某工程人工挖孔桩桩基处理

1、某工程人工挖孔桩桩基处理曹伟良 王英姿（深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司深圳518054） 提要 本文通过某工程桩基缺陷的处理过程，着重分析了桩基缺陷产生的原因，并根据桩基缺陷程度，分别介绍了相应的处理方法；同时对主要的补强施工工艺-高压旋喷注浆法做了详细的阐述。 关键词 大直径人工挖孔桩缺陷处理高压旋喷注浆1. 概况某工程位于深圳市罗湖区，占地面积约10718m2。地上部分由6层裙方I1和3栋塔楼组成，其中主塔搂46层（结构高度约165m）,附塔楼各2628层（结构高度约 98m）,地下部分3 层，底板相对标高为12.7m,总建筑面积约 12万m2。该工程所在地段原始地貌单元属 深圳河北岸

2、及布吉河流域之冲积地, 场地埋藏的地层（自相对标高-2.00m 计起 ）有 :人工填土层（厚度为0.31.2m）;第四系全新统冲积层，淤泥质粉质粘土（厚度为0.32.7m）,细中砂（厚度为0.53.9m）;第四系上更新统冲洪积层，粉质粘土（厚度为0.42.5m）,中粗砂（厚度为0.52.5m）;第四系中更新统残积粉质粘土（厚度为14.248.4m）;侏罗系混合岩化凝灰质砂岩，强风化（厚度为1.225.4m）,中风化（厚度为0.53.7m）,微风化（厚度不详）。场地位于侏罗系混合岩化凝灰质砂岩与燕山期花岗岩侵入体之接触地带，围岩与侵入体的侵入关系复杂，其接触带岩石一般胶结良好，但均有不同程度的构

3、造挤压及蚀变现象。该工程桩基采用人工挖孔桩，直径为 1.43.4米，长度为2040多米不等，全部工程桩共计 182 根，其中I 区 59根（包括新增加的一根冲孔桩F4'） ， II 区 58 根， III 区 52根，工程兼支护两用桩13根。桩芯混凝土等级 I区主塔楼为C30,其它桩为C25。C30桩端持力层为微风化基岩，C25 桩端持力层为强风化，施工过程中有少量桩的持力层由强风化改为中风化。现场对首批完成的151 根桩中的53 根桩进行抽芯检测，发现桩芯混凝土存在严重的缺陷。 为对桩基有一个全面、客观的认识，采取对每一根桩进行抽芯检测，先根据抽出芯样的具体情况评价缺陷的严重程度，然

4、后确定增加抽芯桩位和数量（最多的每桩抽有四孔）。最后整理出混凝土芯样柱状图和混凝土强度报告。二、缺陷情况及其分类桩基施工完成后，根据抽芯钻等检测情况发现桩身存在着不同程度的缺陷，因此，对抽取混凝土芯样外观及选样试验结果等资料综合分析，分别将桩身按混凝土完整性、混凝土强度进行分类：2. 桩身混凝土完整性根锯桩混凝土芯样的外观完整情况分为A、 B 、 C、 D 四类：A 类无缺陷，完整桩这类桩在抽芯钻探过程均属正常，芯样混凝土总体胶结良好，混凝土芯表面光滑，骨料分布基本均匀 （局部部位芯样骨料稍有不均）。 各桩芯样呈通长圆柱，接口吻合，采芯率达到100%，目测混凝土强度正常。B 类 轻微缺陷，这类

5、基本完整桩桩在抽芯钻探过程均属正常，芯样混凝土大部分胶结良好，混凝土芯表面基本光滑，骨料分布基本均匀，但局部部位芯样表面有轻微蜂窝麻面现象（有深度w 1cm的蜂窝），并呈杂乱分布 , 该部分强度较底。各桩芯样呈通长圆柱，接口吻合，采芯率为100%。C 类 蜂窝类严重缺陷桩桩身混凝土芯样通长尚呈连续长柱状，接口吻合，采芯率为100%，骨料分布基本均匀，但局部部位芯样表面有严重蜂窝现象（有深度1cm的蜂窝），在蜂窝区段，粗骨料局部剥落,混凝土芯断面呈残月形，已不能制作标准圆柱体抗压强度试件。相应部位的混凝土强度很底。这类桩除局部的严重蜂窝外，在长度方向, 轻微中度蜂窝及麻面等较差的缺陷也很普遍。大

6、部分混凝土芯样表面不太光滑，骨料分布也不均匀。混凝土芯强度离散度很大。D 类破碎类严重缺陷桩桩身混凝土芯样在长度方向因存在严重蜂窝离析且其体量较大，导致在抽芯钻探时局部混凝土芯样已呈完全破碎状，混凝土芯样严重离析，粗骨料剥落严重。3. 桩身混凝土强度现场选样时，按照桩芯长度方向自上而下均匀分布的原则并针对性地考虑对有缺陷段选取 10 个进行试压。由于本工程抽芯所揭露各桩的桩身混凝土质量差异很大，不能按成批统一进行评定。改单桩分别作为一个验收单位批进行评定判断。按照 深圳地区基桩质量检测技术规程的有关要求，桩身混凝土强度的评定标准为：芯样混凝土强度满足下列条件，则判定桩身混凝土强度满足设计要求，

