馮棟棟，雷 斌

（深圳市工勘巖土集團有限公司 深圳 518063）

0 引言

灌注樁以其機械化程度高、施工速度快、承載力大等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于房屋建筑、水工建筑、橋墩基礎(chǔ)等領(lǐng)域。端承樁沉渣要求通常為≤50 mm，摩擦樁沉渣要求通常為≤100 mm［1］，但在灌注樁進行質(zhì)量檢測時，經(jīng)常出現(xiàn)樁底沉渣厚度超標(biāo)的情況。近些年，國內(nèi)許多專家學(xué)者運用各種現(xiàn)場試驗及數(shù)值模擬手段分析了不同情況下沉渣對基樁承載力的影響［2-4］。

旋挖鉆孔樁沉渣多發(fā)生在鉆進成孔、鋼筋籠下放及混凝土灌注過程中，沉渣的存在對灌注樁承載力有較大影響［5］。對于灌注樁底沉渣厚度超標(biāo)通常采用高壓旋噴洗孔后高壓注漿進行處理［6］，該工藝采用風(fēng)壓洗孔、普通水泥漿液作為注漿體，處理完后需養(yǎng)護較長時間后才能進行處理效果檢測。

本技術(shù)通過高風(fēng)壓、專用清洗液、“高風(fēng)壓+高水壓”、水泥漿等多種介質(zhì)進行洗孔，將孔底沉渣徹底清除；注漿采用超細水泥作為注漿料，通過置換注漿及高泵壓封孔注漿，漿體強度高、養(yǎng)護時間短、修復(fù)效果好。經(jīng)多個灌注樁底沉渣超標(biāo)缺陷樁處理實踐，形成了完整的施工工藝流程、工序操作規(guī)程，達到了處理快捷、質(zhì)量可靠、降低成本的效果。

1 修復(fù)原理

1.1 洗孔原理

1.1.1 高風(fēng)壓洗孔

通過高風(fēng)壓管送至末端連接的開槽式洗孔器噴出，高風(fēng)壓使孔內(nèi)水產(chǎn)生向上的噴射動能，攜帶沉渣以高壓水射流的形式從抽芯孔噴出。洗孔時，邊洗孔、邊下放開槽式洗孔器，同步向抽芯孔內(nèi)持續(xù)注入清水，直至洗孔至沉渣段。洗孔過程中，采用單孔間歇、多孔輪換高壓洗孔方式，至每孔沖出的污水變成清水。高風(fēng)壓洗孔工藝原理如圖1所示。

圖1 高風(fēng)壓洗孔工藝原理Fig.1 Schematic of High Air Pressure Hole Washing Process

1.1.2 清洗液洗孔

為將樁底沉渣清洗干凈，在初次高壓洗孔后，增加清洗液輔助洗孔工序，操作時向抽芯孔內(nèi)倒入專用清洗液，并靜置12～24 h。專用清洗液由滲透劑和洗滌劑按一定比例配置而成，滲透劑全稱為脂肪醇聚氧乙烯醚，屬非離子表面活性劑，具有良好的潤濕性、滲透性、乳化性、分散性、增溶性等性能，其在泥塊、泥皮的表面能定向排列，使其表面張力迅速顯著下降，將附著在樁底的泥塊、抽芯孔壁的泥皮分散。

1.1.3 “高風(fēng)壓+高水壓”洗孔

空壓機提供的高風(fēng)壓和注漿泵提供的高水壓通過三通連接形成高壓水氣流，由開孔式洗孔器末端開設(shè)的小孔噴出超高壓水流，對經(jīng)清洗液浸泡過的附著于孔壁的泥皮、樁底的泥塊及小顆粒沉渣進行清洗。洗孔時，邊洗、邊下放開孔式洗孔器，直至清洗至沉渣段，通過間歇、輪換孔持續(xù)高壓洗孔，至每孔沖出的污水變清?！案唢L(fēng)壓+高水壓”洗孔工藝原理如圖2所示。

