河道整治工程建筑樁基質(zhì)量分析及處理

甘勇鋒

（惠州市市區(qū)河涌管理所，廣東 惠州 516003）

1 概述

1.1 工程概況

惠州市郊區(qū)某河道因排水不暢，河道狹窄淤積，舊建筑物、局部地段阻水嚴(yán)重，河道兩岸堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)低。規(guī)劃河道治理按20年一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主要建設(shè)內(nèi)容：包括擴(kuò)寬、清淤整治河道3.24 km、新建漿砌石擋墻、加固土堤、改建溢流堰、反虹涵和橋梁拆除重建等。其中擬建跨河建筑物為簡支梁橋。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

橋梁基礎(chǔ)形式采用灌注嵌巖樁，橋跨組合為2 m×16 m，上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)為圓柱式橋墩，橋臺采用重力式橋臺，下配樁徑1.40 m的樁基礎(chǔ)。樁基均采用鉆孔灌注樁進(jìn)行施工，樁底沉淀要求不小于50 mm，軸線偏差為50 mm，傾斜度不大于1/100。樁基礎(chǔ)按嵌巖樁設(shè)計(jì)，嵌巖樁樁底要求進(jìn)入弱風(fēng)化巖層的深度不小于2.50 m，設(shè)計(jì)樁底高程初定為-11 m。橋樁基采用C25混凝土灌注樁，設(shè)計(jì)灌注樁單樁承載力設(shè)計(jì)值為5 770 kN。

2 樁基質(zhì)量檢測

基樁屬于隱蔽地下基礎(chǔ)工程，是整體建筑物結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵位置，也是上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到地下土層的主要媒介，因此其質(zhì)量的好壞直接影響到整體建筑工程的質(zhì)量。

此工程樁是混凝土灌注樁，樁身檢測一般采用聲波投射法、鉆芯法和低應(yīng)變法。低應(yīng)變法、聲波透射法檢測判定：9根灌注樁樁身混凝土連續(xù)、膠結(jié)良好、密實(shí)，結(jié)構(gòu)完成、骨料分布均勻。鉆芯法檢測判定：0#～1#樁底沉渣厚度150 mm、1#～2#樁底沉渣厚度150 mm、2#～3#樁底沉渣厚度170 mm，樁底沉渣厚度超出規(guī)范要求（見表1）。

表1 鉆芯檢測統(tǒng)計(jì)表

通過單樁承載力實(shí)現(xiàn)工程樁預(yù)期功能，鉆孔灌注樁存在沉渣問題，如沉渣量過大，樁基受荷時發(fā)生大量沉降將導(dǎo)致樁失效，影響建筑物安全。因此，需對樁底沉渣厚度超出規(guī)范要求的樁基進(jìn)行原因分析及工程處理。

3 原因分析

3.1 地質(zhì)條件分析

查閱相關(guān)地勘資料，建筑物工程范圍內(nèi)地基巖土層自上而下為第四系人工填土層（Q4ml）、第四系沖積層（Q4al）、第四系殘積土（Q4el），基巖為白堊系（K）砂巖等。

3.1.1 地質(zhì)條件主要特點(diǎn)

第四系人工填土層：填筑土主要由黏性土、混凝土塊、碎石、砂性土等填筑而成，黏著性較差、壓實(shí)性較差。

第四系沖積層：主要由淤泥質(zhì)黏性土、粉質(zhì)黏土、粗砂、砂卵石組成。

第四系殘積土：殘積土由下伏基巖風(fēng)化殘積而成，呈黏性土狀，含風(fēng)化碎屑物。

白堊系（K）砂巖：巖性以粉砂巖、砂巖、砂礫巖、礫巖等為主，按其風(fēng)化程度可分為全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶和弱風(fēng)化帶，全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)極軟～較軟，裂隙發(fā)育，弱風(fēng)化巖質(zhì)稍硬，燕山期花崗巖，粗粒結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)堅(jiān)硬。

3.1.2 工程地質(zhì)評價

工程所在區(qū)域穩(wěn)定性較好，適宜建造防洪建（構(gòu)）筑物，地基上部主要為黏性土，部分地段下臥淤泥質(zhì)土，淤泥質(zhì)土存在壓縮變形問題，基巖裂隙水水量較少，透水性微弱甚至是不透水，風(fēng)化砂巖，堅(jiān)硬狀，抗?jié)B條件較好，承載力較好，可作為建筑物樁基礎(chǔ)持力層。

