摘要： 随着我国交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等优点从而被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。然而在灌注桩施工过程中，尤其是水下桩基，却有不少因素影响灌注桩成桩质量。因此对其施工过程中的每一环节都必须严格要求，稍不谨慎或者是措施没做到位就会导致桩基成品出现质量缺陷。本文就水下桩基其中一种质量缺陷进行分析，并对处理措施进行了简单阐述，对类似桩基质量缺陷的处理或有稍许参考意义。
关键词： 水下桩 高压旋喷 止水 压浆
1 工程概况
惠州某地区某大桥全长约380米，跨越一条河流，桥位处水面宽度约210m，通航航道等级为内河Ⅸ级；设计最高通航水位+9.35m，最低通航水位+6.35m，常水位+6.5m。通航孔主跨组合为36+2*60+36m预应力砼连续箱梁；主桥桥墩为实体板墩，承台结构，每个承台下设6根桩基础，采用钻孔灌注桩基础，均位于水中，桩顶设计标高3.0m，承台施工采用钢吊箱围堰施工方法。
在进行超声波及小应变无损检测时，其中一根桩基未检出任何桩身质量缺陷，桩身完整性为Ⅰ类。但是在对该桩基进行钻芯法进行桩身混凝土完整性抽检时，发现该桩有质量缺陷。对桩身共抽取了三个孔的芯样，1#孔孔深38.72m，2#孔孔深18.76m，3#孔孔深35.43m，混
图1 抽芯孔位置图
凝土芯样长度34.45m。其中2#孔在16.94m位置处抽到钢筋，在17.69~18.36m范围内芯样夹有泥块，混凝土胶结性差。据检测单位钻机操作人员及现场技术员反映，2#孔在进行到18.76m深时，取出混凝土芯样后，再次下钻杆，无法继续下钻，孔内有流沙串出，钻孔已与桩身外地质层连通。
图2 缺陷芯样图
2 原因分析
桩位处水深约11m，根据设计单位地质资料显示，桩基长度17.69~18.36m范围内地质为细砂，2#钻孔在该范围内与细砂层串通，细砂在内外压力差作用下涌入抽芯孔。查看施工记录及询问现场人员，桩基进行钻孔及混凝土浇筑过程中，无任何异常情况发生，混凝土状态良好，浇筑连续进行，无中断。
参考以往工程类似经验，该桩基质量缺陷形成的原因是：桩基混凝土浇筑过程中，缺陷处孔壁小部分细砂塌落。桩基无损检测中超声波检测不能对预埋声测管连线范围外的混凝土进行检测，根据桩检情况及设计资料，可初步判断缺陷平面位置如图3所示。
图3 桩基缺陷平面位置示意图
3 处理方案的选择
桩身砼夹渣将会影响桩基础承载力，因此必须采取补强措施确保桩基础承载力满足设计要求。传统桩身混凝土离析缺陷的处理方法为，采用高压旋转喷射清除缺陷部位沉渣，采用高压喷射注浆来处理砼离析。该种方法适用于地质较好或缺陷部位未与桩身外地质层连通的情况下，本工程实际中，缺陷部位已与细砂层连通，在未解决涌砂、涌水的前提下，无法采用以上补强方法进行桩基缺陷处理。
因此，处理该桩基缺陷问题的关键在于如何使桩基缺陷部位与细砂层隔离，有效阻止水和细砂在进行压浆处理时进入桩身范围内。
3.1 液氮固结法
在桩基附近环形设计单排冻结孔，采用液氮进行冻结，短时间内形成冻结体，起到封水、封砂作用。
图4 液氮固结法施工照片
该方法在进行桩身缺陷处理时需保证液氮循环供给，需要的设备机械较多，场地较大，且相对来说安全性较差。加上本工程实例中，承台施工采用有底钢吊箱的方法，桩基处理时已无可用平台使用，需另外搭设平台，工程量大。
3.2 高压旋喷桩止水帷幕法
高压旋喷注浆法用于地基加固及防渗处理，在我国的应用较为广泛，可以有效解决桩基施工中的漏浆、塌孔等问题。合理的在桩身周围布设高压旋喷桩，形成止水帷幕，防止缺陷处理时水和细砂进入桩身范围内。
图5 高压旋喷桩止水帷幕法施工照片
该方法仍需搭设施工平台，但施工所需机械设备较小，方便灵活，钢吊箱范围内可以满足其施工要求。施工工艺较为成熟，可以有效的起到阻水、阻砂效果。
综上所述，为了便于现场施工及保证桩基处理施工质量，选择高压旋喷桩止水帷幕法进行该桩基缺陷处理。
4 主要施工方法
4.1 施工工艺流程
施工工艺流程如下图
图6 施工工艺流程图
4.2 高压旋喷桩施工方法
4.2.1钻机就位
移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1～1.5%。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。
