馬國輝

（核工業(yè)長沙中南建設集團有限公司,湖南 長沙 410001）

0 引言

20 世紀末至今，我國橋梁工程建設取得了可喜的成績，其中在橋梁基礎選擇過程中，樁基以承載能力強、穩(wěn)定性好以及施工便捷等優(yōu)點得到了廣泛的應用。但是，由于大橋工程建設樁基屬于隱蔽工程，影響其質量、進度和效率的因素有很多，如果不加大對其的重視程度，輕則引起質量問題，重則誘發(fā)安全事故。為此，探究大橋工程建設中的樁基缺陷加固處理具有現(xiàn)實意義。

1 大橋工程建設樁基缺陷類型

1.1 頂部缺陷

樁基頂部缺陷主要是由于混凝土灌入不足或者拆拔鋼護筒時用力不均勻而造成的，由于橋梁建設中的一部分樁基是需要深入水底的，在使用鋼護筒灌注混凝土時，不可避免地會夾雜一定的泥漿，這些泥漿在經(jīng)過沉淀之后，就會造成樁基頂部下沉，影響樁基質量。

1.2 中部缺陷

樁基中部缺陷主要是受工程項目所在區(qū)域內地質地形條件的影響而造成的，由于地形地質條件的不確定性，樁基內部的混凝土就會出現(xiàn)部分塌孔。

1.3 底部缺陷

在通常情況下，大橋樁基底部缺陷大部分是由于地質變動而引起的，由于地質發(fā)生的微妙變動，特別是樁基底部的地質，因其承受著巨大的荷載，或多或少的會使地質發(fā)生微妙的變動，影響樁基底部混凝土的強度和密度。加之如果樁基底部地層存在膨脹的軟土、黏土或者泥巖等物質，就會出現(xiàn)縮孔的現(xiàn)象，也就是底部缺陷。

2 某大橋工程建設案例概況

2.1 工程概況

某大橋上下部結構分別為（50+80+50）m 變截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁和樁柱式結構，樁基、立柱直徑分別為3 m和2.6 m。根據(jù)現(xiàn)場勘察得出，該樁基處地質為白云質灰?guī)r，最高強度達到80 MPa，施工采用回旋鉆機清水鉆進，氣舉反循環(huán)排渣。

3#右樁基在澆筑14 天后，使用超聲波檢測方式對該樁基進行檢測，檢測結果為Ⅲ類樁。同時，在距離樁底約3～3.5 m 處出現(xiàn)波形異常，混凝土不密實，未能達到現(xiàn)行國家現(xiàn)行橋梁樁基施工標準。

2.2 原因分析

在混凝土澆筑的過程中，首灌采用3.5 m3的料斗加兩臺10 m3攪拌車直泄洪23.5 m3，在等待混凝土的過程中，發(fā)現(xiàn)導管有漏水的現(xiàn)象。將導管拔出，重新拆卸，更換橡膠圈抹黃油后重新拼接好后插入0.5 m 深混凝土內，在導管內用小型潛水泵抽水，抽出來的為水泥漿水，且水一直不能完全抽干，抽水約8 min 后停泵，整個處理過程52 min，后繼續(xù)正常澆筑。因抽水的時候把膠材隨水一起被抽走，導致在首灌混凝土面至插入的0.5 m 段混凝土缺少膠材不密實，在此段造成缺陷。

2.3 處理方案

2.3.1 原則

在保證橋梁安全的情況下，以最少的投入和最短的時間，對樁基進行處理，通過超聲波檢測，確認能達到Ⅱ類樁。

2.3.2 方案比選

（1）原位成樁。經(jīng)過清理之后，在原來位置重新澆筑一根新的樁，這一方法雖然效果好，但施工難度大、建設周期長且費用高昂。

（2）局部處理。采用小型勘探鉆機從樁頂處鉆若干個DN91 mm 的孔直達缺陷部位以下30 cm，采用高壓水槍清洗出松散的骨架材料，然后采用高壓壓漿泵壓入水泥凈漿，使水泥凈漿充滿缺陷部位的骨架空隙內，穩(wěn)壓直至水泥凈漿凝固，達到一個密實的效果。此種方法相對（1）種方法難度小、周期短、費用低，但效果略差，能滿足使用要求[1]。

因為工期要求，與業(yè)主、設計、監(jiān)理一起經(jīng)過方案比選，決定采用（2）局部處理的方法進行樁基缺陷處理。

2.4 處理方法

工藝流程：①造孔→②注漿管埋設→③高壓水洗孔→④制漿→⑤注漿→⑥達到設計予定注漿量和終壓→⑦封孔→⑧檢驗。若檢驗合格，結束該樁補強加固；若不合格，重復①→⑧步驟直至合格為止。

