某工程人工挖孔樁樁基處理某工程人工挖孔樁樁基處理 曹偉良 王英姿 深圳華森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問有限公司 深圳 518054 提要 本文通過某工程樁基缺陷的處理過程 著重分析了樁基缺陷產(chǎn)生的原因 并根據(jù) 樁基缺陷程度 分別介紹了相應(yīng)的處理方法 同時(shí)對(duì)主要的補(bǔ)強(qiáng)施工工藝 高壓旋噴注漿 法做了詳細(xì)的闡述 關(guān)鍵詞 大直徑人工挖孔樁 缺陷處理 高壓旋噴注漿 1 概況 某工程位于深圳市羅湖區(qū) 占地面積約 10718m2 地上部分由 6 層裙樓和 3 棟塔樓組成 其中主塔摟 46 層 結(jié)構(gòu)高度約 165m 附塔樓各 26 28 層 結(jié)構(gòu)高度約 98m 地下部分 3 層 底板相對(duì)標(biāo)高為 12 7m 總建筑面積約 12 萬(wàn) m2 該工程所在地段原始地貌單元屬 深圳河北岸及布吉河流域之沖積地 場(chǎng)地埋藏的地層 自相對(duì)標(biāo)高 2 00m 計(jì)起 有 人工填土層 厚度為 0 3 1 2m 第四系全新統(tǒng)沖積層 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 厚度為 0 3 2 7m 細(xì)中砂 厚度為 0 5 3 9m 第四系上更新統(tǒng)沖洪積層 粉質(zhì)粘土 厚度為 0 4 2 5m 中粗砂 厚度為 0 5 2 5m 第四系中更新統(tǒng)殘積粉質(zhì)粘土 厚度為 14 2 48 4m 侏羅系混合巖化凝灰質(zhì)砂巖 強(qiáng)風(fēng)化 厚度為 1 2 25 4m 中風(fēng)化 厚度為 0 5 3 7m 微風(fēng)化 厚度不詳 場(chǎng)地位于侏羅系混合巖化凝灰質(zhì)砂巖與燕山期花崗巖侵入體之接觸地帶 圍巖與侵入體 的侵入關(guān)系復(fù)雜 其接觸帶巖石一般膠結(jié)良好 但均有不同程度的構(gòu)造擠壓及蝕變現(xiàn)象 該工程樁基采用人工挖孔樁 直徑為 1 4 3 4 米 長(zhǎng)度為 20 40 多米不等 全部工程 樁共計(jì) 182 根 其中 I 區(qū) 59 根 包括新增加的一根沖孔樁 F4 II 區(qū) 58 根 III 區(qū) 52 根 工程兼支護(hù)兩用樁 13 根 樁芯混凝土等級(jí) I 區(qū)主塔樓為 C30 其它樁為 C25 C30 樁端持 力層為微風(fēng)化基巖 C25 樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化 施工過程中有少量樁的持力層由強(qiáng)風(fēng)化改 為中風(fēng)化 現(xiàn)場(chǎng)對(duì)首批完成的 151 根樁中的 53 根樁進(jìn)行抽芯檢測(cè) 發(fā)現(xiàn)樁芯混凝土存在嚴(yán) 重的缺陷 為對(duì)樁基有一個(gè)全面 客觀的認(rèn)識(shí) 采取對(duì)每一根樁進(jìn)行抽芯檢測(cè) 先根據(jù)抽 出芯樣的具體情況評(píng)價(jià)缺陷的嚴(yán)重程度 然后確定增加抽芯樁位和數(shù)量 最多的每樁抽有四 孔 最后整理出混凝土芯樣柱狀圖和混凝土強(qiáng)度報(bào)告 二 缺陷情況及其分類 樁基施工完成后 根據(jù)抽芯鉆等檢測(cè)情況發(fā)現(xiàn)樁身存在著不同程度的缺陷 因此 對(duì)抽取 混凝土芯樣外觀及選樣試驗(yàn)結(jié)果等資料綜合分析 分別將樁身按混凝土完整性 混凝土強(qiáng) 度進(jìn)行分類 1 樁身混凝土完整性 根鋸樁混凝土芯樣的外觀完整情況分為 A B C D 四類 A 類 無缺陷 完整樁 這類樁在抽芯鉆探過程均屬正常 芯樣混凝土總體膠結(jié)良好 混凝土芯表面光滑 骨料分 布基本均勻 局部部位芯樣骨料稍有不均 各樁芯樣呈通長(zhǎng)圓柱 接口吻合 采芯率達(dá)到 100 目測(cè)混凝土強(qiáng)度正常 B 類 輕微缺陷 這類基本完整樁 樁在抽芯鉆探過程均屬正常 芯樣混凝土大部分膠結(jié)良好 混凝土芯表面基本光滑 骨 料分布基本均勻 但局部部位芯樣表面有輕微蜂窩麻面現(xiàn)象 有深度 1cm 的蜂窩 并呈 雜亂分布 該部分強(qiáng)度較底 各樁芯樣呈通長(zhǎng)圓柱 接口吻合 采芯率為 100 C 類 蜂窩類嚴(yán)重缺陷樁 樁身混凝土芯樣通長(zhǎng)尚呈連續(xù)長(zhǎng)柱狀 接口吻合 采芯率為 100 骨料分布基本均勻 但局部部位芯樣表面有嚴(yán)重蜂窩現(xiàn)象 有深度 1cm 的蜂窩 在蜂窩區(qū)段 粗骨料局部剝 落 混凝土芯斷面呈殘?jiān)滦?