橋梁樁基夾泥成因分析及處理措施研究

摘" 要：橋梁樁基是橋梁的重要部位，其質(zhì)量好壞直接影響到整座橋梁的工程質(zhì)量，而橋梁樁基夾泥是橋梁工程一直存在的重難點(diǎn)問題。該文首先根據(jù)旋挖鉆成孔和沖擊鉆成孔2種常見樁基成孔工藝分析橋梁樁基夾泥的成因，基于現(xiàn)場條件及缺陷位置總結(jié)橋梁樁基夾泥的常用處理措施，考慮檢測規(guī)定和頻率闡述3種現(xiàn)場檢測方法，接著結(jié)合實際工程案例對比樁基夾泥處理前后的效果，最后討論3種處理措施的適用范圍，為橋梁樁基施工提供一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：橋梁樁基；夾泥；成因分析；處理措施；現(xiàn)場檢測

中圖分類號：U415" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）36-0145-04

Abstract： Bridge pile foundation is an important part of the bridge， and its quality directly affects the engineering quality of the entire bridge. The inclusion of mud in bridge pile foundation has always been a major and difficult problem in bridge engineering. This paper first analyzes the causes of bridge pile foundation mud entrapment based on two common pile foundation hole-forming processes： rotary drilling and percussion drilling. Based on site conditions and defect locations， it summarizes the common treatment measures for bridge pile foundation mud entrapment. Three on-site inspection methods are elaborated considering the inspection regulations and frequency. Then， the effects before and after the treatment of pile foundation mud entrapment are compared based on actual engineering cases. Finally， the application scope of the three treatment measures is discussed， which provides a certain guidance for bridge pile foundation construction.

Keywords： bridge pile foundation; mud inclusion; cause analysis; treatment measures; on-site detection

橋梁樁基施工屬于隱蔽工程，存在諸多不可預(yù)見因素，作為橋梁的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞直接影響整座橋梁的工程質(zhì)量。夾泥作為其中一種常見且嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，能否有效地處理該缺陷直接關(guān)系到橋梁的安全性和使用壽命。根據(jù)JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》[1]規(guī)定：夾泥缺陷樁基的完整性類別屬于IV類，不滿足設(shè)計要求。夾泥產(chǎn)生原因多種多樣，比如泥漿護(hù)壁效果不佳、塌孔等，需要分析其形成原因，采用有效措施進(jìn)行針對性處理，保證橋梁樁基的安全穩(wěn)定。橋梁樁基現(xiàn)場檢測方法有多種，其中鉆芯法作為一種最直觀可靠的樁基驗收檢測方法，能夠準(zhǔn)確地判定樁基缺陷類別及位置。為此，本文首先介紹了橋梁樁基夾泥的成因、處理措施和現(xiàn)場檢測方法，接著結(jié)合實際工程案例對比了樁基夾泥處理前后的效果，最后討論了各種處理措施的適用范圍，為橋梁樁基施工提供一定的指導(dǎo)作用。

1" 橋梁樁基夾泥的成因分析

針對深圳市公路交通工程和市政工程普遍采用的旋挖鉆成孔和沖擊鉆成孔的基樁成孔工藝，這2種工藝均在成孔過程中出現(xiàn)不同頻率的塌孔現(xiàn)象，另外在護(hù)筒埋設(shè)不到位或?qū)Ч軡仓炷敛灰?guī)范的情況都會導(dǎo)致樁身混凝土夾泥的情況[2-5]。具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

泥漿比重不夠，護(hù)壁效果不佳，出現(xiàn)漏水，容易塌孔，形成樁身夾泥。

遇不良地質(zhì)情況如砂層、泥層易塌孔，軟土侵入樁身導(dǎo)致混凝土夾泥。

超灌不夠，容易形成樁頭夾泥、強(qiáng)度不夠等缺陷。

受周邊施工環(huán)境振動影響，造成塌孔，導(dǎo)致樁身夾泥。

臨時性鋼護(hù)筒拔出過早或機(jī)械擾動過大造成樁身周邊不良地質(zhì)土質(zhì)進(jìn)入樁身，形成樁身部分夾泥，導(dǎo)管澆筑混凝土?xí)r，導(dǎo)管埋深不適和、導(dǎo)管提升速度過快或?qū)Ч茔暯用芊庑暂^差時導(dǎo)致混凝土芯樣中浸入土體，形成樁身夾泥。

