桩基缺陷的成因及处理

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 桩基缺陷的成因及处理

摘要：随着大量桥梁工程的兴建，灌注桩基础具有施工方便，承载力高，适应性强的特点。在工程中大量使用，但是在施工过程中难免出现许许多多形形色色的缺陷桩，从不同程度上影响其承载力的发挥。随着科学技术的发展，人类不断积累现场施工经验，根据不同的缺陷采取相应不同的处理方案。尤其是注浆在处理桩基缺陷中，效益可观，质量稳定可靠。  关键词：缺陷桩 承载力 注浆          0 引言          在桥梁桩基础施工过程中，由于地理环境、机械设备及人为因素等原因，难免在施工过程中出现一些缺陷桩现象。一旦缺陷桩基出现，不同缺陷程度有不同的处理方法，但是成本低效益高的方法是人们一直追寻的。          1 桩基缺陷类型          1.1 桩基顶部缺陷 由于在水下混凝土浇筑过程中有泥浆沉淀，浮浆厚度难以准确估计，在桩顶混凝土超灌不足时，混凝土中难免有夹泥现象产生，影响混凝土质量；其次，在混凝土浇筑完毕后，拆拔预埋钢护筒时，用力过猛，或者左右用力不均衡，都会扰动桩顶混凝土，影响混凝土质量。最后，在进行凿除桩头混凝土的过程中，由于风镐功率过大，对声测管周围混凝土有不同程度的扰动现象，对混凝土质量也有一定的影响。          1.2 桩基中部缺陷 首先，由于地质条件差，在灌注混凝土过程中出现局部塌孔现象，局部阻止混凝土翻浆，导致局部缺陷。其次，在拆拔导管过程中用力过猛，扰动了混凝土连续性，影响混凝土质量。最后，导管气密性差，由于在水下混凝土灌注中导管进入泥浆，破坏导管内外压强差，轻者影响混凝土质量的连续性，严重的阻碍混凝土下料，不能正常翻浆，导致断桩。          1.3 桩基底部缺陷          1.3.1 桩基顶端缺陷处理 根据检测结果显示，在桩基顶部存在缺陷的，我们可以继续向下凿除桩头混凝土，直到混凝土质量完好位置。但是在向下破凿混凝土的过程中要注意观察，及时发现混凝土的缺陷异常位置，与实验检测资料相对应，最后用与桩基同标号混凝土进行接桩。注意，在向下凿混凝土过程中保护好桩基钢筋，防止损坏。          1.3.2 桩基中部缺陷处理 此类桩基缺陷处理很难统一衡量，缺陷程度小的可以用注浆处理，缺陷程度大的一般在两米以上的注浆处理很难保证质量，通常报废该桩，在原先位置重新冲孔，安装钢筋笼，浇筑混凝土。          1.3.3 桩基底部缺陷处理 桩基底部有缺陷的，根据桩基受力性质，可先进行受力简算，再确定其到底是否需要处理。如果桩基是摩擦受力桩，其缺陷位置长度不影响整体荷载受力，也就是说，在不包括缺陷的这部分桩长里，其摩擦力已经可以满足荷载要求，就不用再做处理，否则；必须处理。如果桩基是嵌岩桩，底部有缺陷的，必须处理。          2 实施桩底注浆的准备          2.1 合理的注浆设计是注浆的前提 为使桩底注浆施工合理有效，有必要对桩基的岩层地质状况，地下水条件，缺陷程度和周围环境进行详细的调查和分析。科学配制注浆浆液，确定注浆压力等参数。          PK133+330高架桥10#桩总桩长22米，其中0-15米为黏土地质，期间偶或出现白云石和夹杂砂岩，15-22米只要分布灰色黏土，均匀分布白云石矿层。根据超声波检测显示，其桩底21-22米混凝土不连续，可能由于清孔不干净或混凝土离析导致。根据桩基混凝土强度为RN35.我们确定采用ACC425袋装水泥，水灰比(C/E)大于2，注浆压力在20帕到50帕，稠度为15-20秒，对其经行注浆补充。          2.2 注浆工序          2.2.1 钻孔 在缺陷桩桩顶钻3个直径为43mm的孔，在钻进过程中必须保证垂直度，确保钻孔与桩基轴线平行，防止钻孔偏斜，碰触桩基钢筋或者穿出桩基。其钻孔深度比桩长深1米。          