某工程人工挖孔樁樁基處理

某工程人工挖孔樁樁基處理某工程人工挖孔樁樁基處理 曹偉良 王英姿 深圳華森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司 深圳 518054 提要 本文通過某工程樁基缺陷的處理過程 著重分析了樁基缺陷產(chǎn)生的原因 并根據(jù) 樁基缺陷程度 分別介紹了相應(yīng)的處理方法 同時對主要的補強施工工藝 高壓旋噴注漿 法做了詳細(xì)的闡述 關(guān)鍵詞 大直徑人工挖孔樁 缺陷處理 高壓旋噴注漿 1 概況 某工程位于深圳市羅湖區(qū) 占地面積約 10718m2 地上部分由 6 層裙樓和 3 棟塔樓組成 其中主塔摟 46 層 結(jié)構(gòu)高度約 165m 附塔樓各 26 28 層 結(jié)構(gòu)高度約 98m 地下部分 3 層 底板相對標(biāo)高為 12 7m 總建筑面積約 12 萬 m2 該工程所在地段原始地貌單元屬 深圳河北岸及布吉河流域之沖積地 場地埋藏的地層 自相對標(biāo)高 2 00m 計起 有 人工填土層 厚度為 0 3 1 2m 第四系全新統(tǒng)沖積層 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 厚度為 0 3 2 7m 細(xì)中砂 厚度為 0 5 3 9m 第四系上更新統(tǒng)沖洪積層 粉質(zhì)粘土 厚度為 0 4 2 5m 中粗砂 厚度為 0 5 2 5m 第四系中更新統(tǒng)殘積粉質(zhì)粘土 厚度為 14 2 48 4m 侏羅系混合巖化凝灰質(zhì)砂巖 強風(fēng)化 厚度為 1 2 25 4m 中風(fēng)化 厚度為 0 5 3 7m 微風(fēng)化 厚度不詳 場地位于侏羅系混合巖化凝灰質(zhì)砂巖與燕山期花崗巖侵入體之接觸地帶 圍巖與侵入體 的侵入關(guān)系復(fù)雜 其接觸帶巖石一般膠結(jié)良好 但均有不同程度的構(gòu)造擠壓及蝕變現(xiàn)象 該工程樁基采用人工挖孔樁 直徑為 1 4 3 4 米 長度為 20 40 多米不等 全部工程 樁共計 182 根 其中 I 區(qū) 59 根 包括新增加的一根沖孔樁 F4 II 區(qū) 58 根 III 區(qū) 52 根 工程兼支護(hù)兩用樁 13 根 樁芯混凝土等級 I 區(qū)主塔樓為 C30 其它樁為 C25 C30 樁端持 力層為微風(fēng)化基巖 C25 樁端持力層為強風(fēng)化 施工過程中有少量樁的持力層由強風(fēng)化改 為中風(fēng)化 現(xiàn)場對首批完成的 151 根樁中的 53 根樁進(jìn)行抽芯檢測 發(fā)現(xiàn)樁芯混凝土存在嚴(yán) 重的缺陷 為對樁基有一個全面 客觀的認(rèn)識 采取對每一根樁進(jìn)行抽芯檢測 先根據(jù)抽 出芯樣的具體情況評價缺陷的嚴(yán)重程度 然后確定增加抽芯樁位和數(shù)量 最多的每樁抽有四 孔 最后整理出混凝土芯樣柱狀圖和混凝土強度報告 二 缺陷情況及其分類 樁基施工完成后 根據(jù)抽芯鉆等檢測情況發(fā)現(xiàn)樁身存在著不同程度的缺陷 因此 對抽取 混凝土芯樣外觀及選樣試驗結(jié)果等資料綜合分析 分別將樁身按混凝土完整性 混凝土強 度進(jìn)行分類 1 樁身混凝土完整性 根鋸樁混凝土芯樣的外觀完整情況分為 A B C D 四類 A 類 無缺陷 完整樁 這類樁在抽芯鉆探過程均屬正常 芯樣混凝土總體膠結(jié)良好 混凝土芯表面光滑 骨料分 布基本均勻 局部部位芯樣骨料稍有不均 各樁芯樣呈通長圓柱 接口吻合 采芯率達(dá)到 100 目測混凝土強度正常 B 類 輕微缺陷 這類基本完整樁 