2.4.1 布置注漿孔

根據(jù)檢測結果，在樁中心（O）鉆一補強孔，其余4處（A、B、C、D）補強孔互為等間距布置在距中心半徑為1 m 圓周上（如圖1），鉆孔直徑為91 mm，傾斜度要求1%以內，確保鉆到缺陷部位以下30 cm。根據(jù)芯樣結果，A、D 芯樣完整，B 孔缺陷高度50 cm，C 孔缺陷高度43 cm，E 孔缺陷高度20 cm。又在F、G 位置加了兩個補強壓漿孔，芯樣結果顯示：F 孔芯樣完整，G 孔缺陷部位高度50 cm，補強孔在樁基缺陷部位形成通路。

圖1 強孔布置示意圖

2.4.2 埋設壓漿管

在每一個補強鉆孔里埋設兩根可以帶開關的8 分管（如圖2 所示），一根長度為2 m 的作為排氣和排渣管，另一根直達缺陷部位的壓漿管，壓漿管在缺陷部位呈梅花形鉆10 mm 的孔，在距離樁頂大約50 cm 的地方使用砂漿封口，以保證壓漿時不泄不漏，在洗孔壓漿前井口管可防止清孔的渣回流，壓漿時增加密實度，待埋設孔口管的水泥砂漿有一定的強度并與樁身緊密膠結后，方可進行下一道工序。

圖2 注漿管埋設示意圖

2.4.3 高壓泵入清水排渣

在注漿前，采用BW160 型泥漿泵通過壓漿管向孔內缺陷處供給高壓清水，洗凈缺陷處包裹砂漿和碎渣，在各補強孔間形成通路，選中央補強孔O 作為高壓注水孔，B 孔為排污孔，其余孔開關關閉，用1.0～1.5 MPa 的壓力注水沖洗1 h 以上，至排污孔處出清水。然后，逆時針分別選取G、C、E 為排污孔，采用同樣的方法清理，直到四個孔都冒出清水為止。按照同樣方法對BG、BC、GC、BE、GE、CE 斷面進行清洗[2]。

2.4.4 配置注漿液

根據(jù)施工經(jīng)驗及實驗數(shù)據(jù)，采用高強度水泥（42.5R）配制40#水泥漿，首次注漿使用造漿桶制造水灰比為1 ∶0.6 的水泥漿，對各缺陷樁基進行高壓注漿，再制造水灰比為1 ∶0.5 的水泥漿進行高壓注漿，這一方法具有以下兩個方面優(yōu)勢：第一，機械設備可操作性強，二是稀漿流動性好，可先將邊角縫隙滲透充填，增加補強效果。在配漿過程中可加入0.5%的早強減水劑，以增加水泥漿的流動性及強度。不用加膨脹劑，因膨脹劑會降低水泥漿的強度?？紤]到24 m 水泥漿的液柱壓力，在下部水泥漿自然收縮時，上部水泥漿會下降補充，可保證缺陷部位充填飽滿。

2.4.5 高壓注漿

不同鉆孔通過使用高壓水槍清洗干凈后，再對各個缺陷樁基使用高壓水泥漿液替換未經(jīng)過高壓水槍沖洗干凈的松散物質進行置換，為保證置換效果，各孔都應當進行置換注漿，注漿過程中各個出漿孔開關應全部呈開啟狀態(tài)，待出漿孔與注入漿液比例相同時，直至孔內不再排出漿塊、碎石時，方可移至下一孔進行注漿。

對各個出漿孔進行自上而下壓漿，替換原缺陷樁基內的泥漿和碎渣，注入新的水泥砂漿，完成對缺陷樁基的處理。

注漿時將注漿管連接到注漿泵上，另一頭連接O 孔注漿管，在B、G、C、E 四個孔中選取連通性最好的B孔作為排漿孔，其他孔開關全部關閉，首先壓通該斷面，然后按連通性好壞斷面依次壓漿。按照同樣方法對OC斷面、OG 斷面、OE 斷面、BG 斷面、BC 斷面、BE 斷面、GC 斷面、GE 斷面排序壓漿。壓漿時，每次打開一個排漿孔開關，開始注漿時應勻速進行，待漿液從排漿孔中的注漿管內置出時，暫停注漿，用堵頭堵住排氣孔，剩下注漿管口采用同樣方法進行封堵，持續(xù)加壓注漿，直至注漿壓力達到1.5 MPa 時，停止加壓（一般為10 min）。壓力降低時，停止注漿，隨即拆下注漿泵管口連接到下一個注漿管泵口，將剛剛注漿完成的管口閥門封閉，加壓注漿1.5 MPa，停止加壓。對后續(xù)注漿孔進行注漿，使缺陷樁基的“空體”飽滿，全部壓降結束后，注漿管作為傳力桿留置樁身混凝土內，與樁基一同受力。

