注漿補強在大直徑鉆孔灌注樁斷樁接樁中的應用

王 慶 江

(華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021)

V0=V×(1-ρ0/ρ)×100%×β。

V=π×d2×h/4。

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·巖土工程·地基基礎(chǔ)·

注漿補強在大直徑鉆孔灌注樁斷樁接樁中的應用

王 慶 江

(華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021)

通過注漿補強接樁工藝在大直徑鉆孔灌注樁斷樁接樁工程實例中的應用，介紹了施工中鉆孔布置的原則，并對注漿量控制、漿液配置、分次注漿間歇時間及注漿終止條件等作了較詳細的介紹，為該技術(shù)的推廣應用提供技術(shù)支撐。

鉆孔灌注樁，斷樁，注漿補強

0 引言

鉆孔灌注樁作為一種成熟的建筑形式，以其施工工藝簡單、技術(shù)成熟、質(zhì)量易于檢測等優(yōu)點一直以來被廣泛應用于各類大型的工業(yè)與民用建筑之中。特別是近年來高速發(fā)展的高速鐵路、高速公路項目，在通過河流山谷時，多采用大直徑鉆孔灌注樁作為樁基礎(chǔ)。然而，在施工中，有時因工藝問題或外界不可抗力的影響，造成灌注中斷而發(fā)生斷樁事故。目前針對鉆孔灌注樁斷樁的處理方法主要是補雙樁代替法、破除舊樁重新施工法及注漿補強方法。前兩種方法存在費用高不經(jīng)濟的缺點，而注漿補強法方便快捷，既經(jīng)濟又便于操作，下面結(jié)合工程實例介紹一下注漿補強法在鉆孔灌注樁斷樁接樁中的應用。

1 工程概況

該工程為一城市高架快速路的樁基工程，為一樁一柱形式，樁柱之間有連梁連接。斷樁所在位置地層條件見表1。

表1 斷樁所在位置地層參數(shù)表

設(shè)計樁徑1 600 mm，樁長42 m，樁身混凝土強度等級為C30。該樁在成樁過程中，在孔內(nèi)混凝土灌至34 m左右時，因?qū)Ч苈┧畬е掳l(fā)生堵管事故。事故處理完后，導管的下入深度為距孔口31 m～32 m處，下部被提管過程中落下的混凝土及孔內(nèi)雜物充填造成導管不能下到原位置處。之后，施工人員采取加大二次首灌混凝土方量的方式繼續(xù)進行灌注至設(shè)計樁頂標高。

成樁養(yǎng)護期滿后，對樁身進行了完整性檢測。檢測方法為聲波透射法，檢測結(jié)果顯示該樁在34 m～31 m范圍呈現(xiàn)斷樁特征，判定為不合格樁。結(jié)果出來后，施工方委托我公司為其設(shè)計一斷樁處理方案。

2 事故分析

1)樁身現(xiàn)狀。

成孔42 m，直徑1 600 mm，樁身混凝土強度等級C30。樁身鋼筋籠直徑1 200 mm。

2)原因分析。

從施工記錄分析，事故原因是施工隊在灌注混凝土成樁過程中，灌注用導管連接不緊密，管壁漏水，造成在灌注過程中發(fā)生堵管事故。起拔導管二次灌注時，兩次孔內(nèi)混凝土面之間充填較多的砂石等雜物造成在堵管樁段位置出現(xiàn)斷樁。地層資料顯示，該樁所處位置地層多為砂層，缺陷段處于中粗砂地層之中。

3)處理方案。

根據(jù)斷樁原因及缺陷段地層條件，本著經(jīng)濟、合理的原則，確定采用注漿補強工藝對缺陷段進行注漿補強。具體作法如下：在樁頂面按120°角均布3個注漿孔，鉆孔中心距樁中心300 mm?？讖?0 mm，預計孔深36 m，以鉆穿缺陷段底面為準。要求全孔段取芯，通過分析樁體巖芯準確的確定缺陷面的上、下邊界及斷樁位置充填于樁體中的雜質(zhì)成分，并根據(jù)缺陷段長度估算注漿量。

注漿孔布置示意圖見圖1。

施工時，按一孔一注漿方式進行施工。鉆成一個注漿孔后即用清水對注漿孔進行沖洗，待返出的漿液接近清水后開始注漿，設(shè)計注漿壓力2 MPa～4 MPa,在達到估算注漿量時或注漿壓力持續(xù)上升難以繼續(xù)注漿時，可停止本次注漿，養(yǎng)護36 h后，進行第二個注漿孔的施工。依此類推，后面的注漿孔兼作前次注漿檢查孔。

注漿補強工藝流程見圖2。

4)施工過程。

a.注漿施工設(shè)備：勘察用150型鉆機一臺，注漿采用BW-250型注漿泵。

b.成孔：利用金剛石取芯鉆探工藝，完整樁段可配單管取芯鉆具，接近預判缺陷面頂面時改用雙管單動取芯鉆具，以保證巖芯采取率。以清水作為鉆進沖洗液。在完整樁段，巖芯應呈規(guī)則的圓柱形，進入缺陷樁段后，巖芯會呈松散砂石狀或以殘存水泥漿液為膠結(jié)介質(zhì)的低強度混合膠結(jié)體狀。

c.巖芯分析及注漿量計算：第一個鉆孔孔深34.6 m，自樁頂面向下至31.8 m進入缺陷段，至34.2 m出缺陷段，缺陷段長度計2.4 m。缺陷段巖芯呈松散砂石狀，判斷為灌注時導管提出后，管內(nèi)殘留混凝土落入孔內(nèi)被孔內(nèi)護壁漿液沖刷稀釋后發(fā)生水泥、骨料分離所致。