7、否则，判定桩身混凝土强度不合格。芯样试件数量n R10时：mfccu 一入 ISfcu > 0.9fcu,k x 0.88fccu, min > 入 2fcu,k x 0.88式中 n=1014 时，入 1=1.70 入 2=0.90.芯样试件数量nv 10时：mfccu > 1.15fcu,k x 0.88fccu,min > 0.95fcu,k x 0.88三、原因分析在掌握桩混凝土芯样资料的基础上，加上对现场施工准备情况以及具体施工工艺的了解，通过分析认为造成此工程桩基质量问题的主要原因是：1. 施工时未进行人工地下降水, 止水帷幕未完全封闭且深度和工程桩设计深度

8、相差太大 , 地下涌水量过大。2. 当孔内涌水量超过0.3L/s 或积水超过100mm 深时， 未严格按规定要求按水下混凝土施工。3. 由于交通环境，混凝土的供应和混凝土输送泵等环节不同程度地存在一些问题，浇筑过程中难以确保混凝土浇筑的连续性，经常有浇筑中途停歇的现象发生。浇筑中途停歇后，混凝土车中的混凝土稍有干硬，混凝土车司机和混凝土泵操作人原便擅自加水以增加坍落度，因而导致混凝土不均匀，不稳定；桩孔中已浇混凝土表面因涌水、泌水等原因而形成的水未被及时抽走，再次浇筑混凝土时混凝土浆液被水稀释 , 形成骨料分离现象。4. 施工过程中，串筒没接到底即开始浇筑混凝土，导致下混凝土时混凝土自由下落距

9、离太大产生离析；振捣手离混凝土面太远，振捣不充分，漏振或振动棒拔出太快形成局部无规律的蜂窝、麻面和沟槽等。四、桩的缺陷处理方案根据前面的桩评价分类，结合上部结构的具体形式以及具体施工工艺，将桩基的处理方法大致分为三类：合格桩、一般缺陷桩、严重缺陷桩。具体评审和处理方法如下:1. 合格桩的评审和处理要求满足深圳地区基桩质量检测技术规程规定，对合格桩抽芯孔作普通回灌处理。2. 一般缺陷桩的评审和处理 . 从整体上衡量各孔抽芯揭示的缺陷和芯样强度。分析各孔芯样缺陷之间是否具有连续性， 用同一深度不同抗压强度值的平均值来代表该处混凝土强度，并考虑到带有沟槽等缺陷的芯样试压强度低于实际抗压强度。 . 结

10、合桩的长径比，对位于底部扩大头中芯样强度偏低但混凝土胶结较好的，考虑长桩桩身实际应力分布情况，进行验算和处理。 . 桩身上部钢筋笼范围内芯样强度稍低的，考虑钢筋承载力的实际作用。 . 对位于地下室侧壁下不出± 0.00 的两用桩考虑其实际的受力状况。 . 对为满足挖孔操作要求将原定直径1.2m 改为 1.4m 的桩，考虑现有的富裕量。这些局部有缺陷的桩处理时，对缺陷部分进行高压旋喷切割清洗，加钢筋进行截面加强，并用高压注浆。3. 严重缺陷桩的评审和处理桩芯样不同程度的出现骨料松散，承载力严重不足。这类桩处理时，对缺陷部分进行高压旋喷切割清洗，钻大孔（D=150）加钢筋束补偿，并加强现

11、场施工的过程质量控制，不再另作检验。针对F4 桩原设计持力层为微风化而实际桩端持力层为强风化, 处理先做好该桩的缺陷处理 , 然后在桩旁补一直径1600（F4） 的冲孔桩持力层为微风化。4. 在对桩基处理的同时，对地下室底板作了一定的加强, 以加强结构的整体性。5. 补强施工工艺-高压旋喷注浆法高压旋喷注浆法主要施工工艺如下:1. 钻孔2. 旋喷切割根据柱状图确定切割区断,下入喷射器对缺陷段自上而下进行高压喷射（压力30MPa）， 切割段长度自缺陷段上下各延长不小于1m,喷射器旋转速度 10r.p.m,提升速度10cm/min ,并对缺陷严重段进行反复切割。切前、切后测量孔深，计算沉渣厚度。3

12、. 洗孔采用气举联合洗孔排渣，用612m3/min的空压机向孔内送风，风压 0.50.7Mpa,同时向其它孔内送入清水，使被切割下的沉渣由水气联合带到孔外。各孔依次清洗至原钻孔深度,所有注浆孔均洗到渣净水清为止。4. 注浆浆液采用小野田525 水泥， UEA-H 微膨胀剂（掺量 12%）， SF 高强泵送减水剂（掺量0.75%），水灰比为0.45，注浆前计算每根桩的理论注浆量，先用钢管从桩底注浆，直之使浓浆从周围孔中置换出稀浆，每孔依次轮换，最后用特制密封圈塞封住。从孔口进行稳压闷浆同时保持压浆泵压力在 24MPa经5min后（同时压浆量大于孔体积 2倍以上）完成。六、桩处理过程中压浆效果评价根据压浆后重新抽芯后的芯样对压浆效果进行复查，经处理后芯样完整性有明显改观，原松散部分被完好的纯水泥浆段和水泥浆-碎石混凝土所代替。纯水泥浆段抗压强度都在C40以上，水泥浆-碎石混凝土胶结物强度在C20 以上。复查中也发现胶结较差的混凝土压浆后强度并无明现改善（仍有象芯样强度为7.4MPa）。这主要是高压旋喷切割不能把这种具有一定强度的混凝土完全破碎，另外水泥浆液也不能压入不贯通或很细维的孔隙中，压力的增大使大量的浆液流入强风化