浅谈高压旋喷桩在处理桩基缺陷的应用

1 浅谈高压旋喷桩在处理桩基缺陷方面的应用浅谈高压旋喷桩在处理桩基缺陷方面的应用 摘要 摘要 本文主要阐述了高压旋喷桩处理缺陷桩的原理 工艺 重点介绍喷浆过程中如何严格控 制水灰比的问题 论述了高压旋喷桩在处理桩基缺陷相比较传统方法的优点 关键词 关键词 高压旋喷桩 缺陷桩 切割 清洗 注浆 水灰比 1 1 引言引言 重庆地区近年来引进机械成孔桩 逐渐淘汰人工挖孔桩 但由于该地区地形特点 高填方和 地下水丰富地基随处可见 在此类地基开展机械成孔桩的可靠性低 塌孔严重 成渣较厚 清孔不彻底等一系列问题 采用超声方法检测 基桩经常出现上述问题和缺陷 导致基桩质 量不合格 如果将缺陷桩报废或者按常规缺陷桩的处理方法 将增加直接的成本不说 工期 延迟等间接成本也不菲 在此本文将引入高压旋喷注浆处理来处理桩基缺陷问题 不仅工期 得以大大缩减 处理成本也将低于常规处理 经过多个项目工地验证 其缺陷桩处理效果明 显 通过二次检测合格率为百分之百 从而有效的为建设项目节约了时间和资金成本 2 2 缺陷桩处理方法选择缺陷桩处理方法选择 目前处理缺陷桩的方法大致有如下几种 报废 低压注浆 周围补桩 钻大直径孔重新 浇筑桩 高压旋喷桩 2 12 1 报废报废 针对出现问题的基桩 如果直接报废 那么直接成本以及间接成本带来的损失相当大 对此 要进行科学的分析和验算 通过加固挽回不必要的经济损失 所以本方法经济性不够 2 22 2 低压注浆低压注浆 低压注浆由于压力低 所以不能将所有缺陷切割成一个空腔 即对缺陷段的处理不全面 所以本方法可靠性不足 2 32 3 周围补桩周围补桩 在缺陷桩的旁边重新钻孔 第一成本增加 第二工期延长 第三成孔困难 显然不可取 所以本方法经济性 适用性差 2 42 4 钻大直径孔重新浇筑桩钻大直径孔重新浇筑桩 在缺陷桩中心开大直径的孔 然后浇筑混凝土 这能处理掉大部分的缺陷 但少量桩边 缘缺陷也无法处理到位 其次成本工期较旋喷桩来比也相当高 2 52 5 高压旋喷桩高压旋喷桩 在处理缺陷的效果 工期 成本均比上述四种方法占优 第一效果上 旋喷桩的优势将从文 章后面的工程实例中得到论证 第二工期上 旋喷桩设备占地面积小 工艺快 耗费时间少 第三成本上 旋喷桩所用材料只有水泥 另外加少量的外加剂 用量极少 成本低的优势 2 明显 所以本文引进高压旋喷桩处理桩基缺陷 3 3 高压旋喷桩处理桩基缺陷的原理 工艺高压旋喷桩处理桩基缺陷的原理 工艺 3 13 1 原理原理 针对近年来旋挖桩和人工挖孔桩出现的各种缺陷 如断桩 沉渣 离析 蜂窝等 即 按桩的分类来说属于 类和 类桩 这类型的桩不合格 需要进行处理加固才能判定为合格 桩 用高压旋喷桩处理这类桩基缺陷的原理如下 用超声法检测桩的缺陷位置 类型及大小和长短 根据检测结果合理布置钻孔个数及位 置 保证辐射到全部缺陷 成孔后 用高压水对缺陷部位进行切割 使缺陷位置形成一个连 通的空腔 然后用高压水把空腔内残渣清洗排出 再用干冰排除孔内水 最后用高压水泥浆 填满缺陷部位 使其形成完整桩 图图 2 12 1 高压旋喷桩处理缺陷桩的原理示意图高压旋喷桩处理缺陷桩的原理示意图 3 23 2 工艺工艺 3 2 1 桩身缺陷范围及形状 本工程桩基处理前先进行开孔钻芯检测 根据桩径确定开孔数量 通过开孔钻芯检测进 一步复核基桩存在质量缺陷类型 缺陷位置 