注漿量計算：注漿補強原理為用水泥漿液充填滿缺陷段砂石空隙，凝固形成新的混凝土固結(jié)體。故注入漿液量按堆積砂石自然空隙體積計算。

計算公式為：

V0=V×(1-ρ0/ρ)×100%×β。

V=π×d2×h/4。

其中，V0為缺陷段堆積砂石空隙體積；V為缺陷段堆積砂石總體積；ρ0為砂碎堆積密度，取經(jīng)驗堆積密度1.6 g/cm3；ρ為碎石天然密度，取2.2 g/cm3；d為樁直徑，此為1.6 m；h為缺陷段高,此為2.4 m；β為調(diào)整系數(shù)，取1～1.5。

經(jīng)計算，理論注漿量為1.315 m3。

d.漿液制備：為保證缺陷段處理后的強度，采用比樁身混凝土水泥強度高一等級的同類別P.S42.5號水泥，水灰比：0.5∶1。為縮短缺陷段養(yǎng)護時間，漿液中可加入適量早強劑。

e.注漿補強。成孔后，用清水沖孔至孔內(nèi)返出清水為止，開始注漿。采用孔底上行注漿方式，通過內(nèi)徑15 mm的無縫鋼管將漿液送至孔底，孔口自自然地面向下2 m深范圍進行封孔，以保證孔內(nèi)漿液壓力。注漿壓力控制在2 MPa～4 MPa。

第一個孔注漿量達到0.84 m3時，注漿壓力突然升高達到7 MPa后注漿管接頭崩開，注漿被迫中止。減除鉆孔中殘留漿量，實際注入缺陷段漿量約為0.5 m3。分析壓力升高原因是漿液制備時由儲漿罐未清理干凈導致漿液中混入了水泥小塊體堵塞管路所致。

第二個孔在第一孔注漿完成養(yǎng)護36 h后進行鉆孔施工，該孔在缺陷段取出的巖芯仍為砂石散體結(jié)構(gòu)，但其中明顯含有新鮮水泥漿液，判斷為第一次注漿后養(yǎng)護時間不足，水泥漿未凝固所致。第二孔注漿工藝與第一孔相同，同時對管道采取了加固措施。本次注漿量達到1.0 m3后注漿壓力持續(xù)穩(wěn)定在6 MPa，繼續(xù)注漿達1.5 m3時，注漿壓力無變化，隨即停止注漿。分析原因應是缺陷段漿液注滿后，漿液開始沖破樁側(cè)阻力，向樁側(cè)及周邊地層中滲透所致(該段地層為中粗砂)。

吸取第一次注漿養(yǎng)護時間短的教訓，本次養(yǎng)護3 d后，開始施工第三個鉆孔，該孔主要作用是檢查前兩次注漿效果兼作補漿孔。該孔缺陷段巖芯完全呈混凝土短柱狀，與上面樁段巖芯相似，依此判斷前兩次注漿后已達到預期效果，不需進行三次注漿，故僅對第三個孔進行了注漿封孔處理。

一周后，對該樁重新進行聲波透射檢測，檢測結(jié)果顯示原缺陷段樁體經(jīng)過注漿補強后，已滿足設(shè)計對樁體的要求。

5)注漿補強技術(shù)在處理斷樁時應注意的事項。

a.方案制定前應收集缺陷樁所在地層資料、施工記錄，分析斷樁原因等，有針對性的制定方案；

b.本案中缺陷樁所在地層以中粗砂為主，且成孔工藝為旋挖鉆機成孔，故缺陷段成分主要為砂石及少量水泥漿液。如在以粘性土為主的地層中采用泥漿護壁成孔工藝施工的樁，因灌注混凝土成樁時，孔內(nèi)會殘留較多護壁泥皮，一旦出現(xiàn)堵管等可能導致斷樁的事故出現(xiàn)時，斷面處會有下落的泥皮、泥塊堆積，二次灌注時如清理不凈，則會在缺陷面有殘留泥塊。如此，在注漿補強時首先應對缺陷面進行高壓射水沖洗，將殘留泥塊清理干凈后才能進行注漿補強;

c.即使在漿液中加入了早強劑，但水泥漿液在地下環(huán)境中的凝固速度也比地表慢很多，因此，多次注漿時，注漿間隔不宜少于72 h。

[1]JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.

[2]JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范.

[3]JGJ 106—2003，建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范.

Application of grouting compensation in large-diameter bored pile broken pile connection

Wang Qingjiang

(TheNorthChinaNonferrousEngineeringSurveyInstituteCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China)

Through the application of grouting compensation pile connecting technology in large-diameter bored pile broken pile connection engineering, the paper introduces its drilling distribution principles, and describes its grouting amount control, slurry distribution, grouting intervals and grouting ending conditions and so on, which has provided technological support for promoting the technology.

bored pile, broken pile, grouting compensation

1009-6825(2015)01-0057-02

2014-10-21

王慶江(1972- )，男，高級工程師

TU473

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