2" 橋梁樁基夾泥的處理措施

針對夾泥樁身缺陷，根據(jù)現(xiàn)場條件及缺陷位置，需要對樁基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理，保證樁基質(zhì)量，達(dá)到樁身設(shè)計要求，避免廢除樁基，造成人力、物力的浪費(fèi)，而且可以節(jié)省工期。工程中一般采用以下幾種方案。

方法一：破樁頭接樁的方式，用環(huán)切法破除缺陷位置，然后重新澆筑混凝土，并進(jìn)行復(fù)檢處理。

方法二：鉆孔高壓洗孔、注漿補(bǔ)強(qiáng)的方式處理，并重新進(jìn)行復(fù)檢。

方法三：水磨鉆芯法破除缺陷以上的混凝土，并重新澆筑混凝土，再進(jìn)行復(fù)檢。

方法四：樁基作廢，重新沖孔處理。

3" 橋梁樁基現(xiàn)場檢測

3.1" 現(xiàn)場檢測方法

3.1.1" 聲波透射法（超聲波法）

聲波透射法是一種檢測樁基內(nèi)部缺陷的非破損檢測方法。本方法主要應(yīng)用于樁徑大于800 mm的混凝土灌注樁樁身完整性檢測。它主要根據(jù)超聲波在混凝土中傳播聲學(xué)參數(shù)（聲時、波幅、頻率、波形等）物理量相對變化進(jìn)行缺陷的判定。其中聲時值由于具有較明顯的概念，且易于精確測量，所以被作為判定的基本依據(jù)，波幅、頻率、波形等作為參考依據(jù)或輔助參量對完整性進(jìn)行評價的方法。

3.1.2" 低應(yīng)變法

低應(yīng)變法是一種通過低能量瞬態(tài)激振實現(xiàn)對樁身完整性判定的檢測方法。本方法基于波動或頻域理論對采集到的樁頂速度時程曲線或速度導(dǎo)納曲線進(jìn)行分析，實現(xiàn)對樁身完整性的判定。

3.1.3" 鉆芯法

鉆芯法是一種對鉆機(jī)獲取的芯樣開展一系列試驗分析判斷樁身質(zhì)量的檢測方法。本方法可用于檢測樁基樁長、樁身完整性、樁身砼強(qiáng)度以及樁底沉渣厚度等。

3.2" 現(xiàn)場檢測規(guī)定

3.2.1" 聲波透射法（超聲波法）

聲波透射法中聲測管數(shù)量根據(jù)樁徑大小而定：樁徑不大于1 000 mm，布設(shè)2根聲測管，對稱布設(shè)；樁徑大于1 000 mm且不大于1 800 mm，布設(shè)3根聲測管，等邊三角形布設(shè)；樁徑大于1 800 mm，布設(shè)4根聲測管，正方形布設(shè)。聲測管布設(shè)圖如圖1所示。

檢測前施工單位的準(zhǔn)備應(yīng)符合下列規(guī)定：①檢測前應(yīng)將樁頭鑿至設(shè)計標(biāo)高，露出密實的混凝土，并鑿成樁軸線垂直的平面；②被檢樁砼的齡期應(yīng)不小于14 d或其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度70%以上且不小于15 MPa；③聲測管應(yīng)灌滿清水且保證信號暢通。如聲測管產(chǎn)生變形或堵塞情況而不能開展超聲波檢測的，按相關(guān)規(guī)范[6]要求進(jìn)行處理；④建設(shè)各方向檢測單位提供有關(guān)基樁資料（如樁長、樁徑、樁基類型、樁底持力層巖性要求、樁位平面圖和相關(guān)的地質(zhì)資料等），并對資料的真實性負(fù)責(zé)。

3.2.2" 低應(yīng)變法

采用低應(yīng)變法檢測混凝土灌注樁時，其激振點(diǎn)宜布設(shè)在樁頂中心位置，傳感器宜布設(shè)在距樁中心1/4～1/3樁徑的位置且與樁主筋的距離不宜小于50 mm。樁徑不大于1 000 mm，測點(diǎn)不少于2個；當(dāng)樁徑大于1 000 mm，測點(diǎn)不少于4個。