樁在抽芯鉆探過程均屬正常 芯樣混凝土大部分膠結(jié)良好 混凝土芯表面基本光滑 骨 料分布基本均勻 但局部部位芯樣表面有輕微蜂窩麻面現(xiàn)象 有深度 1cm 的蜂窩 并呈 雜亂分布 該部分強度較底 各樁芯樣呈通長圓柱 接口吻合 采芯率為 100 C 類 蜂窩類嚴(yán)重缺陷樁 樁身混凝土芯樣通長尚呈連續(xù)長柱狀 接口吻合 采芯率為 100 骨料分布基本均勻 但局部部位芯樣表面有嚴(yán)重蜂窩現(xiàn)象 有深度 1cm 的蜂窩 在蜂窩區(qū)段 粗骨料局部剝 落 混凝土芯斷面呈殘月形 已不能制作標(biāo)準(zhǔn)圓柱體抗壓強度試件 相應(yīng)部位的混凝土強 度很底 這類樁除局部的嚴(yán)重蜂窩外 在長度方向 輕微 中度蜂窩及麻面等較差的缺陷也 很普遍 大部分混凝土芯樣表面不太光滑 骨料分布也不均勻 混凝土芯強度離散度很大 D 類 破碎類嚴(yán)重缺陷樁 樁身混凝土芯樣在長度方向因存在嚴(yán)重蜂窩離析且其體量較大 導(dǎo)致在抽芯鉆探時局部混 凝土芯樣已呈完全破碎狀 混凝土芯樣嚴(yán)重離析 粗骨料剝落嚴(yán)重 2 樁身混凝土強度 現(xiàn)場選樣時 按照樁芯長度方向自上而下均勻分布的原則并針對性地考慮對有缺陷段選 取 10 個進(jìn)行試壓 由于本工程抽芯所揭露各樁的樁身混凝土質(zhì)量差異很大 不能按成批統(tǒng) 一進(jìn)行評定 改單樁分別作為一個驗收單位批進(jìn)行評定判斷 按照 深圳地區(qū)基樁質(zhì)量檢 測技術(shù)規(guī)程 的有關(guān)要求 樁身混凝土強度的評定標(biāo)準(zhǔn)為 芯樣混凝土強度滿足下列條件 則判定樁身混凝土強度滿足設(shè)計要求 否則 判定樁身混凝土強度不合格 芯樣試件數(shù)量 n 10 時 mfccu 1Sfcu 0 9fcu k 0 88 fccu min 2fcu k 0 88 式中 n 10 14 時 1 1 70 2 0 90 芯樣試件數(shù)量 n 10 時 mfccu 1 15fcu k 0 88 fccu min 0 95fcu k 0 88 三 原因分析 在掌握樁混凝土芯樣資料的基礎(chǔ)上 加上對現(xiàn)場施工準(zhǔn)備情況以及具體施工工藝的了解 通過分析認(rèn)為造成此工程樁基質(zhì)量問題的主要原因是 1 施工時未進(jìn)行人工地下降水 止水帷幕未完全封閉且深度和工程樁設(shè)計深度相差太 大 地下涌水量過大 2 當(dāng)孔內(nèi)涌水量超過 0 3L s 或積水超過 100mm 深時 未嚴(yán)格按規(guī)定要求按水下混凝 土施工 3 由于交通環(huán)境 混凝土的供應(yīng)和混凝土輸送泵等環(huán)節(jié)不同程度地存在一些問題 澆 筑過程中難以確?；炷翝仓倪B續(xù)性 經(jīng)常有澆筑中途停歇的現(xiàn)象發(fā)生 澆筑中 途停歇后 混凝土車中的混凝土稍有干硬 混凝土車司機和混凝土泵操作人原便擅 自加水以增加坍落度 因而導(dǎo)致混凝土不均勻 不穩(wěn)定 樁孔中已澆混凝土表面因 涌水 泌水等原因而形成的水未被及時抽走 再次澆筑混凝土?xí)r混凝土漿液被水稀 釋 形成骨料分離現(xiàn)象 4 施工過程中 串筒沒接到底即開始澆筑混凝土 導(dǎo)致下混凝土?xí)r混凝土自由下落距 離太大產(chǎn)生離析 振搗手離混凝土面太遠(yuǎn) 振搗不充分 漏振或振動棒拔出太快形 成局部無規(guī)律的蜂窩 麻面和溝槽等 四 樁的缺陷處理方案 根據(jù)前面的樁評價分類 結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的具體形式以及具體施工工藝 