3.1.3 對比分析

根據(jù)樁基鉆芯檢測報告結(jié)論，所抽檢的樁身混凝土強(qiáng)度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，其樁長與施工記錄樁長相符合，樁端持力層為弱風(fēng)化砂巖層，嵌巖樁樁底進(jìn)入弱風(fēng)化巖層深度大于2.50 m，其工程地質(zhì)性狀滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 施工工藝分析

工程鉆孔施工采用泥漿護(hù)壁施工法，機(jī)械旋挖鉆孔方式成孔。施工的過程為：

場地整理→制備泥漿→埋設(shè)護(hù)筒→工作臺鋪設(shè)→安裝鉆機(jī)定位→鉆進(jìn)成孔→清孔見檢查質(zhì)量→下放鋼筋籠→混凝土灌注→拔出護(hù)筒→檢查質(zhì)量。基樁的承載力包含樁端阻力和樁測摩阻力，其阻力的影響因素包含土層條件、施工工藝、成樁質(zhì)量以及豎向承載力等，結(jié)合建筑物工程范圍內(nèi)地基巖土層特點(diǎn)，采用泥漿護(hù)壁施工法符合設(shè)計(jì)要求。

3.3 施工記錄分析

檢查施工記錄等過程資料發(fā)現(xiàn)，樁基施工過程中，因?yàn)橼s工期導(dǎo)致施工單位有更換班組進(jìn)場作業(yè)，鋼筋籠下設(shè)后因?yàn)樘鞖庠蛟型境烦鰣龅?。根?jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，初次清孔后可以縮短下設(shè)鋼筋籠和導(dǎo)管時間，若清孔后下設(shè)鋼筋籠和導(dǎo)管時間過長，應(yīng)二次清孔，清孔完畢后及時測量孔底沉渣厚度。初步判斷原因是鋼筋籠下設(shè)后，沒有二次清孔或清孔不徹底。

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，隱患樁基與更換班組進(jìn)場施工的樁基位置吻合，成孔→清孔→成孔質(zhì)量、二次清孔等工序驗(yàn)收記錄缺失。另外，成孔后沒有立即進(jìn)行清孔，可能導(dǎo)致砂礫在孔中沉淀，新進(jìn)班組進(jìn)場后也無檢測成孔質(zhì)量，直接下設(shè)鋼筋籠，撤場時樁口保護(hù)不嚴(yán)實(shí)，再次進(jìn)場施工沒有經(jīng)二次清孔及測量孔底沉渣厚度即進(jìn)行下道工序（灌注水下混凝土）。

工程區(qū)域巖土分布為填筑土、淤泥質(zhì)黏土、殘積土、砂巖等，結(jié)合鉆芯檢測判定，樁底沉渣為塊狀土、淤泥質(zhì)黏性土、風(fēng)化碎屑物、砂巖等，與填筑土、淤泥質(zhì)黏土、殘積土、弱風(fēng)化層砂巖性質(zhì)相似。

綜上所述，導(dǎo)致樁基質(zhì)量隱患直接原因：施工單位更換班組進(jìn)場作業(yè)，施工中工序控制把關(guān)不嚴(yán)，清孔不徹底、樁口保護(hù)不到位、未完全履行工序驗(yàn)收程序，沒有按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求進(jìn)行施工，導(dǎo)致樁基質(zhì)量隱患。

4 處理措施

經(jīng)專題會議討論研究，擬采用高壓注漿對樁基沉渣進(jìn)行處理加固，并組織專家對技術(shù)方案進(jìn)行審查論證后確定：對樁底沉渣厚度超出規(guī)范要求的樁基礎(chǔ)采用高壓注漿技術(shù)進(jìn)行處理加固，待齡期達(dá)到28 d后對樁基進(jìn)行檢測以驗(yàn)證其可行性。

高壓注漿處理技術(shù)是通過采用高壓水對樁底缺陷部位進(jìn)行高壓旋噴切割，并將沉渣物清洗出樁外，采用高標(biāo)號水泥配置水泥漿，將管線下至樁底部反向注漿，替換出樁底空腔內(nèi)的清水，利用孔口壓力漿的方法連接混凝土體和持力層，以此來處理樁底缺陷。

