蔣毅濤

（昆明公路管理總段公路機(jī)械工程公司 ，云南 昆明 650051）

1 工程地質(zhì)概況

某擬建大橋場(chǎng)地位于江河面，南岸為一級(jí)階地，北岸為二級(jí)階地，地勢(shì)抬高較快。其中弱風(fēng)化砂質(zhì)泥灰?guī)r為鹽漬巖，一般呈灰褐～黑褐色夾白色條紋或白色團(tuán)塊狀，中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石較破碎，巖石中含有大量的鈣硭硝、硬石膏及巖鹽等，局部甚至為純芒硝、硬石膏及綠化鈉晶體。巖石中水平層理較發(fā)育，順層理面泥質(zhì)含量較高，易擊斷。全風(fēng)化層巖性很軟，巖芯呈可塑～硬塑粘土夾碎石狀，厚0.00～7.60m。強(qiáng)風(fēng)化層巖性較軟，巖芯呈泥夾碎石或碎塊狀，厚0.00～5.90m。場(chǎng)地內(nèi)地下水主要是孔隙水(略有承壓性)和基巖裂隙水，水量不大，穩(wěn)定水位為地表下2.35～3.92m。據(jù)所取水樣水質(zhì)分析結(jié)果及附近建筑經(jīng)驗(yàn)，可知該地下水對(duì)混凝土具弱腐蝕性，為硫酸鹽氯化鈉型侵蝕性。

2 樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量復(fù)合檢測(cè)

2.1 樁基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇

綜合分析場(chǎng)地工程地質(zhì)勘察報(bào)告，設(shè)計(jì)采用端承樁基礎(chǔ)，樁尖嵌入成巖狀況較好的弱風(fēng)化砂質(zhì)泥灰?guī)r中2.50～5.00m，考慮樁長(zhǎng)均為25.00～30.00 m，設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁單樁基礎(chǔ)，一樁一柱，樁直徑為1.5和2.0m兩種，岸邊共32根樁，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，樁剖面及構(gòu)造圖見(jiàn)圖1(L為樁長(zhǎng)，l為鋼筋籠長(zhǎng)，D為樁徑， D1為連接柱徑)。

2.2 樁基工程質(zhì)量復(fù)合檢測(cè)

(1)樁基工程動(dòng)測(cè)試驗(yàn)

對(duì)岸邊上的32根鉆孔灌注樁樁身完整性全部進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)采用小應(yīng)變應(yīng)力波反射波法和機(jī)械阻抗法相結(jié)合，根據(jù)應(yīng)力波理論和反射波特征及導(dǎo)納曲線綜合分析，確定樁身完整性，檢測(cè)結(jié)果表明2-1#，11-4#兩根樁樁身不完整，存在缺陷，其余樁質(zhì)量均合格。分析圖2樁的導(dǎo)納曲線，從圖2(a)可以清楚地看出2-1#樁上波在斷裂處重復(fù)反射，△f=240Hz，△L=C/2△f=4350/480≈9m，表明斷樁約在9m處(波速取4350m/s)。由圖2(b)中可以計(jì)算出斷樁大致在11m處。

(2)樁靜載荷試驗(yàn)

根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范要求，任意抽選3根樁徑為2.0m的工程樁2-1#(L=26.30 m)，4-2#(L=27.20m)和 11-4#(L=28.12m)進(jìn)行單樁靜載試驗(yàn)，其Q-s特征曲線見(jiàn)圖3，其中2-1#，11-4#兩根樁未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，判定其極限承載力分別為7560和7800 kN；4-2#樁滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，其極限承載力達(dá)到8970kN。

(3)樁身抽芯檢測(cè)

為了進(jìn)一步查明2-1#和11-4#樁的具體缺陷部位，決定對(duì)這2根事故樁進(jìn)行鉆孔抽芯檢測(cè)。從抽取的芯樣結(jié)果來(lái)看，2-1#樁在樁頂下9.00～10.23m存在斷樁不膠結(jié)現(xiàn)象，11-4#樁在樁頂下11.00～12.41m也存在斷樁不膠結(jié)情況，芯樣均不成塊，因鉆進(jìn)時(shí)破碎掉塊，無(wú)法揭露破碎段的總長(zhǎng)度，樁身其他部位混凝土膠結(jié)較好，經(jīng)取樣試驗(yàn)，其樁身混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