圖2 “高風(fēng)壓+高水壓”洗孔工藝原理Fig.2 Schematic of "High Air Pressure +High Water Pressure" Hole Washing Process

1.1.4 “高壓氣+水泥漿”洗孔

考慮到孔內(nèi)殘留的少量沉渣顆?？赡軙谅溆诳椎?，因此本次采用水泥漿洗孔，以使殘余顆粒懸浮于水泥漿中，確?？椎淄耆珶o沉渣。實施過程中，先采用高壓注漿泵注入超細水泥調(diào)配的比重2.45 g/cm3、粘度18 S 的水泥漿液，當(dāng)注漿量達到抽芯孔體積的1/3～1/2 時停止注漿，再改換空壓機對孔內(nèi)實施“高壓氣+水泥漿”洗孔，由開槽式洗孔器噴出高風(fēng)壓，使水泥漿產(chǎn)生動能，將水泥漿與樁底殘留的沉渣充分混合，使沉渣顆粒懸浮于高粘度的水泥漿液中?！案邏簹?水泥漿”洗孔原理如圖3所示。

圖3 “高壓氣+水泥漿”洗孔工藝原理Fig.3 Schematic of "High Pressure Gas +Cement Slurry" Hole Washing Process

1.2 注漿原理

1.2.1 超細高強度水泥注漿液

超細水泥由高強型超細水泥、膨脹劑、礦渣等多種助劑，經(jīng)特殊設(shè)備精制而成的新一代無機剛性超細灌漿材料，其比重為3.0 g/cm3，平均細度為4 μm左右，比表面積為800 m2/kg。注漿料現(xiàn)場加水?dāng)嚢杓从?，具有流動性大，早期強度高、中期強度增長平穩(wěn)，不分層、不泌水，穩(wěn)定性好，漿液微膨脹與混凝土和鋼筋結(jié)合力好，固化時具有無收縮現(xiàn)象，結(jié)石強度高，耐久性好等特點。

1.2.2 置換注漿

經(jīng)氣、水、水泥漿等多介質(zhì)洗孔完成后，將注漿管從空壓機上卸除，再次與注漿泵連接進行置換注漿，超細水泥注漿液通過注漿泵泵送至末端連接的開槽式洗孔器，由開槽式洗孔器噴出超細水泥注漿液，使孔內(nèi)漿液、沉渣形成向上的頂推力并被置換出孔，直至孔口溢出水泥漿液與攪拌桶內(nèi)漿液性狀保持一致［7］。置換注漿工藝原理如圖4所示。

圖4 置換注漿工藝原理Fig.4 Schematic of Displacement Grouting Process

1.2.3 高泵壓封孔注漿

置換注漿作業(yè)完成后，首先將全部抽芯孔采用水壓式膨脹封孔器封孔，再采用注漿泵高壓注入超細水泥拌制的水泥漿液，水泥漿液在密閉空間內(nèi)承受高泵壓，在高泵壓作用力下被壓至樁身、樁底細微裂隙中，將樁底、樁側(cè)裂隙采用水泥漿液徹底填充［8］。高泵壓封孔注漿工藝原理如圖5所示。

圖5 高泵壓封孔注漿工藝原理Fig.5 Schematic of High Pump Pressure Sealing Hole Grouting Process