4.1 沉渣處理施工工藝流程

定位鉆孔→預(yù)埋孔口管→高壓清水旋噴切割→壓風(fēng)機(jī)氣舉清渣→缺陷段高壓注漿→孔口補(bǔ)漿→孔口壓漿。

4.2 鉆孔及布孔

樁基通過樁基檢測單位實(shí)現(xiàn)兩個抽芯鉆孔，鉆孔位置為樁中心沿水平方向偏移，在樁底的沉渣處需要加抽1個鉆孔，其偏斜率為0.50%（見圖1）。

圖1 基樁處理布孔圖

4.3 孔口管埋設(shè)

孔口管選用φ127套管，管埋入孔內(nèi)深度約為300 mm，管與孔壁環(huán)空及樁頂部分200 mm，采用砂漿固結(jié)，孔口管上端安裝閘門開關(guān)，以備壓漿時關(guān)閉穩(wěn)壓。

4.4 高壓旋噴切割

鉆孔工作結(jié)束后，將高壓噴射器放下，針對樁端缺陷處沿著一定方向反復(fù)噴射切割清洗，直至三個孔全部打通。（見表2）。

表2 旋噴切割施工參數(shù)表

4.5 氣舉排渣洗孔

連通鉆孔之后，利用氣舉循環(huán)法進(jìn)行清渣。由空氣壓縮機(jī)將空氣經(jīng)風(fēng)管底部排出，并多孔注水，與沉渣形成氣液混合物，在噴出氣體的沖擊作用下沿導(dǎo)管向上運(yùn)行，被排出孔口，利用渣籃接入沉渣。至孔口流水為清水時，再換其他孔輪流處理，將切割剝落的泥砂石通過下入孔內(nèi)的套管清洗出樁外。反復(fù)循環(huán)直至所有的孔水流都為清水時結(jié)束清渣施工（見表3）。

表3 清渣施工參數(shù)表

4.6 配制漿液

按照0.60：0.80的比例配漿。在配漿過程中采用先稀后濃的原則，并按照需求量將減水劑和膨脹劑加入其中，確保其強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

4.7 注漿

沿樁底注管注入濃漿，旋噴注漿壓力控制在20～25 MPa，提升速度10～15 cm/min，轉(zhuǎn)速15 r/min。為了保證注漿孔的填充強(qiáng)度，在起出注漿管之前，可加入小粒徑石子填充，最后應(yīng)用水泥球封堵孔口。

4.8 補(bǔ)漿

注漿結(jié)束后，孔內(nèi)漿液隨著注漿管而下降，及時用注漿管對孔口進(jìn)行補(bǔ)漿。

4.9 壓力擠漿

壓力擠漿即對孔口進(jìn)行穩(wěn)壓擠漿，穩(wěn)壓數(shù)值保持在1.50～2 MPa，當(dāng)壓力穩(wěn)定后，關(guān)閉所有注漿開關(guān)，至此樁處理施工全部完成。

4.10 處理效果

樁底沉渣經(jīng)工程處理后，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，重新進(jìn)行工程質(zhì)量評定，質(zhì)量評定為合格。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工程樁應(yīng)進(jìn)行樁身完整性和承載力試驗(yàn)綜合評判，樁身完整性檢測結(jié)果為Ⅰ類樁，復(fù)核單樁承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求，證明樁基沉渣處理成功，具備工程驗(yàn)收條件。

5 結(jié)語

樁基的質(zhì)量和建筑物結(jié)構(gòu)安全性具有密切關(guān)系，其完整性檢測通常有低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法、鉆芯法等四種常用方法，需要注意的是在處理樁身質(zhì)量缺陷問題時應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料、樁型、成樁工藝和施工記錄等進(jìn)行綜合判斷，必要時還應(yīng)進(jìn)行更詳細(xì)的地質(zhì)補(bǔ)充勘探，掌握地質(zhì)情況和施工各環(huán)節(jié)為采取的解決方案提供決策依據(jù)。

基于以上分析結(jié)果，基樁沉渣問題采用傳統(tǒng)高壓注漿處理后，能夠較好地處理樁基質(zhì)量隱患。另外，今后還要重視類似項(xiàng)目施工，嚴(yán)格樁基施工過程各工序環(huán)節(jié)檢測、驗(yàn)收，加強(qiáng)工程施工質(zhì)量過程控制，提高效益。