已不能制作標(biāo)準(zhǔn)圓柱體抗壓強(qiáng)度試件 相應(yīng)部位的混凝土強(qiáng) 度很底 這類樁除局部的嚴(yán)重蜂窩外 在長(zhǎng)度方向 輕微 中度蜂窩及麻面等較差的缺陷也 很普遍 大部分混凝土芯樣表面不太光滑 骨料分布也不均勻 混凝土芯強(qiáng)度離散度很大 D 類 破碎類嚴(yán)重缺陷樁 樁身混凝土芯樣在長(zhǎng)度方向因存在嚴(yán)重蜂窩離析且其體量較大 導(dǎo)致在抽芯鉆探時(shí)局部混 凝土芯樣已呈完全破碎狀 混凝土芯樣嚴(yán)重離析 粗骨料剝落嚴(yán)重 2 樁身混凝土強(qiáng)度 現(xiàn)場(chǎng)選樣時(shí) 按照樁芯長(zhǎng)度方向自上而下均勻分布的原則并針對(duì)性地考慮對(duì)有缺陷段選 取 10 個(gè)進(jìn)行試壓 由于本工程抽芯所揭露各樁的樁身混凝土質(zhì)量差異很大 不能按成批統(tǒng) 一進(jìn)行評(píng)定 改單樁分別作為一個(gè)驗(yàn)收單位批進(jìn)行評(píng)定判斷 按照 深圳地區(qū)基樁質(zhì)量檢 測(cè)技術(shù)規(guī)程 的有關(guān)要求 樁身混凝土強(qiáng)度的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為 芯樣混凝土強(qiáng)度滿足下列條件 則判定樁身混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求 否則 判定樁身混凝土強(qiáng)度不合格 芯樣試件數(shù)量 n 10 時(shí) mfccu 1Sfcu 0 9fcu k 0 88 fccu min 2fcu k 0 88 式中 n 10 14 時(shí) 1 1 70 2 0 90 芯樣試件數(shù)量 n 10 時(shí) mfccu 1 15fcu k 0 88 fccu min 0 95fcu k 0 88 三 原因分析 在掌握樁混凝土芯樣資料的基礎(chǔ)上 加上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)備情況以及具體施工工藝的了解 通過分析認(rèn)為造成此工程樁基質(zhì)量問題的主要原因是 1 施工時(shí)未進(jìn)行人工地下降水 止水帷幕未完全封閉且深度和工程樁設(shè)計(jì)深度相差太 大 地下涌水量過大 2 當(dāng)孔內(nèi)涌水量超過 0 3L s 或積水超過 100mm 深時(shí) 未嚴(yán)格按規(guī)定要求按水下混凝 土施工 3 由于交通環(huán)境 混凝土的供應(yīng)和混凝土輸送泵等環(huán)節(jié)不同程度地存在一些問題 澆 筑過程中難以確保混凝土澆筑的連續(xù)性 經(jīng)常有澆筑中途停歇的現(xiàn)象發(fā)生 澆筑中 途停歇后 混凝土車中的混凝土稍有干硬 混凝土車司機(jī)和混凝土泵操作人原便擅 自加水以增加坍落度 因而導(dǎo)致混凝土不均勻 不穩(wěn)定 樁孔中已澆混凝土表面因 涌水 泌水等原因而形成的水未被及時(shí)抽走 再次澆筑混凝土?xí)r混凝土漿液被水稀 釋 形成骨料分離現(xiàn)象 4 施工過程中 串筒沒接到底即開始澆筑混凝土 導(dǎo)致下混凝土?xí)r混凝土自由下落距 離太大產(chǎn)生離析 振搗手離混凝土面太遠(yuǎn) 振搗不充分 漏振或振動(dòng)棒拔出太快形 成局部無規(guī)律的蜂窩 麻面和溝槽等 四 樁的缺陷處理方案 根據(jù)前面的樁評(píng)價(jià)分類 結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的具體形式以及具體施工工藝 將樁基的處理方法 大致分為三類 合格樁 一般缺陷樁 嚴(yán)重缺陷樁 具體評(píng)審和處理方法如下 1 合格樁的評(píng)審和處理 要求滿足 深圳地區(qū)基樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程規(guī)定 