缺陷面积 缺陷程度等情况 3 2 2 施工工艺 1 基桩钻孔取芯 1 钻孔采用 XY 150 型钻机 宜选用外径为 110mm 金刚石钻头 钻芯设备参数基本要求 额定最高转速不低于 790 转 分 转速调节范围不少于 4 档 额定配用压力不低于 1 5MPa 水泵的排水量应为 50 60L min 泵压应为 1 0 2 0MPa 1 2 各种不同桩型钻芯开孔数量及孔位布置依据实际情况而定 可见本文工程实例 3 3 钻孔的垂直度偏差不大于 1 5 4 及时记录钻进情况和钻进异常情况 2 高压旋喷切割 冲洗清渣 1 通过高压泵产生的高压水射流对桩底缺陷段内的离析 松散混凝土及残渣进行高压清水自 下而上反复冲洗切割 缺陷段的上下部冲洗切割长度各增加 200mm 以不留盲区为主 对底 部缺陷还需实施定向切割 定向切割时间每个方向不少于 5 10 分钟 使缺陷段形成一个空 腔 2 施工参数 单喷嘴 1 8mm 压力不小于 30MPa 以缺陷桩身 100mm 长为一切割段单元 对该切割段进行平面八等分后 首先对第一等分 处进行定喷 以孔口翻出清水为止 再依次对其他等分处进行定喷 对各等分点全部定喷完毕后 再从该定喷处以提速不大于 5cm min 转速 15 20cm min 向 上 100mm 内反复冲洗切割 以孔口翻出清水为止 表示该 100mm 段切割完毕 重复上述程 序切割上 100mm 切割段单元 全部缺陷段切割完毕后 以提速不大于 5cm min 转速 15 20cm min 对处理段内重复进 行 2 次以上反复切割冲洗 排出处理段内的粉末及细小颗粒等切割残渣 桩底留下粗骨料 每个孔均翻出清水为止 表示残渣清除干净 切割完毕 用水下成像仪下到孔底进行切割效果检查 如有未切割完缺陷 可以针对性的 进行切割 3 高压旋喷注浆置换 1 高压喷射注浆前 需采用干冰排除孔底切割段积水 2 注浆 水泥浆 配合比要求 水灰比 1 1 实际情况依据桩基用商品混凝土等级而定 3 旋喷注浆置换旋喷施工参数 双喷嘴 2 0mm 压力不小于 22MPa 提速不大于 5cm min 转速 10 15cm min 注浆水泥浆比例按配合比搅制 即拌即用 换钻杆 须搭接不小于 500mm 的搭接复喷 处理段旋喷次数不小于 2 次 旋喷 2 次后 当空口再次溢出的浆液水灰比与配合比水灰比 浆液浓度相当时 注浆完成 否则重新进行复喷 4 封孔收尾 注浆后用浓浆灌满封实孔口 3 33 3 施工控制施工控制 3 3 1 钻孔质量控制 4 在钻孔施工前 三通一平后 按照设计的图纸所定的孔位放样到实际桩位上 并做好标记 钻机就位 开钻 下钻杆前测量每根钻杆的长度 详细记录钻进深度和钻进记录 取出的芯 样按顺序和进尺摆放 并记录芯样完整性以及缺陷的详细情况 用以复核声测结果以及指导 旋喷工作的开展 3 3 2 旋喷质量控制 1 切割和清洗 钻孔完毕 旋喷机就位 根据声测结果和钻芯记录对比得出的最真实的缺陷情况 对缺 陷段进行高压水切割 切割工程中 重点掌握三大要素 压力 水压 切割标准 第一压力 要满足设计要求 足够大才能切割烂缺陷段的混凝土 水压要大 才能满足压力的要求 切 割时务必要等到孔口翻出清水为止 清洗过程同切割一样 满足空口翻出清水为止 切割清 洗过程中 采用孔内成像仪深入到缺陷段查看缺陷是否被切割成空腔 是否将所有的缺陷部 位均切割到位 2 排水 