灌注桩缺陷分析及补强措施

灌注桩缺陷分析及补强措施

李斯琪

李斯琪

云南龙宇房地产开发有限公司

摘要：某工程灌注桩出现桩底软弱、桩身混凝土离析缺陷，从地质情况、施工工艺等方面对缺陷产生的原因进行分析，并对桩底高压旋喷法注浆处理及桩底埋设注浆管渗透注浆法加固补强。

关键词：灌注桩；缺陷分析；补强；承载力

前言

××工程，存在桩底软弱、桩身混凝土离析。通过桩底高压旋喷法注浆处理及桩身埋设注浆管渗透注浆法加固。有效的提高了单桩竖向承载力，注浆加固处理后，待28天水泥浆液达到设计强度，通过对单桩静荷载试验，满足桩基础设计单桩竖向承载力特征值。

1.××工程，存在桩底软弱、桩身混凝土离析（详见表1）

表1××工程部分缺陷桩有关承载力数据表

2.缺陷桩的形态

2.1通过对单桩基础的小应变动测检测报告，桩身完整性评价：

2.2桩底软弱

取芯检测：

（1）混凝土胶凝性差、砼离析、岩芯是砂子，混凝土不完整。

（2）混凝土有蜂窝、表面有气孔、混凝土较破碎、砼密实度较差。

（3）桩底钻穿（碎）块石、卵石或滚石、中风化玄武岩及强风化安山玢岩等。

3.缺陷桩产生的原因分析

设计桩基础以端承桩为主，摩擦桩为辅。

3.1混凝土灌注时，导管穿插不够或导管离孔底超规范要求0.5m以上及导管拔离混凝土砂浆层面上。导致桩身混凝土离析。

3.2桩端进入碎石层（持力层深度）不足，且碎石层含泥量较少、含粘土（碎）块石、卵石层空隙比较大，地下水经向流动，成孔过程中易塌孔缩径，混凝土灌注时水泥浆液易流失等因素，引起桩底混凝土离析或沉渣过厚。

3.3场地地层起伏较大、强风化安山玢岩遇水软化等因素，导致桩底混凝土座落在软化地基上。

3.4场地地层起伏较大、场区离山不遥远地质情况较复杂，有滚石（中风化玄武岩）等因素，混凝土桩底座落在滚石—玄武岩地基上。

4.加固注浆（补强）工艺

压浆施工有利于提高整体地下压浆封堵，引成板块基础，有效提高桩端承载力。

4.1注浆法概述

注浆法亦称灌浆法，是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透、挤密、劈裂等方式，将土颗粒或岩石裂隙中的水分和空气排除后占据其位置，经一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结石体”。

注浆法的应用范围有：

（1）提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形；

（2）进行托换技术，对古建筑的地基加固更为常用；

（3）用以纠倾和回升建筑；

（4）用以减少施工时的地面沉降，限制地下水的流动和控制施工现场土体的位移等。

注浆法分为渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆和电动化学注浆等四种方法。

（1）材料选择

采用的注浆液体应满足以下几个要求：

a.凝固后的结石具有较高的强度，满足地基加固的要求；

b.浆液在可泵期内具有较好的可泵性（流动性），可泵期后粘度增长较快，初凝时间较短，避免浆液流失；

c.凝固后的结石体析水率小；

（2）注浆时添加水玻璃溶液的原因和配比

注浆施工时加入水玻璃（硅酸钠）作为速凝剂，可以较灵活地调节浆液的初凝时间，有效控制浆液的扩散范围，同时还可以起到提高注浆结石率的作用。

水玻璃的添加浓度和数量需根据注浆工艺和注入地层的情况来确定。目前我们采用的是单管双液注浆工艺，即将水泥浆液和水玻璃分别泵送，两种液体在注浆管口通过三通混合后于孔底注入。混合后的浆液应能够按照设计要求在一定的时间内丧失流动，所以速凝剂的添加需满足如下条件：

a.混合后的浆液在可泵期内应保持较好的流动性且粘度增长不大，初凝时间大于在管路中的泵送时间，避免出现注浆管路堵塞现象；

b.混合浆液从孔底注入后，粘度较快提高，在保持有效的扩散半径同时减少浆液外溢；

c.水玻璃的配置的浓度应考虑施工泵送设备的流量下限，应与水泥浆液的泵送速度相匹配；

经筛选，确定Be’=10°的水玻璃溶液，当按照水泥浆液的体积10%～15%左右的比例添加时，混合浆液的初凝时间为3～5分钟，能较好的满足注浆要求。

4.2注浆的工艺流程

施工顺序：确定桩位—钻机就位—下管到设计深度—搅浆—由下而上旋喷作业到设计桩顶—冲洗—移位—下插补浆管—封孔—补注浆。

4.3注浆孔的布置

现整个场地工程桩均采用注浆，注浆孔施工布置顺序先四周后中间的注浆原则。工程桩注浆每桩一孔，布设在桩中心位置，具体桩位和桩数量以现场为准。

4.4施工的要求

（1）注浆加固深度

注浆深度进入砼桩底以下3～5m，喷浆头进入钻孔底部原土层。

（2）注浆材料及配比参数

普通硅酸盐水泥，水灰比W/C=1：1，外加剂与水泥浆液的体积比为2～5%，根据现场试验桩检测数据，建议注浆水泥用量为5t/桩（其中高压旋喷注浆水泥用量4t，渗透补浆水泥用量1吨）。

（3）高喷工艺参数选择

浆：取P=20～25Mpa，Q泵=96～110L/min。回旋速度：取n=13～15r/min。上提速度：控制上提速度0.08～0.10m/min。

（4）下插补浆管确定注浆深度，插入混凝土桩底部2m处。

4.5桩身砼离析严重缺陷

处理意见：采用高压旋喷注浆法，桩身砼离析严重缺陷部位采用渗透注浆法。

离析部位放一根注浆管，上部放一根出浆管2.5m，共二根注浆管。进行分一次注浆法。

4.6确定工程桩控制标准

工程桩施工标准采用双控，即注浆水泥量注浆压力双控制。

确保注浆总水泥用量≥5t。其中高压旋喷注浆法，水泥用量为4t/桩，注浆压力20Mpa；渗透法注浆补浆，注浆量控制在1t/桩，实际施工按照注浆压力2Mpa控制。

5.加固注浆（补强）后效果

通过对灌注桩加固注浆前后承载力对比，有效提高桩端承载力25%以上。例举：单桩设计承载力特征值3200KN，压桩力6400KN。注浆前静荷载试验数据5400KN，注浆后静荷载试验数据6400KN，总沉降量15mm。

表2××工程注浆后静荷载试验数据表

注浆后静荷载均符合设计要求。

6.结语

通过桩底高压旋喷法注浆处理及桩底埋设注浆管渗透注浆法加固。有效的提高了单桩竖向承载力，注浆加固处理后，待28天水泥浆液达到设计强度，通过对单桩静荷载试验，满足桩基础设计单桩竖向承载力特征值。

参考文献：

[1]赵云峰，李亚丽.环氧砂浆处治钻孔灌注桩质量缺陷[J].科技风，2014（08）

[2]朱志敏，吴爱龙.钻孔灌注桩典型缺陷产生机理及其处治对策研究[J].科技信息，2010（12）