注浆法处理灌注桩缺陷的应用研究

注浆法处理灌注桩缺陷的应用研究摘要：某桥梁工程桩基的超声检测确定质量是否存在缺陷，经钻探取芯复核后确认了桩身质量缺陷的具体问题；随后利用原取芯孔进行压水试验，对桩基缺陷处进行清洗和疏通浆液通道，再进行注浆处理；最后，注浆桩基满足规范要求。

今具体介绍用钻芯注浆法修补桩身缺陷，提高桩身强度的处理方法。

abstract： ultrasonic inspection of pile foundation of a bridge project to identify deficiencies in the quality，confirmed by drilling core review specific issues of quality defects of pile body； then uses the core pore water pressure test， on pile foundation defect to wash slurry and dredge the channel and grout； finally， grouting piles meet the regulatory requirements. this specifically described using core-drilling grouting mending pile body defect， improving the strength of pile body treatment.关键词：钻孔灌注桩；断桩；钻孔取芯；压力注浆；处理方法key words： bored pile；broken；core drilling；pressure grouting；processing method中图分类号：u443.15+4 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）14-0093-030 引言在公路工程施工过程中，因勘测资料不详细、设计不准确以及施工中操作不当等造成灌注桩基础工程出现质量问题，如：承载力不够，产生过厚沉渣，以及出现缩颈、扩径、断桩、桩身夹泥等现象[1]。

所以，进行重点公路工程项目施工时，对桩基础进行全方位的质量检测，进而确保工程质量。

但是这种检测方式存在严重的不足：在桩基施工完毕后进行相应的质量检测，此时混凝土已经凝固、形成强度，若对检测出的问题桩基做出相应的处理难度比较困难，常用的解决方案是，凿除问题缺陷桩进行重新浇注，或者通过采用补强加桩的方式进行处理。

这些处理方案有时根本不具备可行性，并且费时费力。

采用注浆法对问题桩基进行处理：一方面通过向桩体注浆对缺陷桩身进行修补，提高桩体的强度；另一方面通过在桩基四周进行注浆，改善桩—土之间的相互作用，提高桩基轴向的承载力。

采用注浆法对问题缺陷桩基进行处理，分别从提高桩基轴向承载力和修补桩身缺陷的角度进行实施，也可以相互配合使用。

1 注浆法提高桩基轴向承载力1.1 注浆原理在施工过程中，因施工控制不到位引发桩底出现过厚的沉渣，进而引起摩擦桩竖向承载力不够，在对后序的上部构造部位进行施工时，受荷载的影响使摩擦桩下沉，导致上部结构出现移位、出现裂缝等现象，在桩基施工中这种安全隐患不容易发现。

根据上述出现的问题，利用传统方式进行处理困难重重，甚至说不可能，而注浆法能够轻而易举地进行解决处理，并且该方案便捷、有效。

摩擦桩作为一个基础类型，借助桩—土之间的相互作用，通过提高桩身侧摩阻力和桩端阻力为摩擦桩提供承载力，进而实现提高摩擦桩承载力的目的。

为了强化桩—土之间的相互作用，通过向桩体四周注浆加固桩体，进而提高桩基的承载力。

对桩体进行加固的机理分为：物理机理和化学饥理。

第一物理机理，借助压力对注浆浆液（一般为水泥浆或水玻璃浆等）进行处理，使注浆浆液产生渗透、压密和劈裂作用，进而使浆液充实在桩身四周的土体中，改善桩—土之间的相互作用，使土体填充挤密；第二化学机理，为了提高土体的强度和侧摩阻力，通过充分利用水泥浆（或水玻璃浆）与土体发生化学反应，进而增加土颗粒以及桩土间的粘结强度。

