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1、不合格灌注樁補強施工工藝第二工程有限公司 鐘衛華摘要：本文以海瑞大橋的不合格灌注樁壓漿補強方法為例，系統介紹了灌注樁的壓漿補強施工工藝，主要包括：鉆芯取樣、芯樣綜合柱狀圖描述、樁基壓漿、試樁試驗。關鍵詞：鉆芯 綜合柱狀圖 檢測報告壓漿 試樁試驗海瑞大橋樁基礎為1500mm與1200mm兩種形式的摩擦灌注樁，其中1995年1996年間完成的樁基約占四分之三。2004年該橋續建開工后，既有樁基經過低應變動測法檢測質量時，發現大部分灌注樁的長度不夠或樁身混凝土質量不合格。因而海瑞大橋開工續建時，為明確海瑞大橋既有灌注樁的質量情況，在保證質量、安全的前提下節約建設資金，將補樁的盲目性降至最低，決定對不2、合格灌注樁采取先鉆芯取樣分析，在明確灌注樁的整體質量后，正確、合理地選用樁基壓漿或補樁的補強措施，使不合格灌注樁滿足設計受力要求，保證海瑞大橋的工程質量。本文以海瑞大橋不合格樁基的補強施工為例，系統地介紹灌注樁的壓漿補強施工工藝，以期相互交流經驗、共同提高施工水平。1 水文、土質條件海瑞大橋位于海南省海口市南渡江下游河段，江水向北流入瓊洲海峽，臺風暴雨是主要徑流形式。橋址處的土質情況，從表層往下依次為：砂層、淤泥質亞粘土、粘土、礫砂、生物碎屑亞粘土。2 鉆芯取樣檢測通過對灌注樁進行鉆芯取樣檢測，達到評價樁長、樁身混凝土質量及樁身混凝土強度三項指標是否符合設計要求的目的，以決定下一步補強措施。23、.1 鉆芯取樣利用巖心鉆機，將一定長度的巖芯管旋轉鉆至預定標高后將芯樣扭斷并提取至地面按順序排放，對芯樣特征進行描述、標號并按不同深度留取芯樣，然后對所留芯樣做抗壓強度試驗并形成芯樣強度報告資料。海瑞大橋選用鉆頭直徑為91mm的巖心鉆機。首先由測量工程師放出孔位，由于考慮存在雙孔壓漿的可能性，孔位距樁基中心300mm，然后把鉆機對準孔位立好并調平，其位置偏差不得大于10mm。在鉆孔過程中需經常檢查轉桿的垂直度，如有傾斜或位移，應及時糾正。鉆孔深度為超出樁底500mm1000mm之間，并把鉆完后的芯孔用塑料袋臨時封堵，避免雜物進入孔內。鉆孔過程中保持完整的施工記錄，內容有每次開鉆時間、提鉆時間、4、鉆桿余長、鉆桿總長與鉆進情況描述。準確測量孔口高程、每鉆次的孔底高程、每鉆次進尺及每鉆次取樣長度，并隨時復核鉆桿長度。當鉆進速度突然加快時，記錄當時的孔深，再繼續鉆進500mm1000mm，然后提出鉆桿、取出芯樣觀察，確定加快時的孔深是否為樁基混凝土與土層的分界面（芯樣破碎、斷樁及到樁底均會出現鉆進加快現象），以便決定鉆芯工序是否繼續。終孔后用鋼尺測量鉆具總長、芯樣長度和用測繩復核孔深，以明確既有樁的長度與鉆孔深度。2.2 形成樁基檢測報告鉆芯取出的芯樣由專人負責管理，清楚地在芯樣表面標上記號，并將每鉆次取出的芯樣依次擺放在預先備好的盒子里，以便記錄芯樣在樁基中的實際位置。對每個芯樣都作出詳細5、的樁狀圖綜合描述，特別是孔隙、分層、蜂窩、離析及夾層等現象。對每根樁按每5000mm深留取一組芯樣做抗壓強度試驗，形成強度報告資料。