2.2.2 埋设注浆管 在3个注浆孔钻好后，并保障畅通时，将30mm的注浆管插入孔底，顶部用水泥浆与桩基连接密封，保障在注浆时不漏气，保证整个注浆系统的气密性。每根注浆管的外露部分至少连接2个三通外接接头，并安装阀门。并对每个注浆管进行编号。          2.2.3 压水试验 压水试验不仅起到疏通压浆管道的作用，而且有关压浆的操作经验参数根据压水试验结果做相应的调整。压水试验可也将桩底沉渣，泥浆清除。将清净的高压水注入1号管，同时关闭2号管，打开3号管，直到翻出来的水变清为止，然后再将2号管打开，3号管关闭，重复上述操作。然后再将高压水头分别注入2号管和3号管，又重复循环上述操作。          2.2.4 注浆 待清孔清理干净后，根据浆液配合比进行配制浆液。在配制浆液过程中，仔细称量加水量和外加剂量，搅拌均匀，做好试件。          在浆液的各项指标满足要求情况下，将水泥浆注入1号管，同时打开2号管和3号管，加压开始注浆，通过注浆，将其它管内的清水都置换出来，直到管内翻出浆液，并排掉100升浆液为止，然后再将水泥将注入2号管，同时先打开1号和3号管，待有均匀浆液排出，并排掉100升浆液为止，最后再将水泥浆注入3号管，重复上述操作。 将注浆接口接在1号管，同时关闭2号管和3号管，将注浆压力达到50帕时，持续5分钟。然后再将注浆接口接在2号管，同时关闭3号管和1号管，将注浆压力达到50帕时，持续5分钟，最后将注浆接口接在3号管，同时关闭2号管和1号管，将注浆压力达到50帕时，再持续5分钟。将所有阀门全部关闭，拆除注浆设备并清洗。          3.3控制注浆参数，提高注浆效果 在注浆过程中，注浆压力，浆液稠度，注入率和注浆量在注浆过程中都是变化的，于是合理的控制其变化对提高注浆效果十分重要。          注浆压力随注浆量的增加出现由低到高的变化规律，如果在注浆过程中注浆压力突然急剧下降，表明局部有漏浆或漏气现象发生，及时检查注浆管道，有可能是注浆管道损坏，也有可能桩基周围出现裂隙现象。应及时向浆液中加入外加剂，间歇注浆，多次注浆保证质量。          3 桩基注浆提高承载力原理          3.1 改善原来地质条件，提高承载力 在灌注桩的成孔过程中，机械对桩的周围地层有一定的扰动作用，减弱整个桩基的承载作用力。在混凝土的灌注过程中，由于孔壁的泥皮对整个桩基的摩擦力减弱，也影响整个桩基的承载作用力。桩底注浆通过渗透，劈裂，和挤密作用使桩端受力层在一定范围内形成浆液和土的结合体，从而改善受力结构的物理学性质，修复和提高受力土体的强度。          灌注桩在灌注混凝土前由于清孔不干净，桩底沉渣的存在直接影响和严重降低桩底承载里的发挥，通过注浆可以将桩底的沉渣置换、挤密、固结作用改善和消除桩底沉渣对承载力的不良发挥。          3.2 急剧提高桩基摩擦阻力 在高压注浆的作用下，浆液可以从桩端沿装侧向上，通过渗透、劈裂、填充、挤密和胶结作用。对桩周泥皮及护壁经行泥皮置换和空隙填充，在桩周围形成脉状结石体，大幅度提高桩基侧摩阻力。          3.3 改善受力状态和荷载传递性能 桩基注浆通过渗透、劈裂、挤密和胶结作用形成桩端扩大头，增大了桩端受力面积，并且注浆加固了桩基的持力层，改善了受力状态。桩底注浆后，桩基侧面摩擦阻力的提高要先于桩端承载力的提高，在摩擦桩中，效果最好！          3.4 加固效益分析 通过对10#桩注浆前后的小应变检测结果对比来看，注浆前在0-21米范围内，反射波速度信号与入射波速度信号大体一致，在21-22米的范围内，反射波速度信号与入射波速度信号相位一致，表明在21-22米的范围内，桩基混凝土有截面缩小或局部混凝土离析等质量缺陷。在注浆以后的小应变检测结果中，我们明显看出整个桩基从0-22米范围内，整个反射波信号与入射波信号一致，反射波相位和入射波相位大体一致。总之，通过注浆，桩底缺陷得到明显的改善，效益可观。          4 结束语          实践证明，桩端注浆，在桩基加固处理提高综合承载力和减少沉降量方面是一种经济合理、技术先进的方法。