廖翁興

某工程沖孔灌注樁質(zhì)量檢測及加固效果分析

廖翁興

(福建省宏實(shí)建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司 福建泉州 362122)

通過對(duì)泉州某工程沖孔灌注樁的低應(yīng)變檢測，發(fā)現(xiàn)樁身質(zhì)量存在問題，后通過單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樁身承載力嚴(yán)重不足。結(jié)合鉆芯法驗(yàn)證，查出引起質(zhì)量事故的原因，并根據(jù)該工程的結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)條件、環(huán)境條件提出了高壓注漿法的加固方案。加固后重新進(jìn)行豎向抗壓靜載檢測，承載力滿足設(shè)計(jì)要求，確保結(jié)構(gòu)安全。

沖孔灌注樁；質(zhì)量檢測；沉渣厚度；高壓注漿法

0 引言

基礎(chǔ)工程是建筑工程的根本，其質(zhì)量好壞直接影響著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定，關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。從早期的木樁到現(xiàn)在的鋼筋混凝土樁、鋼樁，打樁技術(shù)雖然得到了不斷的改進(jìn)和發(fā)展，但由于樁基礎(chǔ)的施工具有高度的隱蔽性，難免會(huì)出現(xiàn)一系列的質(zhì)量問題，例如沖孔灌注樁容易出現(xiàn)縮頸、夾泥、空洞、樁底沉渣過厚、混凝土離析等問題。找出這些質(zhì)量問題并采取有效的加固措施，做到防患于未然，是現(xiàn)在乃至以后所必須研究的一項(xiàng)重要課題。

本文通過泉州某工程沖孔灌注樁檢測發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量問題，并通過驗(yàn)證檢測找出質(zhì)量問題的原因，結(jié)合該工程的結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)條件、環(huán)境條件提出一個(gè)切實(shí)可行的加固方案，確保結(jié)構(gòu)安全。

1 工程地質(zhì)概況

擬建的工程位于泉州地區(qū)，擬建建筑物安全等級(jí)為二級(jí)，工程重要性等級(jí)屬二級(jí)，場地等級(jí)為二級(jí)(中等復(fù)雜場地)。

擬建場地土層狀況自上而下為：素填土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、卵石、殘積砂質(zhì)粘性土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖，如表1所示。

表1 擬建工程土層地質(zhì)條件

2 質(zhì)量檢測

該工程灌注樁樁徑為800mm～1 200mm，樁長為9.52m～16.10m，設(shè)計(jì)樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖，要求進(jìn)入中風(fēng)化持力層不小于0.5m，每根樁預(yù)埋2～3根注漿管。檢測按照《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行[1]。先用低應(yīng)變法對(duì)工程樁進(jìn)行樁身完整性普查，使用的儀器武漢巖海生產(chǎn)的低應(yīng)變檢測儀，型號(hào)RS-1616K(S)。

低應(yīng)變檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：2#工程樁樁底同向反射明顯，與嵌巖樁低應(yīng)變曲線特征不相符，如圖1所示。故選取低應(yīng)變檢測結(jié)果有疑問的2#樁進(jìn)行豎向抗壓靜載試驗(yàn)。2#樁：樁徑為1 000mm，樁長為12.02m，混凝土強(qiáng)度為C30，豎向抗壓承載力特征值為3 500kN。2#試樁分10級(jí)加載，每級(jí)荷載增量為700kN，最大試驗(yàn)荷載加至7 000kN。該樁試驗(yàn)在荷載5 600kN(第8級(jí)荷載)作用下，樁頂總沉降量超過40mm，且明顯沉降增大，試樁達(dá)到極限承載狀態(tài)，達(dá)到規(guī)范終止加載的條件，取Q-s曲線發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值(4 900kN)為該樁的單樁豎向抗壓極限承載力。

