公路桥梁桩基的施工、检测及事故处理

　　摘要:　本文就公路桥梁桩基检测及质量事故处理的工程实例,对钻孔灌注桩事故形成的原因进行分析， 阐述了桥梁基础灌注桩施工时应着重控制的几个要点和采用超声波检测桩身完整性的原理,并介绍高压注浆法处理桩基事故的原理及施工方法。

　　关键词:　钻孔灌注桩　超声波检测 压力注浆法

　　Abstract: this article is the highway bridge pile foundation inspection and quality accident treatment of practical engineering, the cast-in-place pile the causes of the accident analysis, elaborated the Bridges foundation piles construction should focus on several points of control and the ultrasonic testing for the application of pile body completeness of principle, and introduce the high-pressure grouting method and treatment of pile foundation accident of principle and construction method.

　　Keywords: bored piles ultrasonic detection pressure grouting method

　　1　工程概况

　　广西省西部高速公路某中桥桩基施工完成后经检测单位对桩基质量检测后发现某桩基存在质量缺陷,经分析后采用高压注浆法对该桩基进行补强处理,达到强度后对该桩基重新检测后达到合格标准,符合预期的要求。

　　2 检测方法与设备

　　1、桩基的检测采用超声波检测，在桩基钢筋笼内侧按“品”字型布置3根无缝钢管(直径Ф56mm),直到桩基底部，灌注前封好管口，防止进浆堵塞管道。在桩基灌注7天后打开预设的钢管，加注水后进行检测。

　　2、检测使用的仪器

　　检测使用的仪器名称为非金属超声检测仪，仪器型号为ZBL-U520 (北京智博联科技有限公司)

　　3、超声波检测的原理

　　超声波是频率高于20千赫的机械波。在超声探伤中常用的频率为0.5～5兆赫。这种机械波在材料中能以一定的速度和方向传播，遇到声阻抗不同的异质界面(如缺陷或被测物件的底面等)就会产生反射。这种反射现象可被用来进行超声波探伤，最常用的是脉冲回波探伤法探伤时，脉冲振荡器发出的电压加在探头上(用压电陶瓷或石英晶片制成的探测元件)，探头发出的超声波脉冲通过声耦合介质(如机油或水等)进入材料并在其中传播，遇到缺陷后，部分反射能量沿原途径返回探头，探头又将其转变为电脉冲，经仪器放大而显示在示波管的荧光屏上。根据缺陷反射波在荧光屏上的位置和幅度(与参考试块中人工缺陷的反射波幅度作比较)，即可测定缺陷的位置和大致尺寸。

　　3 桩身质量事故的补救方法

　　桩基施工中, 因受诸多因素的影响, 发生桩身混凝土严重离析甚至断桩、桩底沉渣过厚等工程事故直接影响到工程的质量、工期及造价。如何可靠、快速、低耗地处理桩基质量事故,钻孔压力注浆法有一定的优越性。

　　4　压力注浆法处理桩身质量事故的原理

　　4·1 压力注浆法原理

　　浆体在压力的作用下通过充填、置换、渗透、劈裂和挤密、胶结作用使桩身混凝土缺陷部位形成浆液与碎石的固结体,同时浆液沿桩侧向上流动对桩周泥皮置换和空隙充填, 在桩周形成脉状结石体, 使桩侧摩阻力大大提高。

　　4·2 处理方法

　　首先, 对基桩进行钻孔取芯, 确认缺陷的位置及缺陷的程度, 钻孔孔径为8cm ,一般需钻2～3 个孔, 以保证注浆的质量。

　　取芯钻机采用液压XY-1型双管单动钻具(金钢钻头)，钻进孔径为Φ76mm。

　　根据声测结果判定：缺陷位置在12.9～13.5 的位置，保证100%的岩芯采取率，一般取芯超过底部基岩50cm。通过取芯钻探，取芯结果见附表。

　　表1 孔2取芯记录表

　　钻进深度 进尺

　　深度 岩芯采取长度采取率 土质/岩质/其它

　　0.0～2.0 2.02.01 (4/4)混凝土(灰岩碎石\水泥\石 粉),岩芯呈柱状长条,局部有微小气泡眼,进尺慢,平稳

　　2.0～3.8 1.81.82 (4/4)

　　3.8～6.5 2.72.53 (5/5)

　　6.5～9.2 2.7 2.454 (5/5)

　　9.2～11.7 2.52.75 (6/6)

　　11.7～13.0 1.31.16 (4/4)12.8～13.1处有泥浆往上返

　　13.0～13.5 0.50.3 灰岩,充填有褐色岩浆

　　表2 孔3取芯记录表

　　钻进深度 进尺

　　深度 岩芯采取长度采取率 土质/岩质/其它

　　0.0～2.0 2.01.91 (4/4)混凝土(灰岩碎石\水泥\石 粉),岩芯呈柱状长条,局部有微小气泡眼,且有蜂窝,与孔2#连通

　　2.0～3.8 1.81.72 (6/6)

　　3.8～6.4 2.6 2.453 (2/2)

　　6.4～9.2 2.8 2.904 (6/6)

　　9.2～11.6 2.42.55 (3/3)

　　11.6～13.0 1.4 1.256 (2/2)

　　13.0～13.5 0.50.2 灰岩,充填有褐色岩浆

　　从取芯的结果与桩检结果比较缺陷位置基本一致。a 2孔在12.8～13.1位置发现泥浆现象;a 3孔在13～13.5位置发现泥浆， a1孔在13～13.5位置未发现缺陷。