综上所述，发掘注浆浆液的物理特性和化学特性，并进行综合运用，增加基桩与周围土体之间的粘结强度和挤密程度，改善桩—土接触面的相互作用。

1.2 注浆工艺通过采用注浆法进行施工时，根据具体工程项目要求，选择合适的注浆设计参数、注浆泵、浆液组成以及施工步骤等。

1.2.1 注浆泵注浆泵的性能要稳定，操作要方便，没有特殊要求时，尽量选择压力高（大于10mpa）、排浆量大（大于5m/h）的注浆泵。

1.2.2 注浆量根据设计要求将所需的注浆量灌注到桩体内。

在注浆过程中，根据桩侧土质、渗透性、注浆压力、浆液浓度、注浆过程等因素对注浆量进行调整。

1.2.3 选配注浆浆液选择注浆浆液的过程中，要从经济性和施工操作性量方面进行考虑。

第一经济性：选择价格低廉的水泥等无机结合料，结合实际情况，通过添加其它辅助材料改变浆液性能；第二操作性能：注浆浆液的性能与浆液浓度有关（浓度控制在0.4：1～1：1），渗透能力的强弱受水灰比的影响（水灰比1：1渗透能力强，水灰比0.4：1～0.6：1渗透能力差）。

另外，浆液材料、浆液浓度、注浆压力之间也相互影响，要根据实际情况来确定。

1.2.4 压水试验为了弄清楚桩底的可灌性，施工前要进行注浆压水试验，为选择注浆浆液以及判断注浆工艺及参数提供参考依据。

另外，在探明和疏通注浆通道、提高桩底可灌性方面压水试验还发挥着重要作用。

在压水试验中，无论是注入的水，还是注浆浆液自身所含有的水，在注浆压力或地层应力作用下将多余水分从受注区排出，因此压水试验对注浆加固体的质量不会造成影响。

1.2.5 设置注浆孔及注浆加固一般通过采用钻孔法设置注浆管，钻孔位置不固定，可以选择桩身或者桩侧，钻孔深度要大于桩体长度。

当桩身长度不大时，通过对桩身进行钻孔，使之穿过桩身直到桩底下方的土层，然后利用高压喷射进行注浆；当桩身的长度较长时，通过在桩侧进行钻孔至持力层，然后将高压旋喷、定向摆喷和静压注浆三种方式进行综合式注浆，对土层进行置换，实现填充、挤密、加固的目的。

注浆时，压力保持在4～6mpa，当浆液从桩体四周土体中冒出时，需要进行减压或暂停注浆，浆液稳定10h 后再进行注浆。

在桩身外侧布置若干层环，根据桩基实际情况布置平面注浆孔，其中桩身最里层通常布置3～4个钻孔，从里到外依次加大加固范围，钻孔间距控制在1.0～1.5m之间。

注浆施工时按照从外到里的顺序对各层钻孔依次进行注浆，实现浆液与桩—土间的固结，使桩基周围的土体性能得到改善，摩擦力得到提高。

2 注浆法修补桩身缺陷2.1 桩身缺陷加固机理该加固机理不同于上述方法，进行灌注桩施工时，因管理不到位或者施工过程中出现操作失误，导致出现断桩、缩颈、桩身夹泥等桩体缺陷。

通过清除原桩进行重新灌注或者通过凿除表面混凝土进行接桩的方式，处理在施工过程中及时发现的问题缺陷桩。

但在成桩检测时发现的缺陷或问题，由于已经形成混凝土强度，借助传统的方式进行处理，不管经济成本还是时间成本都非常昂贵。

通过利用钻孔机钻至桩体缺陷位置处，采用高压喷射注浆法，在加固区放置注浆管，利用20mpa的高压水进行高压冲洗，将桩体缺陷区的混凝土冲洗干净，然后灌注高强水泥浆液。

在高压作用下注射水泥浆液，通过填充、渗透和挤密，借助水泥浆液的水化反应，使加固浆液与桩身的混凝土凝结在一起，构成一个整体，恢复甚至提高桩身缺陷处混凝土的强度。

2.2 注浆工艺注浆法修补桩身缺陷，施工工艺应根据现场的实际情况进行选择。

2.2.1 注浆压力泵的要求通过采用注浆法对桩身缺陷进行修补时，需要借助高压水流清除并置换桩身缺陷处的混凝土，要求选择的注浆泵压力高（大于25mpa），排浆量大（大于10m/h），并且注浆泵要具备注水和注浆的双重功能。