2.3 樁基工程事故分析

分析動(dòng)測(cè)、靜載試驗(yàn)和抽芯3種復(fù)合檢測(cè)的結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工記錄和地質(zhì)報(bào)告的實(shí)際情況，認(rèn)為造成這2根樁的工程質(zhì)量事故的主要原因如下：

(1)從圖2的Q-s關(guān)系曲線可以看出，2-1#樁在荷載加至7560kN時(shí)，沉降量驟增，荷載無(wú)法穩(wěn)定，Q-s曲線為陡降形，動(dòng)測(cè)結(jié)果判斷其樁身在9.00m處存在斷裂缺陷。沉降量驟增的原因可能是由于清孔時(shí)間過(guò)短或孔口泥漿比重沒(méi)有測(cè)量準(zhǔn)確 (泥漿比重應(yīng)小1.15)，造成孔底沉渣過(guò)厚 (大大超過(guò)規(guī)范值50.00mm)；另一個(gè)重要的原因是與樁底基巖為白云灰質(zhì)巖有關(guān)，在樁端部位遇到灰?guī)r溶洞時(shí)，其樁端沉渣很可能為溶洞積淤涌入造成。

(2)對(duì)11-4#樁，靜載試驗(yàn)中荷載加至7800kN時(shí)，沉降量驟增，荷載無(wú)法穩(wěn)定，Q-s曲線為陡降形，而且單樁豎向抗壓極限承載力與設(shè)計(jì)值接近，與4-2#樁比較，存在異?，F(xiàn)象。動(dòng)測(cè)結(jié)果還顯示11-4#樁在11.00m左右處也存在斷裂、混凝土離析或膠結(jié)不良等缺陷。

(3)地下水位高、且豐富，導(dǎo)致場(chǎng)地內(nèi)地下水壓高，孔隙水壓力不易消散，易使混凝土離析和膠結(jié)不良。另外在施工2-1#和11-4#樁基礎(chǔ)過(guò)程中，澆筑混凝土到9.00m和11.00m左右處突然停電，施工被迫中斷，致使隔水層凝固形成一層硬殼，后續(xù)混凝土無(wú)法灌入，導(dǎo)致該處有斷裂缺陷。

3 缺陷樁加固方案及處理效果

為了保證樁基工程質(zhì)量，根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，對(duì)存在質(zhì)量問(wèn)題的2根樁進(jìn)行技術(shù)處理，經(jīng)過(guò)分析比較這2根樁的質(zhì)量事故的類(lèi)型，決定對(duì)2-1#樁先采用高壓旋轉(zhuǎn)噴射清除孔底沉渣，再補(bǔ)灌細(xì)石混凝土，將樁底充填密實(shí)以滿(mǎn)足沉降要求，之后采用高壓噴射注漿來(lái)處理混凝土離析或斷裂部位。對(duì)11-4#樁采用高壓噴射注漿方案處理樁的缺陷部位。

3.1 高壓噴射注漿法處理樁基缺陷部位

(1)材料選用與配比

①主材料為525#普通硅酸鹽水泥，外檢合格；②摻入化學(xué)劑：為了提高處理段的混凝土強(qiáng)度，在水泥中加入2%的NaCl；③水灰比：0.4。

(2)施工注意事項(xiàng)

①樁上鉆孔應(yīng)穿過(guò)缺陷段進(jìn)入完整段1.5～2.0m，施工中應(yīng)注意孔內(nèi)水量的消耗情況；

②孔口用水泥封固預(yù)埋一根長(zhǎng)1.2m、直徑73mm的巖芯管，高出樁頂0.4m，且?guī)Ы庸浚B(yǎng)護(hù)一周到一定強(qiáng)度后方可使用；

③插入注漿管至距孔底10～15cm，并與預(yù)埋管口連接部位安裝一個(gè)變接頭；

④注漿管上部與高壓泵車(chē)接通；

⑤孔口與預(yù)埋管暫不連接封閉，先低壓向孔內(nèi)注漿，使注漿孔內(nèi)清水突出，直到出現(xiàn)濃漿溢出即連接封閉預(yù)埋管加壓注漿，使泵壓提高到10MPa以上；

