨，施工单位没有控制混凝土塌落度，以致混凝土水灰比过大，产生离析现象。
　　一．处理方案：
　　因该工程工期较紧，发现问题后我们监理单位马上采取了相应的措施，邀请设计单位、建筑工程检测中心、建委总工程师，会同建设单位、施工单位、基桩施工人员共同探讨，提出以下加固补强的修复方案：
　　方案1：对离析位置距桩顶距离小于或等于3米的桩身缺陷，采取开挖桩头，凿除上部混凝土离析层，重新浇筑混凝土接桩的方法。这是常规处理方法。
　　方案2：对离析位置距桩顶距离大于3米的桩身缺陷，用风钻沿桩身垂直钻孔，穿过离析层，然后以高压注浆填补离析层的空间。
　　二．施工方法：
　　1.    由于25#、57#桩的离析位置距地面只有2.5米、3.0米，该桩完成时间又不足15天，混凝土发育期时间较短，强度不高，易于凿除，故采用方案1进行处理。
　　2.    由于6#、23#、50#桩离析层位置距离桩顶较大，分别是5.2米、4.8米、5.6米，开挖难度大，对周边基桩影响大，故采用方案2处理：
　　⑴钻孔位置及孔径的确定：6#、50#桩为ф800桩，6#、50#桩顶面可设3个孔，点位如下图1所示：23#为ф1000桩，可设4个孔，点位如下图2所示。为了不影响结构，同时插入注浆管进行注浆（注浆管直径为25mm）；钻孔直径为30mm,即采用30mm的钻头。
　　
　　图1：桩身断面等距钻孔示意图图2：桩身断面等距钻孔示意图
　　R—桩半径R—桩半径
　　⑵钻孔深度的确定：钻进深度以穿过离析层500mm为准，根据测得的离析层深度，6#、23#、50#桩钻进深度分别为5.7米、5.3米、6.1米。
　　⑶水泥浆及外加剂：为了确保高压注浆达到应有效果，水泥浆的水灰比和原混凝土的水灰比相同，因此水灰比定为0.45。因水泥用量较大，水化热高，易产生砂浆收缩，所以内掺水泥用量12%的UFA膨胀剂，以达到降低水化热，减少收缩的效果。同时掺水泥用量2%的U-EQ超早强剂，以提高早期强度，弥补工期的损失。
　　⑷施工过程：
　　①    钻孔：
　　在桩顶弹线确定钻孔位置，钻头采用直径30mm的金刚钻，长度分别为1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m。钻孔开始前，先固定钻孔机械，使钻孔支架支撑牢固，调整钻杆垂直度，并在施钻时安装垂直导向装置加以控制钻杆垂直度，一边钻一边浇水灌孔，当钻头钻入孔中外露钻杆长度只剩下250mm时，调换另一个长度增大1m的钻头，依此顺序替换钻头，直到钻至预定深度为止。注意控制钻进速度不宜过快，以免摩擦产生过高温度，影响混凝土原结构
　　②    清理：
　　当每根桩各条钻孔深度达到要求后，逐一在孔内插入吹气管，用高压气泵将孔内浮尘吹净，然后用25mm的镀锌铁管插入孔内，注入清水冲洗孔洞，同时可发现：每根桩各条钻孔在离析层处均轩相通。
　　③    注浆：
　　(a)准备注浆管：6#、23#、50#桩分别选用5.9米、5.5米、6.3米长的直径均为25mm的镀锌铁管，在管的一端打出螺丝口，准备连接注浆泵上，而在管的另一端0.5米的范围内均匀钻出小孔，小孔直径为5mm.
　　(b)安装注浆设备：在每个孔中分别插入相应长度的注浆管，有小孔的一端必须伸到孔底。
　　(c)配置水泥浆：称为100kg水泥、12kgUFA膨胀剂、2kgU-EQ超早强剂充分搅和后，加水50kg搅拌90秒，即可注浆。
　　(d)加压注浆：注浆时将每根桩其中的一个注浆管连接到注浆泵上，开始时先慢慢注入，待有水泥浆从孔中及其它孔中的注浆管内置出时，暂停注浆，用胶带嵌填孔口并用硅硐胶封口密实，嵌填深度为150mm。如图3所示，其余注浆管口同样方法堵头，然后持续加压注浆，致压力达到0.5mpa时，停止加压，持续数分钟，到压力不再减少后停止注浆。拆下注浆泵管口接到另一个注浆管，并将刚注浆完毕的管口封住，同样在加压注浆0.5mpa，并持续至压力不再减少时停止，依此对第三个注浆孔进行注浆。1.5小时后，再进行二次注浆，压力同样是0.5mpa，保持压力5分钟后停止注浆，待1.0小时后，拔出注浆管，并将管孔注满。
　　
　　图3注浆管口处理
　　四．效果：
　　25#、57#桩凿除离析部分重新浇筑接桩后，经过3天的养护，再次对其进行低应变反射波法检测桩身完整性，确定桩基结构完整，属于Ⅰ类桩。前后耗时4天，投入钩机开挖2个台班，混凝土搅拌机1个台班。6#、23#、50#桩采用高压注浆后，经过4天养护，再次对其进行低应变反射波法检测桩身完整性，确定桩身无混凝土离析层存在，属于Ⅱ类桩，可验收合格，安全投入使用。整个过程投入钻孔机械、注浆机械各3各台班。
　　五．结束语
　　沿桩身垂直钻孔、高压注浆，虽是一项小的施工改进，但的确是处理钻孔灌注桩的离析质量缺陷的有效办法，而且施工快捷，省时，大大降低施工成本。