2.4.6 效果檢驗

壓漿7 天以后，委托原檢測單位對樁基再次進行超聲波透射檢測，缺陷處充滿壓漿液，達到Ⅱ類樁基標準.

2.4.7 質量保證措施

（1）該工程項目所有施工節(jié)點應嚴格按照施工組織設計方案進行。

（2）項目在建設過程中所使用的各種材料、物資必須經(jīng)過嚴格的檢驗，所有質量不合格與未經(jīng)過檢測的材料和物資堅決不得使用到項目建設過程中。

（3）注重和加強對施工現(xiàn)場的管理，加大對施工現(xiàn)場巡視力度，對于施工人員出現(xiàn)的違規(guī)行為予以及時制止，責令改正[3]。

（4）對已完成補強的樁身抽芯進行檢測，補強的水泥土必須緊貼樁底，同時水泥固體與基巖膠結，水泥固體單軸抗壓強度不小于35 MPa。

灌漿材料應保證滿足以下要求：①用普通42.5 硅酸鹽水泥，生產日期為出廠后的兩個月內，受潮或者結塊的水泥不得使用，水泥的各項參數(shù)和技術指標應當符合國家現(xiàn)行標準，需要附有出廠試驗單。②制作而成的水泥漿體保證其可以在規(guī)定的時間內凝固。③水泥漿體在凝固之后，體積不出現(xiàn)收縮，保證其不在短時間內發(fā)生離析。

3 大橋工程建設樁基缺陷加固處理技術

3.1 鉆孔施工技術

鉆孔施工技術在大橋工程建設樁基缺陷加固處理中應用比較常見，鉆孔施工技術的應用需要做好以下幾個方面的工作：

（1）對影響鉆孔施工的各項因素進行仔細分析，合理布置用水管道，避免與既有管道發(fā)生沖突。

（2）保證鉆機底座的平衡及其在具體運行過程中的安全性。

（3）鉆孔作業(yè)完成之后，及時在孔口部位安裝鋼筋，檢查鋼筋是否存在上浮現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)問題立即采取針對性的措施予以解決。

（4）鉆孔鉆進作業(yè)中，使用輔助繩索將鉆架固定。

（5）混凝土澆筑過程中確定攪拌機的正常運行。

（6）嚴格控制原材料的配比及質量。

3.2 體外預應力加固技術

體外預應力加固加速可以有效增強樁基結構截面應力，降低樁基內部應力，并起到加固的作用。盡管如此，體外預應力加固技術在大橋工程建設樁基缺陷中的應用依然存在兩個方面的問題：

（1）體外預應力索無法控制局部裂縫問題產生，其與主體截面變形狀態(tài)不一致。

（2）受轉向裝置和錨固點限制。

因此，體外預應力加固技術在該工程項目建設樁基缺陷中的應用，需要重點加大對以上兩方面問題的重視程度，以此更好地促進其在大橋工程建設樁基礎缺陷處理中的應用。

3.3 植筋加固技術

植筋加固技術在大橋工程建設樁基礎缺陷中的應用需要使用專業(yè)的設備與合理的施工技術，需要對孔道進行徹底的清潔與烘干，然后根據(jù)樁基缺陷的類型在孔道內設置一定量的植筋膠。植筋加固技術應用流程如下：

（1）將鋼筋固定于混凝土結構中，提升樁基整體的承載能力。

（2）鉆孔過程一定要嚴格按照施工設計圖紙進行，并準確標記鉆孔位置，將偏差控制在合理的范圍之內。

4 結語

根據(jù)第三方檢測單位的靜載試驗檢測，經(jīng)過加固處理后的樁基其承載能力滿足了國家現(xiàn)行標準和施工組織設計要求。在大橋工程建設中，樁基缺陷時有發(fā)生，需要施工人員根據(jù)工程項目的實際情況選擇科學合理的加固技術，該工程項目的成功案例為缺陷樁基的加固處理提供了較好的理論參考。