置換混凝土法在不良樁基處理中的應(yīng)用研究

丁 毅

中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司（101500）

現(xiàn)階段我國橋梁樁基施工通常采用導(dǎo)管法，施工過程多為水下作業(yè)，看不見也摸不著，全憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工，受地質(zhì)條件、混凝土和易性、作業(yè)班組技術(shù)水平等因素的影響較大，常常會出現(xiàn)斷樁、夾泥等問題，導(dǎo)致出現(xiàn)III、IV 類樁。當(dāng)出現(xiàn)此類問題時(shí)，可通過置換混凝土加固補(bǔ)強(qiáng)的方式對缺陷樁基進(jìn)行處理，直接置換缺陷區(qū)域混凝土，使新加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土與原樁基混凝土更好地形成一個(gè)整體，以滿足承載力要求。以下結(jié)合工程實(shí)例，研究置換混凝土法在不良樁基處理中的具體應(yīng)用。

1 工程概況

某特大橋設(shè)計(jì)最高通航水位為34.52 m，設(shè)計(jì)施工水位為32.15 m。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件、水文條件等情況，采用在江面上方21 m 處搭設(shè)作業(yè)平臺及棧橋的方式進(jìn)行旋挖法樁基施工。地質(zhì)情況見表1[1]。

表1 地質(zhì)概況

2 樁基質(zhì)量缺陷分析

因和易性存在問題，某樁基混凝土澆筑過程中有停頓及堵管現(xiàn)象；聲測時(shí)，樁身中部23 m（自樁頂起，下同）附近位置聲學(xué)參數(shù)明顯異常，6 個(gè)剖面均有較多測點(diǎn)無首波。

采用鉆芯法對聲測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該樁在23 m 附近有多處夾泥，驗(yàn)證情況與聲測結(jié)果基本吻合。

因現(xiàn)場條件限制，無法采用沖擊鉆補(bǔ)樁法或加樁擴(kuò)大承臺法進(jìn)行補(bǔ)救，經(jīng)綜合研究分析，確定采用置換混凝土法對缺陷混凝土進(jìn)行置換處理，以達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)效果。

3 置換混凝土法應(yīng)用

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，項(xiàng)目部邀請多位行業(yè)專家進(jìn)行樁基質(zhì)量評估及補(bǔ)強(qiáng)方案設(shè)計(jì)，最終確定按照鎖口止水→鉆孔劈裂及排渣→孔壁止水→混凝土澆筑→檢測→驗(yàn)收的流程進(jìn)行處理。該樁樁徑為2.5 m、樁長為 39 m；缺陷位置在 22.0～24.5 m 處，為保證效果，最終確定處理范圍為21.7～25.0 m[2]。

3.1 鎖口止水

因樁頭在水面下，鎖扣鋼管樁接縫及墊層面有較多滲水點(diǎn)，基坑中有較多積水，影響施工。本案采用混凝土鎖口圍堰方式進(jìn)行止水，具體方法為:

1） 在樁頭外15 cm 處的墊層上開鑿一道深5 cm、寬10 cm 的環(huán)型槽。

2）在樁頭外50 cm 位置立模板并打密封膠，簡單止水。

3）將樁頭至模板范圍內(nèi)的雜物清理干凈，直至露出新鮮混凝土面。

4）待其基本干燥后，在樁頭外側(cè)至模板內(nèi)側(cè)刷界面劑并澆筑40 cm 高的混凝土，混凝土頂面高于基坑內(nèi)常水面，混凝土凝固后拆模。

3.2 鉆孔劈裂及排渣

在樁基中心部位開挖豎井，井口徑為1.2 m，開挖至21.7 m 位置。圖1 為豎井示意圖及開挖過程中照片。采用水磨鉆連孔鉆進(jìn)方法進(jìn)行施工，鉆機(jī)沿直徑1.2 m 的圓周連續(xù)相接鉆孔，每回次鉆進(jìn)70 cm；周邊孔鉆完后，在中心打3～4 個(gè)預(yù)裂孔，利用劈裂工具將芯部混凝土裂成小塊并利用卷揚(yáng)機(jī)將混凝土渣吊出，逐層施工至21.0 m 位置；21.0～22.8 m這三層用水磨鉆斜向打孔，擴(kuò)大孔徑至鋼筋籠內(nèi)側(cè)；22.8～25.0 m 用水磨鉆緊貼鋼筋籠內(nèi)側(cè)豎直鉆孔；保證21.7～25.0 m 范圍內(nèi)鋼筋籠內(nèi)側(cè)混凝土完全清理干凈，露出鋼筋籠及聲測管，同時(shí)盡量保留鋼筋籠外側(cè)混凝土護(hù)壁，做止水及支撐用[3]。

出完渣后進(jìn)行孔底修整，孔底設(shè)集水井，以集水井口為最低面修整孔底，使孔底平整略凹，既要保證匯水效果，又要使孔底的平整度保證在10 cm以內(nèi)。

圖1 孔位示意圖及開挖過程

3.3 孔內(nèi)止水

該樁缺陷部位為樁頭下23 m 附近，由水文資料可知，該缺陷處于水面以下30 m 位置。因該處地層為風(fēng)化砂礫巖，有較多裂隙發(fā)育，且此處混凝土夾泥，所以孔壁滲水較多。經(jīng)前期反復(fù)試驗(yàn)得知：該處無法采用水下灌注法澆筑混凝土，由孔壁滲入的裂隙水的壓強(qiáng)大于新鮮混凝土自重產(chǎn)生的壓強(qiáng)，在新混凝土未凝固之前就有大量裂隙水滲入，導(dǎo)致新舊混凝土接觸面接觸不緊密，有多處空鼓和離析，混凝土質(zhì)量無法保證。因此，項(xiàng)目部決定采用先止水、后干孔澆筑混凝土的方法。

具體止水方法為:對于單點(diǎn)或小縫隙的出水點(diǎn)，采用膨脹螺絲壓鋼板帶和橡膠片止水；對于不明顯滲水點(diǎn)，先用膨脹螺絲壓鋼板帶和橡膠條做框架，下部留置出水閥，框內(nèi)鋪纖維格柵，在纖維格柵上干噴速凝水泥粉，水泥凝固后關(guān)閉出水閥。利用以上方法成功將孔內(nèi)出水量由2 m3/h 減小到不大于3 L/h，滿足混凝土澆筑條件。

3.4 混凝土澆筑

根據(jù)加固規(guī)范要求，混凝土采用比原樁基高一個(gè)標(biāo)號的混凝土，并按照以下標(biāo)準(zhǔn)對其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制:①采用緩凝減水劑，以確保拌和混凝土的流動性及保水性符合置換加固要求；②加入5%膨脹劑，保證新混凝土無收縮；③坍落度按照16.0～20.0 cm 標(biāo)準(zhǔn)控制?；炷凛斔筒捎帽密嚹┒藪齑暗姆绞?；分層澆筑，每層澆筑70 cm，并按要求振搗，以保證混凝土密實(shí)、新舊混凝土接觸緊密。

4 結(jié)語

混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上時(shí)，項(xiàng)目部再次對該樁進(jìn)行聲測自檢，自檢結(jié)果顯示該樁21.0～25.0 m 基本無異常，樁身完整性基本可達(dá)到I類樁標(biāo)準(zhǔn)，處理效果良好。相對于其他不良樁基處理方法而言，本方法處理缺陷更徹底、更有效，新混凝土與原樁基能形成整體，補(bǔ)強(qiáng)加固的整體效果更為可靠。