浅论基桩缺陷加固补强处理方法的可行性

林雯

厦门合诚工程检测有限公司（361000）

浅论基桩缺陷加固补强处理方法的可行性

林雯

厦门合诚工程检测有限公司（361000）

在交通工程施工中，桥梁桩基的完整性和使用可靠性，是桥梁下部结构极为重要的一项主要指标。针对桩身存在缺陷明显的基桩，应做重新冲孔补打桩处理，但往往会影响工程的进度。因此，对桩身存在缺陷的基桩，进行相对应的加固处理方法，使得基桩仍可使用，在工程中具有重要的现实意义。

基桩检测；桩身缺陷；加固处理方案；复检

1　基桩的桩身缺陷类别

桩身缺陷是在一定程度上使桩身完整性恶化，引起桩身结构强度和耐久性降低，出现桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥（杂物）、空洞、蜂窝、松散等不良现象的统称。

2　桩身缺陷形成的原因和存在部位

桩身缺陷的产生往往是在灌注混凝土时操作不当或是成孔质量不达标导致的，缺陷的位置也可能存在于桩身的各部位，涵盖了桩身的上、中、下部。

3　基桩的加固补强处理方案设计

合理的注浆设计是注浆的前提，为了使桩体的注浆加固补强施工合理有效，应对桩身缺陷的类型和存在部位仔细分析，结合基桩的岩层地质状况、地下水条件和周围的环境条件等各方面因素，进行综合的分析判断，科学配置注浆浆液，确定注浆压力等参数。

3.1压浆加固补强的主要原理与目的

利用桩身的取芯钻孔，对混凝土桩身进行封闭式的压注纯水泥浆液，令桩身的缺陷部位重新进行胶结，提高该部位的受力强度，致使与胶结完好的混凝土形成一个受力整体，加强桩身完整强度。

3.2加固补强主要材料

水泥浆：使用P.O42.5R优质早强型硅酸盐水泥与清水配制而成，水灰比范围为0.50～0.60。碎石：骨料粒径范围为1～2cm。外加剂：膨胀剂，掺量0.05% ～0.1%。

3.3施工工艺

3.3.1注浆钻孔

根据现场检测情况及处理技术要求，利用检测时所成的钻孔及补强取芯钻孔进行高压注浆处理；当桩径大于2m的处理桩钻孔数应为5个，钻孔应均匀分布。取芯钻孔时应详细记录，以便更准确的为注浆施工提供依据。

3.3.2钻孔高压注浆

采用双液调速高压注浆泵，进行钻孔注浆。相关主要参数如下：喷射最大压力一般不小于2～3 MPa，最大注浆压力为5MPa；泵量20～50L/min。

3.3.3高压水洗孔

钻孔完毕后，利用大流量水对所成的钻孔进行全孔上下反复冲洗，把桩身内残留的岩粉、泥质、沉渣等杂质冲出孔外，待孔内返水由浊变清时，再对另一个钻内进行冲洗。大流量水冲洗完毕后，在桩身缺陷位置放下喷射器，对缺陷段上下反复进行高压水旋转喷射，冲洗应满足水由浊变清且持续冲洗一定时间，才结束清洗。如同一根桩有多个钻孔，应逐个钻孔进行清洗。一孔高压清洗而有另一孔有水溢出时，可认定缺陷部位已打通，可换另一个钻孔高压清洗。钻孔间互通后，压入的水由浊变清时，可结束清洗工作。

洗孔的目的是将孔内泥砂、杂物、碎屑及成孔过程中残留的岩粉等杂质冲出孔外，致使缺陷位置能互通，提高水泥素浆的渗透性能及新老混凝土的交接能力。

3.3.4下注浆管、回填碎石

每个钻孔内下两根注浆管，其中一根直通管，一根为花管。花管埋设位置为桩身缺陷位置或桩底沉渣位置，直通管埋深5m位置且在上部管口安置止浆阀，然后进行回填细石骨料，回填至距孔口3m时，停止回填碎石，改用自拌混凝土回填封孔。