⑥記錄注漿量、水泥用量、泵壓、持續(xù)時(shí)間，直到泵壓自動(dòng)增高，不進(jìn)漿或漿液從樁周溢出，待穩(wěn)定20min后停止送漿。稍后管內(nèi)壓力釋放降低，卸開(kāi)孔口連接管絲扣，提出送漿管，用清水沖洗注漿管，并在孔內(nèi)灌滿(mǎn)水泥漿，同時(shí)從孔口投入適量瓜子片碎石，一面投碎石一面用鋼筋上下攪動(dòng)。

3.2 樁底沉渣清除及混凝土的回灌

在2-1#樁中心孔旁側(cè)施工一個(gè)排水、排漿孔，孔徑φ110mm，深度以打穿樁身混凝土為準(zhǔn)，并在中心孔和排水孔各預(yù)埋一根長(zhǎng)1.2m、直徑73mm巖芯管，帶接箍?？卓诎惭b旋噴鉆機(jī)，在中心孔通過(guò)鉆桿，底部配有高壓旋噴鉆頭。啟動(dòng)高壓泵，噴射高壓水 (15～20MPa)，從上到下來(lái)回旋轉(zhuǎn)噴射，使孔底沉渣通過(guò)高壓水從排水孔和中心孔排出，當(dāng)沉渣清理符合要求時(shí)，停止噴射，回灌坍落度為16cm、強(qiáng)度為C25的瓜子片碎石混凝土。鉆孔掏土及回灌混凝土布置圖見(jiàn)圖4。

3.3 缺陷樁處理效果

對(duì)缺陷樁加固的技術(shù)指標(biāo)要求是：斷樁破碎帶壓漿處理后強(qiáng)度要大于15MPa，而樁底沉渣段處理后強(qiáng)度也應(yīng)達(dá)到15MPa以上。

對(duì)2根缺陷樁進(jìn)行處理后，仍采用低應(yīng)變法檢驗(yàn)加固后的樁身質(zhì)量，檢測(cè)結(jié)果顯示2-1#樁的動(dòng)剛度(740×107N/m)較大，根據(jù)平均波速(C=4350m/s)計(jì)算出樁長(zhǎng)26.02m，與實(shí)際長(zhǎng)度一致，可以判斷樁身缺陷已修復(fù)。由檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算11-4#樁的樁長(zhǎng)為28.07m，也與實(shí)際樁長(zhǎng)一致，表明樁身修復(fù)后完整性較好。再對(duì)這2根樁進(jìn)行第2次靜載荷試驗(yàn)，測(cè)得2-1#樁極限承載力為8150kN，比第1次靜載試驗(yàn)的極限承載力提高22.2%，累計(jì)沉降值為21.2mm。測(cè)得11-4#樁極限承載力為8120 kN，承載力提高4%。這表明樁底沉渣的清除及回灌混凝土法和對(duì)樁身缺陷段采用高壓注漿的方法是合理有效的。

結(jié)論

(1)利用靜載、動(dòng)測(cè)和抽芯試驗(yàn)等方法復(fù)合檢測(cè)樁的工程質(zhì)量是可行的，但是靜載試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)結(jié)合場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)資料、施工記錄以及設(shè)計(jì)要求，有目的地抽選試樁，做到有的放矢。

(2)鉆孔灌注樁在鉆孔完畢后要及時(shí)清孔，務(wù)必清理孔底沉渣至符合樁基規(guī)范要求。

(3)在澆筑混凝土過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)積極采取應(yīng)急措施，以確?；炷烈淮螡仓晒Α?/p>

(4)采用高壓噴射注漿法將漿液滲入樁身裂隙中，來(lái)處理樁身混凝土離析、斷裂或膠結(jié)不良等缺陷以提高樁身完整性，其效果良好。采用高壓旋轉(zhuǎn)噴射氣流清除孔底沉渣，及時(shí)回灌混凝土處理樁底沉渣過(guò)厚的措施得當(dāng)，使樁基沉降量能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ10-89).93、96局部修訂.

[2]混凝土結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB50204-92).