2 施工工藝流程

灌注樁沉渣多介質(zhì)高壓洗孔與高強漿液封孔修復(fù)工法施工工藝流程如圖6所示。

圖6 施工工藝流程Fig.6 Construction Process Flow Chart

3 操作要點

3.1 抽芯孔交替高風(fēng)壓洗孔

⑴量測抽芯孔孔內(nèi)沉渣深度，并在高風(fēng)壓管相應(yīng)位置纏紅色膠帶作為標(biāo)記。

⑵高風(fēng)壓管一頭連接開槽式洗孔器，另一頭連接空壓機。

⑶開槽式洗孔器邊洗、邊下放，利用噴頭下沉和上升反復(fù)噴射切割，直至下放到沉渣深度。

⑷采用間歇、輪換、持續(xù)高壓洗孔方法，直至每孔從孔口沖出的濁水變清。

3.2 “高風(fēng)壓+高水壓”混合洗孔

⑴高壓泵泵送高壓水，空壓機泵送高壓氣，通過三通連接形成高壓水氣流。

⑵ 高壓水氣流通過高風(fēng)壓管連接開孔式洗孔器，開孔式洗孔器如圖7?所示。

圖7 開孔式洗孔器及“高風(fēng)壓+高水壓”洗孔Fig.7 Opening Hole Washer and "High Air Pressure +High Water Pressure" Cleaning

⑶高壓泵采用BW150型。

⑷采用開孔式洗孔器進行洗孔，邊洗邊下放，洗孔時需上下移動洗孔器，保證孔壁清洗干凈，直至下放至預(yù)先風(fēng)管的標(biāo)記處，至每個孔噴出的均為清水，“高風(fēng)壓+高水壓”洗孔現(xiàn)場如圖7?所示。

3.3 孔內(nèi)電視檢測

⑴采用超高清全智能GD3Q-GA 孔內(nèi)電視對沉渣是否清洗干凈進行檢測，孔內(nèi)電視如圖8?所示。

圖8 孔內(nèi)電視及清洗效果檢測Fig.8 In-hole TV and Cleaning Effect Detection

⑵在抽芯孔位置架設(shè)三腳架，將孔內(nèi)電視滑輪固定于三腳架頂部，將探頭放入抽芯孔內(nèi)；

⑶操作孔內(nèi)電視將探頭徐徐下放，隨探頭下放，孔內(nèi)影像實時傳輸至孔內(nèi)電視界面，直至下放至沉渣段，觀測沉渣是否清洗干凈［9］，洗孔效果檢測如圖8?所示。

3.4 空壓機高風(fēng)壓水泥漿洗孔

⑴水泥漿采用超細水泥拌制，水灰比為0.45。

⑵注漿管一端與注漿泵連接，另一端與開槽式洗孔器連接，開槽式洗孔器下至孔底位置開始注漿。

⑶常壓泵送注漿后，將注漿泵的注漿管卸下，安裝至空壓機接口。

⑷啟動空壓機，將水泥漿沖開翻滾，使孔底殘留的沉渣與水泥漿混合，并懸浮于水泥漿中。

3.5 注漿泵全孔置換注漿

⑴水泥漿洗孔完成后，將空壓機的注漿管卸下，安裝至注漿泵接口。

⑵一孔開始注漿，從其他孔水泥漿液從孔底將孔內(nèi)污水、沉渣置換出孔。

⑶至每個抽芯孔返出的漿液性狀與攪拌桶內(nèi)注漿液一致時停止注漿。

3.6 注漿泵高壓封孔注漿

⑴封孔采用水壓式膨脹封孔器。

⑵一孔采用連接注漿管的水壓式封孔器對該孔進行封堵，其余孔采用水壓式封孔器進行封堵封孔器帶有止?jié){閥，注漿時先打開止?jié){閥，待孔口返出的漿液與攪拌桶內(nèi)漿液性狀一致后關(guān)閉止?jié){閥，進行高壓注漿。

⑶注漿泵連接調(diào)速器，注漿壓力維持在1.0 MPa左右。

⑷注漿結(jié)束后先卸注漿壓力再卸封孔器水壓，以免造成漿液噴出。

4 結(jié)語

通過多個項目實踐，經(jīng)灌注樁底沉渣多介質(zhì)高壓洗孔與高強漿液封孔修復(fù)施工技術(shù)處理后，采用低應(yīng)變、鉆芯法檢測表明沉渣處理干凈、注漿強度滿足設(shè)計要求［10］。本技術(shù)在處理速度、處理質(zhì)量、綜合成本控制等方面都突顯出了獨特的優(yōu)越性，為解決灌注樁沉渣缺陷處理提供了一種創(chuàng)新、實用的工藝技術(shù)。