檢測前施工單位的準(zhǔn)備應(yīng)符合下列規(guī)定：

①檢測前應(yīng)將樁頭鑿至設(shè)計標(biāo)高，露出新鮮的混凝土面，采用打磨機(jī)將激振點(diǎn)與傳感器測點(diǎn)對應(yīng)位置磨平，磨平面與樁軸線垂直，磨平位置的直徑約為100 mm；②被檢樁砼的齡期應(yīng)不小于14 d或其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度70%以上且不小于15 MPa；③當(dāng)受檢樁的樁側(cè)與基礎(chǔ)的混凝土墊層澆筑成一體時，因確保墊層不影響低應(yīng)變的檢測結(jié)果，否則因?qū)|層處理，以保證墊層與樁體分離；④建設(shè)各方向檢測單位提供有關(guān)基樁資料（如樁長、樁徑、樁基類型、樁底持力層巖性要求、樁位平面圖及相關(guān)的地質(zhì)資料等），并對資料的真實性負(fù)責(zé)。

3.2.3" 鉆芯法

鉆芯法檢測樁基應(yīng)符合如下規(guī)定：

①當(dāng)對灌注樁采用鉆芯法進(jìn)行檢測時，受檢樁的砼齡期應(yīng)達(dá)到28 d或預(yù)留的同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不作為檢測指標(biāo)時，可在滿足受檢樁的混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計強(qiáng)度的70%且不低于20 MPa的條件下提前；②施工單位負(fù)責(zé)搭設(shè)擺放鉆芯機(jī)的平臺，平臺的搭設(shè)要確保安全、穩(wěn)固、水平，避免鉆機(jī)在鉆芯過程中傾斜、位移、導(dǎo)致偏出樁體以外；③基樁抽芯檢測工作實行見證制度，無損檢測有異常的樁基若現(xiàn)場選擇用鉆芯法驗證樁身缺陷、樁底沉渣、樁端持力層時，鉆芯進(jìn)尺應(yīng)距缺陷位置或樁底1～2 m停鉆，應(yīng)及時通知參建各方（建設(shè)、監(jiān)理、施工單位）到現(xiàn)場見證并辦理現(xiàn)場見證手續(xù)。

3.3" 現(xiàn)場檢測注意事項

當(dāng)受檢樁樁徑較小、長徑比較大時，控制鉆芯孔的垂直度較困難，鉆芯孔易偏離樁身中心線。因此，建議受檢樁樁徑不宜小于800 mm且長徑比宜控制在30以內(nèi)。如檢測過程遇到上述問題鉆芯孔偏出樁外時，根據(jù)JTG/T F81-01—2004《公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程》[6]要求檢測結(jié)果僅對鉆取芯樣部分進(jìn)行評價，對于其余部分的樁身質(zhì)量建議采用其他方式方法進(jìn)行確認(rèn)。

4" 實際工程案例

4.1" 案例1

深圳外環(huán)高速某工地，該樁基委托樁長29.54 m，設(shè)計樁徑1.8 m，設(shè)計樁底持力層為中風(fēng)化層，超聲波檢測樁身混凝土聲學(xué)參數(shù)異常，后定位鉆芯3孔，其中1孔在2.94～3.54 m芯樣夾泥，如圖2所示。

在采用導(dǎo)管澆筑混凝土?xí)r，導(dǎo)管埋深不足或拔管速度過快，以及導(dǎo)管密封性較差，導(dǎo)致澆筑的混凝土芯樣中浸入土體，因此在鉆芯過程中產(chǎn)生夾泥。

施工單位召開專題會議并分析原因，因異常位置距離原地面比較淺且現(xiàn)場具備接樁條件，對該缺陷采用接樁的處理方案，主要施工步驟如下：基坑開挖→測量方案→破除樁頭→綁扎鋼筋→吊裝模板→澆筑混泥土并養(yǎng)護(hù)→基坑回填→樁基檢測。

待齡期滿足28 d后對該樁接樁效果進(jìn)行重新鉆芯檢測，3個鉆芯孔接樁斷口吻合，鉆芯結(jié)果無異常，滿足設(shè)計要求。案例1接樁后復(fù)檢圖如圖3所示。

