某工程人工挖孔桩桩基处理概要

某工程人工挖孔桩桩基处理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 层裙楼和 3 栋塔楼组成 其中主塔搂 46 层 结构高度约 165m 附塔楼各 26 28 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 3 1 2m 第四系全新统冲积层 淤泥质粉质粘土 厚度为 0 3 2 7m 细中砂 厚度为 0 5 3 9m 第四系上更新统冲洪积层 粉质粘土 厚度为 0 4 2 5m 中粗砂 厚度为 0 5 2 5m 第四系中更新统残积粉质粘土 厚度为 14 2 48 4m 侏罗系混合岩化凝灰质砂岩 强风化 厚度为 1 2 25 4m 中风化 厚度为 0 5 3 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造挤压及蚀变现象 该工程桩基采用人工挖孔桩 直径为 1 4 3 4 米 长度为 20 40 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 1 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 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 2 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 否则 判定桩身混凝土强度不合格 芯样试件数量 n 10 时 mfccu 1Sfcu 0 9fcu k 0 88 fccu min 2fcu k 0 88 式中 n 10 14 时 1 1 70 2 0 90 芯样试件数量 n 10 时 mfccu 1 15fcu k 0 88 fccu min 0 95fcu k 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 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 洗孔 采用气举联合洗孔排渣 用 6 12m3 min 的空压机向孔内送风 风压 0 5 0 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 2 4MPa 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