將樁基的處理方法 大致分為三類 合格樁 一般缺陷樁 嚴(yán)重缺陷樁 具體評審和處理方法如下 1 合格樁的評審和處理 要求滿足 深圳地區(qū)基樁質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程規(guī)定 對合格樁抽芯孔作普通回灌處理 2 一般缺陷樁的評審和處理 從整體上衡量各孔抽芯揭示的缺陷和芯樣強度 分析各孔芯樣缺陷之間是否具有連 續(xù)性 用同一深度不同抗壓強度值的平均值來代表該處混凝土強度 并考慮到帶有溝槽等 缺陷的芯樣試壓強度低于實際抗壓強度 結(jié)合樁的長徑比 對位于底部擴大頭中芯樣強度偏低但混凝土膠結(jié)較好的 考慮長 樁樁身實際應(yīng)力分布情況 進(jìn)行驗算和處理 樁身上部鋼筋籠范圍內(nèi)芯樣強度稍低的 考慮鋼筋承載力的實際作用 對位于地下室側(cè)壁下不出 0 00 的兩用樁考慮其實際的受力狀況 對為滿足挖孔操作要求將原定直徑 1 2m 改為 1 4m 的樁 考慮現(xiàn)有的富裕量 這些局部有缺陷的樁處理時 對缺陷部分進(jìn)行高壓旋噴切割清洗 加鋼筋進(jìn)行截面 加強 并用高壓注漿 3 嚴(yán)重缺陷樁的評審和處理 樁芯樣不同程度的出現(xiàn)骨料松散 承載力嚴(yán)重不足 這類樁處理時 對缺陷部分進(jìn)行 高壓旋噴切割清洗 鉆大孔 D 150 加鋼筋束補償 并加強現(xiàn)場施工的過程質(zhì)量控制 不再 另作檢驗 針對 F4 樁原設(shè)計持力層為微風(fēng)化而實際樁端持力層為強風(fēng)化 處理先做好該樁 的缺陷處理 然后在樁旁補一直徑 1600 F4 的沖孔樁持力層為微風(fēng)化 4 在對樁基處理的同時 對地下室底板作了一定的加強 以加強結(jié)構(gòu)的整體性 5 補強施工工藝 高壓旋噴注漿法 高壓旋噴注漿法主要施工工藝如下 1 鉆孔 2 旋噴切割 根據(jù)柱狀圖確定切割區(qū)斷 下入噴射器對缺陷段自上而下進(jìn)行高壓噴射 壓力 30MPa 切割段長度自缺陷段上下各延長不小于 1m 噴射器旋轉(zhuǎn)速度 10r p m 提升速度 10cm min 并對缺陷嚴(yán)重段進(jìn)行反復(fù)切割 切前 切后測量孔深 計算沉渣厚度 3 洗孔 采用氣舉聯(lián)合洗孔排渣 用 6 12m3 min 的空壓機向孔內(nèi)送風(fēng) 風(fēng)壓 0 5 0 7Mpa 同時向其它孔內(nèi)送入清水 使被切割下的沉渣由水氣聯(lián)合帶到孔外 各孔依次清洗至原鉆 孔深度 所有注漿孔均洗到渣凈水清為止 4 注漿 漿液采用小野田 525 水泥 UEA H 微膨脹劑 摻量 12 SF 高強泵送減水劑 摻量 0 75 水灰比為 0 45 注漿前計算每根樁的理論注漿量 先用鋼管從樁底注漿 直之使 濃漿從周圍孔中置換出稀漿 每孔依次輪換 最后用特制密封圈塞封住 從孔口進(jìn)行穩(wěn)壓 悶漿同時保持壓漿泵壓力在 2 4MPa 經(jīng) 5min 后 同時壓漿量大于孔體積 2 倍以上 完成 六 樁處理過程中壓漿效果評價 根據(jù)壓漿后重新抽芯后的芯樣對壓漿效果進(jìn)行復(fù)查 經(jīng)處理后芯樣完整性有明顯改觀 原松散部分被完好的純水泥漿段和水泥漿 碎石混凝土所代替 純水泥漿段抗壓強度都在 C40 以上 水泥漿 碎石混凝土膠結(jié)物強度在 C20 以上 復(fù)查中也發(fā)現(xiàn)膠結(jié)較差的混凝土壓 漿后強度并無明現(xiàn)改善 仍有象芯樣強度為 7 4MPa 這主要是高壓旋噴切割不能把這種具 有一定強度的混凝土完全破碎 另外水泥漿液也不能壓入不貫通或很細(xì)維的孔隙中 壓力 的增大使大量的漿液流