圖1 2#樁低應(yīng)變曲線

圖2 2#樁荷載-沉降(Q-s)曲線

根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果繪制豎向荷載-沉降(Q-s)曲線，如圖2所示。根據(jù)規(guī)范確定2#樁的極限承載力為4 900kN，而設(shè)計(jì)極限承載力為7 000kN，顯然不滿足設(shè)計(jì)要求。該樁樁底存在嚴(yán)重缺陷，故采用鉆芯法進(jìn)行驗(yàn)證，2#試樁鉆芯結(jié)果如圖3所示。該樁揭示的芯樣長度為12.03m，樁身混凝土連續(xù)、完整、膠結(jié)好，芯樣表面光滑。骨料分布均勻，芯樣呈長柱狀，樁身完整性判定為I類。樁底沉渣厚度為215mm，不滿足設(shè)計(jì)要求；樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖，滿足設(shè)計(jì)要求；芯樣抗壓強(qiáng)度檢測值為32.4MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖3 2#樁芯樣全長照片

3 事故原因分析

由鉆芯結(jié)果可判斷樁底沉渣過厚是造成承載力不足的主要原因。一方面由于清孔不干凈所致。在清孔過程中，清孔泥漿的比重過小或清孔時(shí)間停留太長，造成孔壁坍塌現(xiàn)象，從而使孔底淤積，造成樁底沉渣。成孔完畢后，靜置時(shí)間過長導(dǎo)致孔內(nèi)水位下降，泥漿沉淀比重變小，造成孔壁坍塌使得孔底淤積，造成孔底沉渣。另外該地區(qū)地下水普遍偏高，加上施工時(shí)正值雨季，沖孔樁成孔質(zhì)量不能得到有效控制，澆灌混凝土?xí)r，不能沖掉樁底沉渣。另一方面，施工單位沒有嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行施工。為了趕工期，施工單位沒有準(zhǔn)確地記錄該樁的充盈系數(shù)、灌注時(shí)間、鉆孔情況，僅用重錘法對(duì)沉渣厚度進(jìn)行粗糙的測量，而不是由有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員采用沉渣測定儀對(duì)沉渣厚度進(jìn)行精確測量。

4 沖孔灌注樁加固

根據(jù)鉆芯結(jié)果得知，2#樁樁底沉渣過厚，超過《樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)[2]要求的≤50mm，不滿足設(shè)計(jì)要求，所以需對(duì)樁底沉渣進(jìn)行處理。通過預(yù)埋在樁身的注漿套路，利用高壓注漿泵的壓力作用，經(jīng)樁端的預(yù)留壓力注漿裝置向樁端土層均勻地注入能固化的漿液。壓力漿液對(duì)樁端土層、中風(fēng)化基巖、樁端附近的周圍土層分別起到滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結(jié)或多種形式的不同組合作用，改變其物理力學(xué)性能及樁與巖土之間的邊界條件，消除沉渣虛土等隱患,從而提高樁的承載力以及減少樁的沉降量[3]。

按照設(shè)計(jì)文件要求，2#試樁，樁徑1 000mm，預(yù)埋3根的注漿管，注漿管延樁身通長布置。2#試樁的設(shè)計(jì)注漿量為3.0t，注漿壓力為3MPa～10MPa。該工程其它樁基均按設(shè)計(jì)文件要求采用U管注漿。U管注漿又稱循環(huán)注漿，是指每一個(gè)注漿系統(tǒng)由1根進(jìn)口管、1根出口管和一個(gè)注漿裝置完成。如圖4所示，將預(yù)先作好的孔口管安裝好后，把高壓注漿機(jī)接到帶有單向閥門A的孔口管上，打開閥門B向孔內(nèi)管，往復(fù)高壓注入水灰比為0.55∶1的水泥漿，并在漿里加入水泥重量0.25%的木鈣做減水劑，并加入1%～2%水泥重量的微膨脹劑，使樁底沉渣中的砂、碎石與水泥漿液充分?jǐn)嚢杌旌?。注漿時(shí)，孔口返漿濃度與進(jìn)漿濃度基本一致時(shí)，即停止注漿。注漿結(jié)束后提出注漿管，孔內(nèi)漿液隨著下降，使用注漿管對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)漿。補(bǔ)漿結(jié)束后，去掉注漿管的下半段，關(guān)閉閥門B，使用注漿泵對(duì)孔內(nèi)壓注水泥漿，終止壓力為為3MPa～10MPa，穩(wěn)壓5min～10min，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，關(guān)閉單向閥門A壓漿結(jié)束。