　　4·3 压力注浆施工要点

　　当取芯工作完成后，埋设注浆管, 注浆管直径一般为2 cm;对缺陷部位或桩底进行洗孔, 目的是将其中的泥砂冲洗干净, 保证水泥浆渗透胶结良好; 当孔中冒水变清时, 洗孔完毕, 将孔上端封闭, 并插上一根出气管。注浆采用纯水泥浆, 水灰比为1∶1 至0.16∶1,并添加高效减水剂。开始注浆, 水泥浆把孔中水赶出并从出气孔冒出时, 将出气孔封闭, 进行高压注浆。注浆过程中, 以注浆量和注浆压力进行双控, 作好现场记录。当压入足够的量, 注浆压力达到3～5M Pa时, 可终止注浆。

　　4·4 重新检测

　　压浆14天后检测声时正常,达到Ⅰ类桩标准,报监理同意后该桩基可以使用。

　　桩基质量取决于勘察、设计、施工等许多因素，稍有不慎，就可能造成质量事故。根据对施工现场管理的调查和对桩基本身质量缺陷的分析，造成桩基质量事故主要原因有以下几类。

　　(1) 测量放线错误，造成桩位偏差过大。

　　(2) 单桩承载力达不到设计要求。

　　(3) 成桩中断事故。如钻孔灌注桩塌孔，卡钻。

　　(4 )灌注桩成桩质量，包括沉渣超厚、硷离析、桩身夹泥、砼强度达不到设计要求，钢筋错位变形严重等。

　　(5) 断桩 ，灌注施工过程失控，发生断桩事故。如卡管、导管进水及埋管深度不够。

　　(6) 灌注桩顶标高不足。

　　因此,在桩基施工过程中,应加强施工管理，施工过程中的每一个环节都要严格把关。

　　5　灌注桩的施工控制

　　根据桩基事故分析可知,我们在施工过程中必须注意并严格控制的因素包括以下几点：

　　(1) 测量放线：每条桩基开孔之前放出桩基桩位，并要把桩中心点引导到孔径范围之外的区域，这样可以在成孔过程中随时复核桩中心点，观察是否偏心。

　　(2) 测出孔顶标高，确保孔顶标高高于设计桩顶标高，保证灌注桩一次能灌注到设计桩顶标高，并且保证桩身范围内没有浮浆。

　　(3) 桩基成孔质量过程控制：孔径的大小与钻头的直径有直接的关系, 选用钻头的直径宜比设计桩径小50 mm , 为减少因钻头晃动而产生超径。钻进时,应保持孔内有足够的水头高度和合理的泥浆技术指标, 平衡土层压力, 防止缩孔及塌孔。施工时应经常测定泥浆比重, 定期测定粘度、含砂量和胶体率, 及时调整泥浆技术指标, 必要时使用泥浆添加剂。优质泥浆对孔壁既有良好的保护作用, 又不产生泥皮效应, 也不影响桩周摩阻力。终孔时应测量孔径, 采用探笼器检测孔径, 利用钻孔的钢丝绳把探笼器放入孔内, 如上下顺畅即符合要求, 否则进行扫孔。

　　(4 )终孔鉴定及孔底沉渣控制：孔底沉渣直接影响着嵌岩桩端承作用的发挥,必须进行严格控制。下钢筋笼、导管后, 在灌注混凝土前, 进行二次清孔, 同时调制优质泥浆, 使其能降低颗粒下沉速度。 采用先进的反循环清孔工艺, 沉渣测定符合要求后, 立即灌注混凝土, 保证二次清孔后至第一盘混凝土剪球时间不超过30 m in, 防止土渣回落; 尽量加大混凝土初灌量, 利用初灌量的冲力,冲开残余孔底的少量沉渣。

　　(5)灌注施工过程控制：水下混凝土灌注是成桩的最后一道工序, 也是保证桩身质量的最关键的工序。第一盘混凝土的灌注采用剪球工艺, 根据不同桩径计算混凝土的初灌量, 保证第一盘混凝土灌入时能将导管埋入2 m 以上的深度。灌注混凝土时, 随着灌注高度的不断上升, 要及时提升导管, 提升时要保证导管底端埋入管外混凝土以下的深度不少于2～6 m , 但也不宜大于8 m , 严禁将导管底端提出混凝土面, 避免造成断桩或局部离析。混凝土灌注时应随时上下抽动导管, 确保混凝土的密实性。混凝土灌注时应经常测量导管外混凝土面高度, 控制导管在混凝土内的埋深，避免出现断桩事故。

　　(6)凿桩过程控制：桩基达到设计强度后选用专业的凿桩人员,施工技术员测量确定好桩顶标高，凿桩人员用空压机配风镐凿除浮浆,当凿除到设计桩顶标高附近时小范围凿除,确保桩顶的完整性。

　　6 结束语

　　通过工程实例告诉我们，压浆补强法是一种处理桩基质量缺陷的先进的、可靠的方法，这种工艺对于某些桩基质量缺陷的处理经济性，时效性，高效性，可操作性是其他处理方法无可比拟的。但是我们不能忽略桩基质量缺陷造成的损失，在桩基施工施工中要加强管理，严格把关，选用有经验有责任心的工程管理人员，当施工遇到意外时能及时妥善处理，以防时间延误造成更大的质量事故，对于缺陷桩，应认真分析缺陷程度及造成缺陷的原因，判断能否补救，制定出合理的处理方案。

　　参考文献

　　1 桩基工程手册 . 中国建筑工业出版社 .1995.

　　2 公路桥涵施工技术规范 . JTJ041-2000 .

　　3 公路桥涵地基与基础设计规范 . JTJ 024 -8

　　4 桥涵设计通用规范 .JTG D6-2004

　　5 公路 .2000年3月第3期 公路桥梁桩基施工、检测及事故处理 . 张锦海 许国平

　　6 广西交通科技 .2001年第3期 钻孔桩的检测及缺陷桩的处理 . 宋汉杰