4.2" 案例2

深圳東部某工地，該樁基委托樁長43.20 m，設(shè)計樁徑1.8 m，設(shè)計樁底持力層為中風(fēng)化層，超聲波檢測樁身混凝土在樁底聲學(xué)參數(shù)異常，后鉆芯3孔，其中2孔在42.80～43.18 m芯樣夾泥，如圖4所示。

該樁采用旋挖鉆成孔，在成孔過程中，存在塌孔現(xiàn)象，未引起高度重視，清孔不干凈或為執(zhí)行灌注前的二次清孔，從而導(dǎo)致樁底嚴(yán)重夾泥。

因該樁樁長較長，施工單位采用高壓注漿方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，在原有的3個鉆芯孔基礎(chǔ)上，另補(bǔ)鉆5個孔，進(jìn)行高壓清洗并注漿，主要施工步驟如下：定位鉆孔→預(yù)埋孔口管→高壓清水旋轉(zhuǎn)噴射清洗→缺陷段高壓注漿→孔口補(bǔ)漿→孔口壓漿。

待齡期滿足后對該樁注漿效果進(jìn)行重新鉆芯檢測，3個鉆芯孔壓漿效果良好，鉆芯結(jié)果無異常，滿足設(shè)計要求。案例2壓漿后復(fù)檢圖如圖5所示。

4.3" 案例3

深圳東部某工地，該樁基委托樁長24.30 m，設(shè)計樁徑2.5 m，設(shè)計樁底持力層為強(qiáng)風(fēng)化層，超聲波檢測樁身混凝土在18.4～20.2 m聲學(xué)參數(shù)異常，后鉆芯3孔，其中3孔在19.21～19.66 m芯樣夾泥，如圖6所示。

該樁采用旋挖鉆成孔，泥漿護(hù)壁效果差，在澆筑過程中，存在塌孔現(xiàn)象，從而導(dǎo)致樁底嚴(yán)重夾泥。

用旋挖機(jī)或水磨鉆機(jī)在樁中心處開孔至缺陷位置，人工下去擴(kuò)孔并鑿除缺陷部位混凝土，然后重新澆筑混凝土。樁基開孔示意圖如圖7所示。

待齡期滿足后對該樁注漿效果進(jìn)行重新鉆芯檢測，3個鉆芯孔芯樣在缺陷位置均可見新舊混凝土膠結(jié)面，斷口吻合，均未見明顯異常，滿足設(shè)計要求。案例3樁基復(fù)檢圖如圖8所示。

5" 討論

通過上述對橋梁樁基夾泥的成因分析及處理措施介紹，結(jié)合實際工程案例分析可知，各種處理措施適用范圍。

接樁法對于缺陷深度達(dá)到3 m以上時，破除作業(yè)所需基坑深度較深，作業(yè)困難且具有安全風(fēng)險，易在接樁面產(chǎn)生水平薄弱部位。故接樁法適合于較短樁深，深度宜不超過3 m。

高壓注漿法對于無法形成有效注漿通道的樁基處理效果不佳，或用鋼筋進(jìn)行局部加強(qiáng)時，缺陷部位被鋼筋阻隔，處理效果不佳。故高壓注漿法可以直接針對夾泥問題進(jìn)行處理，無需進(jìn)行復(fù)雜的開挖或替換作業(yè)，但需判斷缺陷部位注漿通道情況。

中心開孔清除法不適用于直徑較小的樁，需人工進(jìn)入缺陷部位進(jìn)行清理，安全隱患大，耗時較長，且易產(chǎn)生橫向和縱向的不良膠結(jié)面。故中心開孔法適用于樁徑較大，樁深不宜過大的樁基。

6" 結(jié)論

本文結(jié)合工程案例介紹了樁基夾泥產(chǎn)生的原因及相應(yīng)的處理措施?？梢钥吹剑瑯痘┕み^程中產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，可以通過采用有效的補(bǔ)強(qiáng)加固措施來保證樁基達(dá)到合格的使用標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)樁基缺陷出現(xiàn)的位置，可采用不同的補(bǔ)強(qiáng)加固處理方法，制定更經(jīng)濟(jì)合理的處理措施，進(jìn)而節(jié)省人力、物力成本，也確保了工程項目的安全。

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