严格地按细石混凝土的要求，往钻孔中下碎石，碎石要用清水清洗，粒径范围为1～2cm。回填碎石应遵循逐根逐孔完成，在回填中应尽可能使其密实。

3.3.5注浆施工

注浆施工前应先进行压水试验，压水试验目的是检查注浆系统和设备完好率。压水试验测试合格后，方可进行桩身缺陷或桩底沉渣处高压注浆。

桩身缺陷高压注浆加固补强施工：待封孔结束8～10h后再用埋至缺陷位置的花管进行注浆，注浆为高压注浆，注浆压力及浆液浓度应按逐渐提高的过程，流量可调小至20L/min，进行小流量注浆。注浆时，第一根直通管溢出水泥浆液，且水泥浆液浓度与注入时水泥浆液浓度一致，可关闭止浆阀，继续加压注浆，当出现注浆浆液从孔口、桩周溢出时应停止注浆；如未出现以上现象，以注浆压力2～3MPa且最大注浆压力不大于5MPa，持续注浆时间为30 min为终止注浆标准。桩身缺陷注浆应遵循逐根逐孔顺序完成。注浆完毕将注浆管留于孔中不作回收。

通过对桩底缺陷处的高压注浆加固补强后，使水泥浆液对缺陷部位进行高压挤压，排出内部的空气和水，致使水泥浆液充分充填于缺陷处碎砾石及回填碎石的空隙中，提高缺陷处水泥强度，从而提高桩身承载力。

3.4施工工艺流程图

图1　工艺流程图

4　工程实例对比分析

1）某高速公路工地，某大桥的3-2#基桩，设计桩径为2000mm，桩长为20.8m，成桩类型为嵌岩桩。采用超声波法检测桩身完整性，并用低应变法检测桩端持力层情况。检测结果表明，桩身在距桩底约40cm左右处，超声波波幅、波速异常，低应变的应力波曲线在接近桩底处也出现了同向反射波（见图2）。怀疑该桩的桩身下部存在缺陷，建议采用钻芯法验证。暂对该桩钻取一孔芯样，钻芯结果显示，在桩身20.44m处，桩身混凝土离析严重，但持力层仍符合设计要求。经现场甲方、施工方、监理、设计等四方研究决定，拟对3-2#基桩采用注浆加固补强处理，并要求保护好声测管，以备检测单位进行复测。

图2　低应变的应力波曲线

3-2#基桩经过注浆加固补强处理，待水泥净浆龄期满足28d后，通知同一家检测单位复测。超声波检测结果表明，在同一深度部位，超声波波幅、波速均有明显变化，趋于正常范围。低应变检测结果表明，应力波曲线在桩底出现了明显的反向反射。经与施工方商议，再对该3-2#基桩进行钻芯验证加固补强处理效果。钻芯结果显示，桩底混凝土芯样胶结完好，有明显注浆处理痕迹，且注浆部位的混凝土与原桩底混凝土胶结成一个整体。经综合判定，该基桩的注浆加固补强效果良好，该桩身完整性类别定为Ⅱ类，基本满足承载力使用要求。

2）某高速公路工地，某大桥的12-2#基桩，设计桩径为2800mm，桩长为30.5m，成桩类型为端承桩。采用超声波法检测桩身完整性，并用低应变法检测桩端持力层情况。检测结果表明，桩身在距桩底约16.5～20.5m范围内，多出位置出现超声波波幅、波速异常，低应变的应力波曲线波动较大。怀疑该桩的桩身下部存在不止一处缺陷，建议采用钻芯法验证。共计钻取5个孔，钻取结果表明，在17.0～19.8m处和桩底位置处，不同位置深度位置的芯样均存在不同程度的缺陷（表1）。施工单位仍想注浆加固补强处理，检测单位要求保护好声测管，以备复测。

表1　某桥12-2桩基取芯

12-2#基桩经过注浆加固补强处理，待水泥净浆龄期满足28d后，通知检测单位复测。检测结果表明，在该注浆部位超声波波形仍然出现波幅、波速异常，低应变应力波曲线未发生变化。通过了解注浆现场情况，注浆单位指出在注浆过程中出现了注浆液超量，压浆力未达到预期值，且在该桩周边土层夹层中，有注浆液溢出，最终停止注浆。结合以上各种因素表明，该桩的注浆加固补强效果未达到预期要求，桩身完整性仍然判定为Ⅳ类。

5　结语

当基桩的桩身完整性存在一定缺陷时，采用注浆加固补强方法并不一定全部能达到合格的要求。只有对该缺陷部位进行综合分析和评判，结合基桩的各方面资料及周围地质情况，合理地拟定注浆加固补强处理方案，并在注浆过程中密切注意是否出现异常突发情况，如出现异常情况应及时处理，以排除异常情况，最终才能达到注浆补强的效果，从而实现经济合理的目的。

［1］JGJ106-2014，建筑基桩检测技术规范［S］.

［2］刘屠梅.基桩检测技术与实例［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006：29-30.