卢试文
深圳市勘察研究院有限公司
摘要：本文结合工程实际，主要对岩溶地区深基坑桩身缺陷处理与检测方法进行了分析，以供类似工程参考。
关键词：岩溶地区；桩身缺陷；处理
1 工程概况
本工程拟建高层住宅，主楼及裙楼占地面积约 1 364 m2，主楼地上 34 层，裙楼 2 层，均为框剪结构；主楼及裙楼下设二层一体化的地下室，地室层高 4.0 m，埋深约 9.7 m，框剪结构。设计±0.00 标高为 92.30 m，设计地面标高为 92.00 m，地下室设计底标高 82.30 m。拟建物全部采用嵌岩桩基础，其中主楼单桩竖向承载力特征值 12000kN～35000kN，裙楼及地下室单桩竖向承载力特征值 3 700kN～11400kN，以下伏微风化白云质灰岩作桩端持力层，拟建楼场区岩土层自上而下可分为：①层杂填土；②层表层红黏土；③1层硬塑状红黏土；③2层可塑状红黏土；④层微风化白云质灰岩。场区岩面埋深 14.3 m～26.4 m（标高67.94 m～79.70 m）。岩面起伏较大，局部地段可在岩面处形成大小不一的石芽、石笋及溶蚀沟槽，使岩石形成不连续岩体。地段岩层内发育有溶洞，洞内由软塑－流塑状黏性土全充填，局部为空洞。工程桩采取旋挖钻孔的施工工艺，采用的是大直径灌注桩（桩径不应小于 0.80 m）基础形式。
2 桩身问题
场地基桩施工完成后，整个建筑场地进行深基坑开挖，开挖至设计桩顶标高位置，基坑深度达10 m，基坑周围采用支护桩加锚索支护，以保证基坑安全。采用钻芯法对工程桩进行质量检测过程中，发现5－T02＃ 基桩存在明显质量问题。其中5－T02＃ 桩径 1 800 mm，施工桩长为 26.20 m，桩身混凝土设计强度为C30，持力层为微风化白云质灰岩。图1为5－T02＃基桩的平面位置图。
钻芯检测法是用钻机从达到养护龄期的混凝土灌注桩的顶面竖直向下钻取混凝土芯样，根据芯样的状况，分析桩身完整性。对 5－T02＃ 桩进行钻芯抽样检测，布设 3孔进行钻芯。
5－T02＃桩1孔钻进深度为27.20 m，检测施工桩长为26.20m。检测桩长范围内 0 m~2.00 m 所取混凝土芯样连续、完整，表面光滑，胶结较好，骨料分布均匀，呈长柱状，断口基本吻合，未见气孔、空洞、麻面、沟槽等现象。2.00 m~4.90 m 砼芯样呈蜂窝状，骨料脱落、松散、胶结差，并有沟槽分布，钻机进尺快。4.90 m~26.20 m 所取混凝土芯样连续、完整，表面光滑，胶结较好，骨料分布均匀，呈长柱状，断口基本吻合，未见气孔、空洞、麻面、沟槽等现象。26.20 m~27.20 m 为微风化白云质灰岩，灰白色，岩芯为柱状，棱角较明显，钻机进尺慢，钻进平稳；5－T02＃桩2孔和3孔也在桩身2.00 m~4.90 m 之间出现不同程度的麻面沟槽，根据钻芯检测结果，可将该基桩定为Ⅲ类桩，需要对缺陷处桩身进行工程处理。
3 处理方案分析
结合现场工程地质条件及基坑场地周围工况，对 5－T02＃ 缺陷桩提出 3 种处理方案：（1）接桩处理，即从目前桩顶（设计桩顶）向下凿去 4.9 m，重新接桩；（2）用高压灌浆的方法进行补强处理；（3）因 5－T02＃桩桩径为1.8 m，桩径较大，可以采用植桩处理。
3.1 接桩处理方案
若重新接桩，采取如图2 所示接桩方案。首先从场地深基坑底部桩顶地面往下开挖至桩身 4.9 m 处，因周边基桩分布较密（见图 1 所示），机械很难进入；同时由于土方开挖较深，机械一次无法开挖到位，需二级放坡才能挖至桩身 4.9 m 处，接桩工作面至少要从桩边伸出 1 m，土方开挖较深，必须放坡，才能确保安全施工，放坡系数 1∶0.5；此外，该基桩土方要分段开挖，每次开挖 2 m，工人才能分段施工凿除桩身混凝土，若一次开挖到底，不便于工人凿除上部桩身，增加施工难度。桩身凿至 4.9 m 位置后，需将钢筋笼的钢筋割断，重新制作钢筋笼，再将重新制作好的钢筋笼与原钢筋笼焊接。完成上述步骤才能砌筑砖模。砖模砌筑完成后才能灌注该桩，要完成上述工序至少需要 15d 以上，而高层建筑场地为深基坑，为保证周边建筑物的安全，尽早完成地下室施工，回填地下室周边基坑。
3.2 补强灌浆处理方案
若采取补强灌浆处理方案，如图 3所示，在已有3 个钻孔的基础上，再增加 3 个钻芯孔，增加的 3 个钻芯孔孔深要求达到桩身缺陷底部再加深 1 m，钻孔离钢筋笼约 0.3 m。对桩身缺陷部位进行高压水流冲洗，清洗其中一孔时其余 5 孔封闭，直到 6 孔串孔连通，再进行连通冲洗。利用高压泵用清水对该桩的松散段反复多次进行高压清水清理，将废渣排出桩身，直至返回清水为止。清孔完成后用高压泵喷射水泥浆，对缺陷段桩身重复进行上下各两次高压喷射水泥浆直至钻孔均注满水泥浆后方可，待喷射水泥浆后再进行封闭孔口，待喷射水泥浆初凝后进行第二次压力注浆。