然后對有缺陷的部位以及整根樁的芯樣進行分別拍照，打印成圖片資料，與該樁的芯樣綜合柱狀圖描述、芯樣強度報告資料放在一塊，裝訂成冊形成樁基檢測報告，作為樁基工程質量綜合分析的依據。3 漿液漿液由水、水泥、緩凝劑、微膨劑、減水劑等組成，通過試驗室配制確定漿液的配合比。海瑞大橋樁基壓漿使用的漿液配合比為：水:水泥:鋁粉:外加劑=0.49:1.0:0.00015:0.005(重量比)，水泥為P.O42.5R普通硅酸鹽水泥,外加劑為紅墻CSP-7高效減水劑（同時具有凝劑作用）6、。漿液在拌制好后需靜置5min、經過濾后使用。漿液的各項技術標準指標如下表：名 稱指 標 值比重17kN/m318kN/m3水灰比0.450.6初凝時間4小時5小時強度不低于5MPa（7天）水泥型號P.O 42.5R4 壓漿補強施工不合格灌注樁絕大多數都是由于導管進水、卡管、坍孔、埋管、灌短樁頭等各種事故引起的次生結果。此外，由于清孔不徹底，或灌注時間過長，首批砼已初凝，流動性降低，而續灌的砼沖破頂層而上升，因而也會在兩層砼中夾有泥漿渣土，甚至全樁夾有泥漿渣土形成斷樁。4.1 樁身壓漿施工根據樁基檢測報告作深入分析，判明情況，有下述情況之一時，應采用樁身壓漿補強方法處理。樁身砼有夾泥斷樁或局部7、混凝土松散。取芯率小于95%并有蜂窩、松散、裹漿等情況。由于灌注樁為配筋率較小的鋼筋混凝土結構，為防止樁身壓漿施工時的壓強將灌注樁壓裂而造成樁基結構破壞，故壓漿施工的壓強均控制在0.8MPa。4.1.1 樁身單孔壓漿（1）壓漿準備分析該樁基的樁基檢測報告，若芯樣局部出現的蜂窩、松散、裹漿、夾泥現象較輕,則采用樁身單孔壓漿。拔出臨時封堵芯孔的塑料袋，在壓漿孔內安裝壓漿管路系統。該管路系統由三部分組成：進漿管（30mm=4mm無縫鋼管，其上端旋有絲扣，便于與壓漿管路連接），進漿管伸入距孔底200mm300mm；填封擋塊；出漿管（30mm=4mm無縫鋼管，其上端旋有絲扣，便于與壓力表、閥門的管路連接8、），其下端伸出填封擋塊以下50mm100mm。填封擋塊為90mm、厚5mm鋼板，該鋼板中間切割兩個31mm孔，套在進、出漿管上（填封擋塊在壓漿管路系統安好后距孔頂1000mm1200mm）并焊在一起安裝在芯孔里，然后把麻絮填塞在填封擋塊上與進、出漿管的周圍，高約200mm，再拌1：1的水泥砂漿把麻絮以上的芯孔填封密實（如下圖一）。（2）壓漿施工三天以后，在孔中的水泥砂漿已凝固并形成強度，對芯孔形成密封，即可進行樁身壓漿施工。拌制好漿液后，把進漿管與壓漿泵連接好，在出漿管上安裝壓力表、閥門管路（如下圖二）。壓漿開始時先從進漿管送高壓水清洗芯孔，把夾泥和混凝土碎渣從出漿管排出。清洗完畢后由進漿管向9、孔內壓漿，使漿液沿進漿管流入孔底。流入孔底的漿液隨流入量的增加而上升，使孔里的水逐漸由出漿管排出孔外。壓漿時應壓一陣停一陣，使漿液得到充分擴散。當出漿管冒出漿液時，表明孔內的漿液已滿，然后關閉出漿管閥門，繼續壓漿。當灌漿壓力達到0.8Mpa時關閉進漿閥門，穩壓悶漿20min25min后，緩慢減壓到零，即可結束壓漿工作。4.1.2 樁身雙孔壓漿（1）壓漿準備分析該樁基的樁基檢測報告，若芯樣局部出現的蜂窩、松散、裹漿現象嚴重，或有夾泥斷樁情況，則采用樁身雙孔壓漿處理。用鉆機在距第一個孔600mm、距樁中心300mm的樁身中再鉆一個孔，孔深要求達到補強部位以下500mm1000mm。