由于切割和清洗过程遗留了大量水在缺陷处 所以需要采用二氧化碳将水排出 用专业传输 二氧化碳的胶管 一头接二氧化碳瓶 一头深入到缺陷段 打开控制阀 待水被炸出后 立即关闭控制阀 每次排水需要二到三次 间隔 3 5 分钟 最后一次排出水量明显减少或几 乎无水排出即表明排水成功 3 喷浆 喷浆过程主要注意水灰比 喷浆压力 翻浆浓度以及其他异常情况 水灰比是一个重要 参数 水灰比控制得好与坏直接影响加固后缺陷段乃至整个基桩的强度 密实度以及承载力 的高与低 所以控制好水灰比显得异常重要 需要在设备和人员以及管理上下狠功夫 在此 对如何控制好水灰比做详细介绍 水泥浆的制备要通过两个搅拌机的配合 一个 1200P 容量的大搅拌机和一个 800P 容量 的小搅拌机 常规施工工艺是大搅拌机制浆后再传至小搅拌机储存供泵机使用 但是由于送 浆压力大 流量高 小搅拌机的容量根本供应不上 这时大搅拌机搅拌浆液根本不充分就需 要往小搅拌机输送浆液 造成水灰比不能满足设计要求 不是偏低满足不了强度指标 要不 就是偏高堵塞喷嘴影响旋喷的时间 所以针对这个难题 需要改变一下思路 即把大小搅拌 调换 小搅拌机定水定灰搅拌 拌好后立即放入大搅拌机 接着马上又定水定灰搅拌 如此 循环 方能满足供应以及水灰比的要求 其次需要根据现场流量的大小更换大容量的大搅拌 机 水泥浆的制备新旧方案对比示意图如下 5 图图 3 23 2 高压旋喷水泥浆制备改进示意图高压旋喷水泥浆制备改进示意图 喷浆压力的控制是由压力表显示 司泵人员务必时刻观察压力的变化 保持压力的稳定 翻浆浓度检测方法 用器皿装入一定的翻出的浆液和小搅拌机里的对比 如果浓度吻合 即浆液置换效果满足要求 方可向上提升钻杆 孔口补浆采用高浓度的水泥浆填补 填补时间选在旋喷浆液初凝之后 3 43 4 质量检测质量检测 检测方法可采用声波透射法和钻芯法结合的方式进行检测 重点是对缺陷段的密实度和 强度进行检测 4 4 工程应用工程应用 重庆市某工程采用桩基础 根据声波透射检测结果结合钻芯验证检测结果 判定 37 根 桩的桩身完整性均不合格 其中 IV 类桩 27 根 III 类桩 10 根 桩质量缺陷部位均为桩底位 置 下表列入其中 17 29 71 99 四根具有代表性的桩进行探讨 表表 4 14 1 声波透射检测成果表 声波透射检测成果表 浇筑日期 序 号 桩 号 桩径 mm 直线 段 L mm 扩底 直径 mm 桩长 m 年月日 设计砼 强度 检测结果 桩底起 有质量 缺陷 m 备注 117900090016 022014125C3015m 以下1 02IV 2291800700180016 842014121C3015m 以下1 84IV 37180040090015 002014223C3014 7m 以下0 3III 499900180090015 902014125C3015m 以下0 9IV 如下图所示 桩基形状主要包含以下四种类型 6 图图 4 14 1桩位布置及钻孔位置如上图所示 重要施工参数 水泥采用 42 5R 及以上复合硅酸盐水泥 水灰比为 1 1 水压 30MPa 旋喷压力 22MPa 通过对该四根桩缺陷部位进行声波透射法检测 结果显示均为合格 即均为 II 类桩 钻芯法检测结果为 28 天抗压强度 30MPa 满足承载力要求 5 5 结语 结语 通过对高压旋喷桩处理缺陷的原理 施工