3.3 植桩处理方案
图4 为采取植桩处理方案剖面图。由于工程现场场地受限，大型机械装置无法进入，将该桩从目前桩顶位置用工程钻机钻芯的方式把桩芯内部骨料去除，钻至目前桩顶向下 6.5 m，确保穿过基桩芯样出现蜂窝、松散部位，并将植桩嵌入完整桩 1.6 m，如图 5 所示，图中斜线部分为钻机施工位置。机械将桩芯取出后，人工可以进入桩内，查勘 2 m~4.9 m 处位置是否还有松散骨料，若还有松散骨料，可进行人工清除，并将桩孔侧壁凿毛，再放置钢筋笼，钢筋笼按图纸设计 1.0 m 桩径进行配筋。桩身砼采用比原设计强度等级高一级的C35 混凝土，在灌注混凝土时，采用干孔浇筑，不采用水下灌注，浇筑时边浇筑边振捣棒，保证桩身砼密实。对植桩处理后的桩身进行竖向承载力验算，根据《建筑桩基技术规范 JGJ 94－2008》，处理后的桩身竖向承载力设计值为：
—纵向主筋截面面积。
5－T02# 基桩原桩径 1 800 mm，设计荷载为 18 500 kN，植桩桩径为 1 000 mm，植桩的纵向受力主筋为 16 根直径 16 mm 的 HRB335 钢筋，屈服应力为 300 MPa，由式（1）得
Q=0.8×16.7×103×3.14×（0.52）+0.8×14.3×103×3.14×［（0.9）2-（0.5）2］+0.9×300×103×16×3.14×（0.008）2
Q=31 472 kN＞18 500 kN
验算结果可知，植桩处理后的桩身竖向承载力满足设计要求。
3.4 方案比较选择
3 种处理方案，各有优缺点：①若重新接桩，因周边桩分布较密，不利于机械进入和二级放坡，而且完成上述工序耗时长且成本高昂；②若采取补强灌浆处理，工序最为简单，不需要另外开挖土方，处理费用较为经济，但是结合钻芯所取钻样状况可知桩身缺陷（沟槽、破碎）不均匀分布，3个钻孔不连通容易导致浆液无法进入缺陷部位，补强要求得不到保证，危及桩身混凝土的耐久性；③若采取植桩处理方案，可充分利用工程钻机将基桩松散及蜂窝的混凝土剔除，形成空心桩，然后直接安放新钢筋笼，形成桩中桩，避免了分层开挖土方场地受限的问题，同时由于场地为深基坑，避免大开挖土方降低了基坑及周边建筑物的失稳及开裂的危险，并保证了桩身的补强强度及完整性，并可加快施工进度，节约工期，提高经济效益。通过 3 种方案比较，植桩处理方案具有明显的优势，因此采取该补强方案。
3.5 处理后基桩检测方法及判定
对大直径灌注桩桩身缺陷植桩处理后检测方法的选择，常用的检测方法有钻芯法、低应变法、声波透射法。钻芯法能够直观、可靠地反应桩身质量的完整性，但是需混凝土浇注后养护 28 d 龄期以上才能进行钻芯检测，以确保混凝土芯样进行抗压强度检测，耗时较长，且钻芯会再次对桩身造成局部破坏，不利于补强桩的受力。低应变法测试方法简便、成本低，但是该方法受到桩径和桩长的限制，不能检测出桩基的多个缺陷和顶部缺陷。声波透射法是现在最常用的一种检测方法，声波透射法较为经济快捷，对外部环境要求较低，不受桩长的限制，桩径的限制也较少（适用于桩径≥0.6 m），在达到混凝土强度的 70％即可进行检测，作为一种无损检测，不破坏桩基。综合比较，对处理后的基桩检测选择声波透射法。对5－T02＃ 基桩采取植桩处理方案时，机械将缺陷桩芯取出后安放植桩钢筋笼前，直接在植桩的钢筋笼处预埋焊接声测管，接着浇筑振捣混凝土，待混凝土养护强度增长到规定要求，采用声波透射法对其进行检测。图 5为植桩处理 2 周后5－T02＃基桩的 PSD－深度曲线、声速－深度曲线、波幅－深度曲线，从图中可以发现，植桩的桩身混凝土声波信号良好，各剖面平均声速在 3 608 m／s~4 086 m／s 之间，幅值在 102.64 dB~104.19 dB之间，PSD 曲线无明显突变，检测结果表明，植桩处理后桩身完整性良好，满足设计要求。
4 结束语
岩溶区大直径灌注桩在施工中容易产生蜂窝、孔洞、扩径、缩径、离析、砂砾、泥沙夹层等缺陷。对于不同的桩身缺陷，必须因地制宜地采取有效处理方案，方能经济快速地解决现场基桩承载力及桩身完整性问题。植桩处理方案，在深基坑中的基桩上部缺陷处理中有显著优势，同时对大直径灌注桩桩身缺陷植桩处理后采用声波透射法检测方便、快捷又经济，具有较好的效果。
论文作者:卢试文
论文发表刊物:《基层建设》2015年4期
论文发表时间:2015/9/23
标签：混凝土论文; 缺陷论文; 方案论文; 钢筋论文; 骨料论文; 声波论文; 沟槽论文; 《基层建设》2015年4期论文;