2.2.2 注浆量由于注浆浆液要置换填充缺陷部位，通过计算缺陷部位的体积得出注浆量。

2.2.3 选配注浆浆液通过纯水泥浆液或水泥砂浆（水灰比为0.3：1），并掺入一定量的材料，使得浆液与原桩身紧密结合。

2.2.4 桩身缺陷处理钻孔、取芯。

在桩顶根据桩径大小布置2-4个钻芯孔，钻孔钻到缺陷部位以下1m进行取芯，研究分析芯样，确定缺陷范围，找出缺陷位置。

高压喷射、压水清渣。

通过压浆的方法对桩身缺陷进行处理，施工工艺因缺陷类型不同有所差异。

通过下列方式对断桩或松散混凝土夹层进行处理。

对缺陷段自下而上通过20mpa的高压水流进行切割喷射，喷射施工时，对喷管的规定：自缺陷段上、下各延长50cm，提升速度10cm/min，旋转速度20转/min；缺陷段内软弱部分被高压水流切割成泥浆状。

根据对一孔进行切割而另一孔是否有水溢出进而判断是否打通病害区，重复进行操作直到打通全部钻孔。

利用循环水对连通后的钻孔进行压入清水处理，从桩身排出废渣。

根据出水口水质的浑浊情况，判断废渣是否清除干净，当出水口处的水由浊变清时，再换其它孔轮流清理，直到清渣工作结束。

对于没有夹泥缺陷的空洞、裂隙等桩进行处理时，只需用压注清水清洗缺陷区段的桩身。

注浆。

对缺陷部位清洗完毕后，将清水用压入浆液置换出来，根据出浆口与注浆口的浆液情况，判断清水是否被置换干净。

当出浆口与注入的浆液基本相同时，继续加压补浆同时封闭出浆口。

使水泥浆充分填充裂缝、断桩、夹层部位，进而增强其整体性。

通过在浆液中加入小颗粒碎砾石，对孔洞及严重断桩进行处理以增加其强度。

进行断桩注浆时，根据桩身周围浆液的溢出情况，判断是否停止注浆。

处理出现缩颈现象的桩基，在缩径处上方、下方0.5m处通过高压旋喷数根旋喷桩，旋喷桩数量以包裹缩径为宜，对缩径进行包裹处理，增大缩颈部位的横断面，提高桩基的承载力。

3 案例分析某桥梁工程基桩设计为桩径1.8m、桩长52.5m的钻孔灌注桩，混凝土标号为c25水下混凝土，声波透射法检测桩身完整性时发现距桩顶设计标高13m、41m处声测信号出现异常，判定为质量缺陷桩[2][3]。

由于该桩处于整座桥梁的架梁要害部位，按照原处理方案，须3月时间，将严重制约整体制、架梁工序，从而影响整体工期。

经研究决定采用取芯注浆法对问题基桩进行处理。

3.1 注浆孔布置及钻孔取芯如图1所示：1-4为基桩检测管，a-d 为对称布置的4个注浆孔，孔径为12cm，孔深以贯穿缺陷处并且进入完好桩身1m为宜，即终孔深度为43m。

采用正循环水流钻进进行施工，对混凝土芯样进行及时编录。

具体钻孔施工情况见表1。

表1说明：一桩身检测结果与钻芯情况基本吻合，真实地反映了工程的实际情况；二表明混凝土浇筑时出现异常没有被发现，在12.5～13m和39～40.5m处发生断桩。

3.2 高压水清孔终孔后及时用钻具进行竖向冲洗，采用压力旋喷正循环洗孔工艺，确保洗尽孔内岩粉和各类沉渣。