在第二個孔完成后10、，拔出第一個孔中臨時封堵的塑料袋，然后在兩個孔中分別安裝壓漿管路，形成1、2號壓漿管系統。1、2號壓漿管均由二部分組成：填封擋塊；壓漿管（30mm=4mm無縫鋼管，其上端旋有絲扣，便于與壓漿管路連接），其下端伸入填封擋塊以下0.2m0.3m。填封擋塊為90 mm 、厚5mm鋼板，該鋼板中間切割一個31mm孔，套在壓漿管上（填封擋塊在壓漿管路系統安好后距孔頂1000mm1200mm）并焊在一起安裝在芯孔里，然后把麻絮填塞在填封擋塊上、壓漿管的周圍，高約200mm，再拌1：1的水泥砂漿把麻絮以上的鉆芯填封密實（如下圖三）。（2）壓漿施工三天以后，在孔中的水泥砂漿已凝固并形成強度，對芯孔形成密封，即11、可進行樁身壓漿施工。拌制好漿液后，把進漿管與壓漿泵連接好，在出漿管上安裝壓力表、閥門管路（如上圖四）。開始時先從1號壓漿管送高壓水清洗芯孔，清洗到夾泥和混凝土碎渣從2號壓漿管排出為止；然后從2號壓漿管以同樣的方法清洗芯孔，直到1號壓漿管冒清水時結束。清洗完畢后從1號壓漿管向芯孔里壓漿，壓漿時應壓一陣停一陣，使漿液得到充分擴散。當漿液從2號壓漿管冒出，表明孔內水泥漿已滿，關閉2號壓漿管閥門，繼續壓漿。當漿液壓力達到0.8Mpa時關閉進漿閥門，穩壓悶漿20min25min后，緩慢減壓到零，壓漿工作即可結束。4.2 樁底壓漿施工樁底壓漿能在一定程度上提高灌注樁的單樁堅向承載力，避免補樁造成的巨大經濟12、損失。但樁底壓漿對彌補樁長不足、提高單樁堅向承載力來達到設計要求能力是有一定的局限制性，若樁長與設計樁長相差懸殊，就必須采用補樁處理。因而不合格灌注樁補強施工前，必須明確樁長短多少是能夠通過樁底壓漿補強施工來滿足設計要求的標準。 這就需要在工地對樁底壓漿工藝做試樁試驗，取得樁底壓漿后提高單樁承載力的實際數據，并計算在橋址處的地質情況下提高單樁承載力的百分率，再考慮1.52.0的安全系數，作為決定樁長不足的灌注樁采用樁底壓漿的主要依據。4.2.1 試樁試驗試樁可以在施工現場重新澆筑條件相同的兩根新樁，也可以利用施工現場既有的樁徑相同、地質相似、樁長相差較小的兩根需補樁處理的廢樁。海瑞大橋是利用013、5-1號樁(樁徑1.2m，樁長28.0m)與05-4號樁(樁徑1.2m，樁長30.6m)兩根既有的廢樁作試樁試驗，根據其實際樁長計算兩根廢樁的豎向單樁極限承載力分別為6000kN、6490kN。2004年11月29日對05-1號樁進行樁底壓漿施工，一個月后（2004年12月28日）對海瑞大橋的05-1號樁（壓漿后）和05-4號樁（不壓漿）進行了靜載荷破壞試驗，檢驗壓漿前后荷載變化情況。具體試驗結果匯總如下表：試 驗 編 號12工程編號05-4(不壓漿)05-1(壓漿后)試驗荷載（t）680790試驗時間總沉降量（mm）34.9745.65豎向極限承載力計算值（kN）64906000豎向極限承載14、力試驗值Qu（kN）6400Qu68007600Qu7900根據國家有關規范和試驗結果，本次檢測的05-4號樁(不壓漿)單樁豎向極限承載力為6400kNQu6800kN， 05-1號樁(壓漿后)單樁豎向極限承載力為7600kNQu7900kN，計算壓漿后單樁堅向極限承載力提高的百分率為26.731.7。