對(duì)合格樁抽芯孔作普通回灌處理 2 一般缺陷樁的評(píng)審和處理 從整體上衡量各孔抽芯揭示的缺陷和芯樣強(qiáng)度 分析各孔芯樣缺陷之間是否具有連 續(xù)性 用同一深度不同抗壓強(qiáng)度值的平均值來代表該處混凝土強(qiáng)度 并考慮到帶有溝槽等 缺陷的芯樣試壓強(qiáng)度低于實(shí)際抗壓強(qiáng)度 結(jié)合樁的長(zhǎng)徑比 對(duì)位于底部擴(kuò)大頭中芯樣強(qiáng)度偏低但混凝土膠結(jié)較好的 考慮長(zhǎng) 樁樁身實(shí)際應(yīng)力分布情況 進(jìn)行驗(yàn)算和處理 樁身上部鋼筋籠范圍內(nèi)芯樣強(qiáng)度稍低的 考慮鋼筋承載力的實(shí)際作用 對(duì)位于地下室側(cè)壁下不出 0 00 的兩用樁考慮其實(shí)際的受力狀況 對(duì)為滿足挖孔操作要求將原定直徑 1 2m 改為 1 4m 的樁 考慮現(xiàn)有的富裕量 這些局部有缺陷的樁處理時(shí) 對(duì)缺陷部分進(jìn)行高壓旋噴切割清洗 加鋼筋進(jìn)行截面 加強(qiáng) 并用高壓注漿 3 嚴(yán)重缺陷樁的評(píng)審和處理 樁芯樣不同程度的出現(xiàn)骨料松散 承載力嚴(yán)重不足 這類樁處理時(shí) 對(duì)缺陷部分進(jìn)行 高壓旋噴切割清洗 鉆大孔 D 150 加鋼筋束補(bǔ)償 并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工的過程質(zhì)量控制 不再 另作檢驗(yàn) 針對(duì) F4 樁原設(shè)計(jì)持力層為微風(fēng)化而實(shí)際樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化 處理先做好該樁 的缺陷處理 然后在樁旁補(bǔ)一直徑 1600 F4 的沖孔樁持力層為微風(fēng)化 4 在對(duì)樁基處理的同時(shí) 對(duì)地下室底板作了一定的加強(qiáng) 以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性 5 補(bǔ)強(qiáng)施工工藝 高壓旋噴注漿法 高壓旋噴注漿法主要施工工藝如下 1 鉆孔 2 旋噴切割 根據(jù)柱狀圖確定切割區(qū)斷 下入噴射器對(duì)缺陷段自上而下進(jìn)行高壓噴射 壓力 30MPa 切割段長(zhǎng)度自缺陷段上下各延長(zhǎng)不小于 1m 噴射器旋轉(zhuǎn)速度 10r p m 提升速度 10cm min 并對(duì)缺陷嚴(yán)重段進(jìn)行反復(fù)切割 切前 切后測(cè)量孔深 計(jì)算沉渣厚度 3 洗孔 采用氣舉聯(lián)合洗孔排渣 用 6 12m3 min 的空壓機(jī)向孔內(nèi)送風(fēng) 風(fēng)壓 0 5 0 7Mpa 同時(shí)向其它孔內(nèi)送入清水 使被切割下的沉渣由水氣聯(lián)合帶到孔外 各孔依次清洗至原鉆 孔深度 所有注漿孔均洗到渣凈水清為止 4 注漿 漿液采用小野田 525 水泥 UEA H 微膨脹劑 摻量 12 SF 高強(qiáng)泵送減水劑 摻量 0 75 水灰比為 0 45 注漿前計(jì)算每根樁的理論注漿量 先用鋼管從樁底注漿 直之使 濃漿從周圍孔中置換出稀漿 每孔依次輪換 最后用特制密封圈塞封住 從孔口進(jìn)行穩(wěn)壓 悶漿同時(shí)保持壓漿泵壓力在 2 4MPa 經(jīng) 5min 后 同時(shí)壓漿量大于孔體積 2 倍以上 完成 六 樁處理過程中壓漿效果評(píng)價(jià) 根據(jù)壓漿后重新抽芯后的芯樣對(duì)壓漿效果進(jìn)行復(fù)查 經(jīng)處理后芯樣完整性有明顯改觀 原松散部分被完好的純水泥漿段和水泥漿 碎石混凝土所代替 純水泥漿段抗壓強(qiáng)度都在 C40 以上 水泥漿 碎石混凝土膠結(jié)物強(qiáng)度在 C20 以上 復(fù)查中也發(fā)現(xiàn)膠結(jié)較差的混凝土壓 漿后強(qiáng)度并無明現(xiàn)改善 仍有象芯樣強(qiáng)度為 7 4MPa 這主要是高壓旋噴切割不能把這種具 有一定強(qiáng)度的混凝土完全破碎 另外水泥漿液也不能壓入不貫通或很細(xì)維的孔隙中 壓力 的增大使大量的漿液流