圖4 高壓注漿示意圖

為了保證高壓注漿的加固效果，對(duì)2#試樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)。2#試樁的每級(jí)荷載增量為700kN，最大試驗(yàn)荷載加至7 000kN。這根樁試驗(yàn)均進(jìn)展順利，未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，試樁在最大荷載作用下樁頂沉降小于40mm，且沒有明顯沉降增大的現(xiàn)象，試樁未達(dá)到極限承載狀態(tài)，取最大試驗(yàn)荷載值7 000kN為這根樁的單樁豎向抗壓極限承載力。靜載試驗(yàn)如表2所示，荷載-沉降(Q-s)曲線如圖5所示，靜載試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了該工程樁高壓注漿的加固效果還是比較理想的，承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 靜載試驗(yàn)匯總表

圖5 2#樁(加固后)荷載-沉降(Q-s)曲線

5 結(jié)論

(1)對(duì)于泥漿護(hù)壁成孔的灌注樁，孔壁泥皮和樁底沉渣過厚是導(dǎo)致承載力大幅降低的主要原因。解決泥皮問題，泥漿的施工問題是關(guān)鍵。對(duì)于清孔，對(duì)于不易塌孔的樁孔，可采用空氣吸泥清孔，穩(wěn)定性差的孔壁應(yīng)采用泥漿循環(huán)或抽渣桶排渣；對(duì)孔深較大的端承樁和粗粒土層中的摩擦樁，宜采用反循環(huán)工藝成孔，也可根據(jù)土層情況采用正循環(huán)鉆進(jìn)，反循環(huán)清孔。

(2)采用高壓注漿法可以很好地解決樁底沉渣過厚或樁底混凝土缺陷等問題，尤其適用樁端持力層為中風(fēng)化以上的土層，提高樁底的剛度和強(qiáng)度，是一種加固補(bǔ)強(qiáng)、提高樁基承載力的有效措施。但對(duì)于持力層為強(qiáng)風(fēng)化土層以下的土層，可能會(huì)對(duì)周圍土層有明顯的滲透，注漿效果不一定理想，以及當(dāng)樁身其它部位出現(xiàn)質(zhì)量問題的時(shí)候，采用高壓注漿法需要更多的工程實(shí)踐加以驗(yàn)證。

(3)對(duì)于沖孔灌注樁的質(zhì)量檢測，應(yīng)結(jié)合該工程的地質(zhì)條件、成樁工藝、施工記錄等，可同時(shí)選用兩種或多種方法檢測，使各種方法能夠相互補(bǔ)充、驗(yàn)證，提高檢測結(jié)果的可靠性，如大直徑灌注樁的完整性檢測，可采用低應(yīng)變和鉆芯結(jié)合的模式[4]，對(duì)于低應(yīng)變法測試的盲區(qū)淺部嚴(yán)重缺陷，可采用開挖驗(yàn)證等[5]。

[1] JGJ106-2014 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014：13-18.

[2] JGJ94-2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：87-88.

[3] 龔曉南.樁基工程手冊(cè)[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016：672-676.

[4] 周仲景.鉆芯法在沖孔灌注樁檢測中的應(yīng)用[J]. 工程質(zhì)量，2009(9)：28-30.

[5] 陳凡，徐天平，陳久照，等.基樁質(zhì)量檢測技術(shù)[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014：17-18.

The Analysis of the Quality Test and Reinforcement Effect of the Cast-in-situ bored Pile in a Project

LIAOWengxing

(Fujian Hotion Construction Quality Inspection Co.,Ltd ,Quanzhou 362122)

In this paper, the low strain test carried out on a cast-in-place bored pile in a project in Quanzhou, which questioned the quality of this pile. Then, by the vertical compressive load test, it is discovered that the bearing capacity is seriously insufficient. Finally, combined with the core drilling method, the reason of this quality problem is found out. Therefore, to ensure the design requirement of the bearing capacity, the jet grouting method is put forward to reinforce the pile and the vertical compressive load test is reconducted on the basis of the structure type and geological and environmental condition of the project. Such practice makes sure the safety of the structure

Cast-in-situ bored pile; Quality inspection; Sediment thickness; High pressure jet grouting method

廖翁興(1982.6- )，男，工程師。

E-mail:523778669@qq.com

2017-01-23

TU473.1

A

1004-6135(2017)04-0049-03