海瑞大橋把樁底壓漿后提高單樁堅向承載力的安全系數定為2.0，并取下限值即13.35，凡是樁長不夠的灌注樁的計算實際承載力大于其設計承載力的86.65，就采用樁底壓漿補強措施處理，否則采取補樁措施處理（補樁工藝本文不作討論）。4.2.2 樁底壓漿樁底壓漿使用的壓強為5.0Mpa，為樁身壓漿所使用壓15、強值（0.8Mpa）的6.25倍，故不能直接利用芯孔作為壓漿通道，需在芯孔中埋設能承受5.0Mpa壓強的鋼管作為壓漿通道，芯孔與鋼管間用水泥漿封填，等水泥漿形成強度后再進行樁底壓漿施工。（1）壓漿準備需樁底壓漿的灌注樁均應采用樁底雙孔壓漿。用鉆機在距第一個孔600mm、樁中心300mm的樁身中再鉆一個孔，兩孔的孔深均需達到樁底以下500mm1000mm。在兩個芯孔內分別安裝壓漿管, 形成1、2號壓漿管路系統，每個芯孔里的管路系統由三部分組成：封填芯孔進漿管，樁底壓漿進漿管（40 mm=4.0 mm的無縫鋼管）,擋塊（89 mm=5m的500mm長無縫鋼管，上端焊一塊留有40 mm孔的鋼板）。樁16、底壓漿進漿管下端與擋塊上端焊接連通，然后在擋塊上端安裝固定一個92mm的橡膠片（如下圖五）。安裝時，擋塊上端距樁底100mm200mm，封填芯孔進漿管下端距擋塊上端700mm1000mm。安裝完畢后在兩個孔里分別倒入0.0033m3的粗砂，該粗砂將堆積在擋塊上端的橡膠片上約500mm高（如下圖六）。拌水灰比為0.49水泥漿，過濾后倒入儲漿池中，儲漿池比芯孔頂高1000mm1500mm，然后把儲漿池與封填芯孔進漿管連通，打開儲漿池的出漿閥門，使水泥漿在無外界壓力作用下流入孔里。因擋塊、橡膠片及其上粗砂的阻擋作用，流入孔中的水泥漿會隨流入量的增加而從擋塊的粗砂位置上升，使孔里的水逐漸排出孔外，當孔17、口冒出水泥漿時，表明擋塊以上的芯孔已灌滿，然后關閉儲漿池的出漿閥門，結束芯孔堵封工作。（2）壓漿施工三天以后，在孔中的水泥漿已凝固并形成強度，對芯孔形成密封，即可進行樁底壓漿施工。壓漿時，從1號壓漿管向樁底壓漿（若水泥漿從2號壓漿管冒出，則關閉2號管回漿閥），壓漿時應壓一陣停一陣，使漿液得到充分擴散。當漿液壓力達到5.0Mpa且穩壓持續20min25min或壓漿量達到1000L，即完成1號管壓漿，然后緩慢減壓到零。用同樣方法對2號壓漿管進行壓漿，完成后重復上述工序，且每一循環的壓漿時間間隔不得起過1小時、所有循環過程必須在漿液初凝時間內完成。當樁底壓漿達到以下三個條件之一：1）總壓漿量達5000L；2）1、2號壓漿壓強都達到5 Mpa ，穩壓持續20min25min分鐘；3）樁頂上浮13mm，即可結束該樁底壓漿施工。5 樁身與樁底壓漿若一根樁既要進行樁底壓漿，又要進行樁身壓漿，則先進行樁底壓漿再進行樁身壓漿，其壓漿工藝與上相同。6 結束語在海瑞大橋不合格灌注樁的補強處理過程中，通過運用上述施工工藝和技術，使140根樁基避開補樁施工，在既有工程處理上節約大量資金，取得了可觀的經濟效益與社會效益。參考文獻1、交通部第一公路工程總公司主編公路橋涵施工手冊北京：人民交通出版社20002、公路工程質量檢驗評定標準(JTJ071-1994)北京：人民交通出版社2000