4.2.2 制备水泥浆
桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8㎜），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8㎜），第二道过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。
4.2.3 插管（单重管法、二重管法）
当采用旋喷注浆管进行钻孔作业时，钻孔和插管二道工序可合而为一。当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射或震动贯入。其过程为：启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架震动、射流成孔下沉，直到桩底设计标高，观察工作电流不应大于额定值。
4.2.4 提升喷浆管、搅拌
喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值（20～40MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。若为二重管法或三重管法施工，在达到设计深度后，接通高压水管、空压管，开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转，并用仪表控制压力、流量 风量，分别达到预定数值时开始提升，继续旋喷和提升，直至达到预期的加固高度后停止。
图7 高压旋喷桩平面布置图
4.2.5 桩头部分处理
当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌；按上述步骤重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵（清水泵、空压机），停止水泥浆（水、风）的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。
4.2.6 清洗
向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在旋喷管头上的土清洗干净。
4.2.7 钻机移位
移动桩机进行下一根桩的施工。
4.2.8 补浆
喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。
4.3 清孔、注浆及静力压浆施工方法
4.3.1 预埋孔口连接管
在2#钻芯孔处安装事先加工好的孔口连接管。孔口连接管直径89mm，长度500mm，预埋高出孔口100mm（避免高压清孔时清出的杂物返回孔内）。
4.3.2 洗孔
钻孔冲洗采用导管通入大量流水，从孔底向孔外冲洗；冲洗水压力为灌浆压力的80%，若大于1Mpa时，采用1Mpa；冲洗后，该孔应立即连续进行灌浆作业，因故中断时及早恢复灌浆，中断时间大于30min，应在灌浆前重新进行冲洗，清洗完后，恢复灌浆。洗孔方法：将洗孔管置入孔内，由上往下，再由下往上反复冲洗；做好孔口维护，防止泥浆流入孔内。
4.3.3 注浆
将高压胶管与加工有丝扣的注浆管紧密连接，注浆时开启阀门，达到终灌标准时即关闭阀门、拆卸高压胶管，依上述顺序进入后续注浆孔的注浆工作。
4.3.4 静力压浆
注浆完成后将预先加工的封闭式阀门与孔口连接管连接，采用BW-150注浆泵进行静力压浆。压浆采用同注浆标号水泥，水灰比0.7-0.8，注浆压力2-3MPa，直到泵压稳定在2～3MPa左右为止后，需持压15分钟方可停止注浆
5 结语
高压旋喷桩止水帷幕法可以有效阻止水和细砂进入桩身范围内，在该桩基缺陷处理中起到了关键性作用，保证了桩基缺陷处理的质量，经再次抽芯验证，桩基质量合格，满足使用要求。该桩基缺陷处理方案可以较好解决施工中出现的类似问题，为其它类似工程提供参考。
参考文献：
纪尊众.平潭海峡公铁两用跨海大桥钻孔灌注桩成孔关键问题分析及处理措施[J].铁道建筑技术，2018（12）：4.
冉涛.旋挖成孔灌注桩质量检测及处理技术[J].铁道建筑技术，2012（9）：44-45.
论文作者:张小锐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：桩基论文; 缺陷论文; 高压论文; 细砂论文; 钻孔论文; 注浆论文; 钻机论文; 《基层建设》2019年第19期论文;