广东水电二局股份有限公司 广州增城 511340
摘要：钻孔灌注桩在基坑支护及基础工程中应用较普通，施工中易形成缺陷情况，针对某工程钻孔灌注桩缺陷，通过对传统工艺的有机结合，介绍了钻孔灌注桩缺陷处理技术。
关键词：钻孔灌注桩 高压旋喷桩 水磨钻 缺陷处理
1.工程概况
某水闸工程位于广州市海珠区中东部，主要建设内容包括水闸（含船闸）、管理区，亲水平台。基坑总开挖面积约为 19065m2。基坑开挖深度为8.5m～10.5m。两岸基坑支护采用孔径φ1200mm的钻孔灌注桩，共450根，总长度6990m，桩间距1350mm，桩长从20m～28m不等。采用反循环回转钻机施工。
W188钻孔灌注桩（桩长28m）进行低应变动力法检测时发现从桩顶0～7.26m（高程▽1.50m～▽-5.76m）范围内不同部位存在缺陷，根据检测结果判定为IV类桩，采用钻芯法进行验证。钻芯取样情况：地面标高3.50m，钻芯取样深度10.5m，标高至-7.0m；芯样缺陷主要呈碎石和砂状，部分存在蜂窝；1号孔存在缺陷的芯样长度3.25m，标高为1.5m～-1.75m；2号孔存在缺陷的芯样长度2.5m，标高为-3.26m～-5.76m。钻芯验证情况与低应变检测情况一致。地质情况：岩土层自上而下分别为：人工填土（3.5～-0.5m），淤泥质土（-0.5～-8.3m）。
2.缺陷形成原因分析
桩身缺陷形成的原因较多，根据施工经验及施工记录综合分析主要有以下几种：①该桩终孔后静置时间太久，未及时下钢筋笼浇筑混凝土成桩，孔壁形成较厚泥皮，局部存在缩孔现象。②混凝土灌注不连续、间隔时间较长。③混凝土坍落度偏小，骨料离析。
3.处理方案比选
通过上表对比分析，得出结论：方案3采用水磨钻挖孔缺陷处理为可行方案。
4.处理方案
因该桩位于河岸边，受地下水位影响，在桩周围施工两排旋喷桩止水，在旋喷桩与钢筋笼的保护下进行水磨钻挖孔缺陷处理。
4.1.旋喷桩施工
根据现场地质情况，采用单管高压旋喷桩施工。
4.1.1施工工艺
4.1.2施工工艺参数
（1）主要技术参数
①桩径50cm，桩间距39cm，搭接11cm；②地面高程3.5m，成桩深度11.5m，桩顶标高为1.5m，桩底标高为-8.0m，空桩2m，有效桩长9.5m；③钻机转速：20～30（r/min）；④提升速度：≤20（cm/min）；⑤浆泵压力：≥20MPa；⑥喷浆量：≥50（L/min）；⑦电机功率：钻机22KW、浆液搅拌电机5.5KW×2、浆泵电机90KW；⑧系列型号：MGJ-50型锚杆工程钻机（11kw）；GPB-90B高压泵（90kw）。
（2）喷浆量及水泥用量
喷浆量计算公式：Q=（H/v）q（1+β）；式中 Q—浆量（m3）；H—喷射长度（m）；v—提升速度（m/min）；q—单位时间喷浆量（m3/min）；β—损失系数，通常0.1～0.2。根据实际情况进行取值：H为9.5m，v取0.2 m/min，q为0.05 m3/min，β取1.1；则Q=（H/v）q（1+β）=（9.5/0.2）*0.05*（1+0.1）=2.61m³。水灰比取1：1，实测泥浆比重为1550kg/m³，单根桩喷浆重量为：m=2.61*1550=4045.5kg，单根水泥总用量为4045.5/2=2022.75kg，每米水泥用量2022.75/9.5=212.9kg。
4.2水磨钻挖孔缺陷处理
破除桩头至设计桩顶▽1.5m后进行水磨钻人工挖孔桩施工，以W188钻孔灌注桩中心为挖孔中心，采用水磨钻进行挖孔。最大挖孔直径=桩径1200mm-桩径允许偏差50mm-桩位允许偏差50mm-保护层厚50*2mm-钢筋直径28 mm *2-垂直度允许偏差7800mm*（1+0.5）%=827mm。经计算确定挖孔直径0.8m，深度7.8m（高程▽1.5m～▽-6.3m）。根据钻孔取芯情况、低应变动力法检测结果及挖孔过程中发现存在缺陷的实际情况，对存在缺陷的部位采用风镐、钎进行凿除，清除破碎夹层和不符合要求的混凝土，缺陷部位凿除至钢筋笼保护层外为止，然后采用清水、高压风枪进行冲洗清理，并对钢筋笼进行加固修复，待验收合格后灌注混凝土。
4.2.1施工工艺
（1）钻孔布置：以W188钻孔灌注桩中心为挖孔中心，半径325mm测放水磨钻钻孔施工轴线，沿钻孔施工轴线布置16个取芯点，取芯直径为150mm，取芯圆与锁口内壁相切，取芯圆之间的距离为130mm，取出的混凝土芯高约600mm，将外周混凝土芯取完后桩芯混凝土体外围便形成一个环形临空面。
（2）手电钻打孔：用手电钻在桩芯混凝土体上钻眼，将桩芯混凝土体等分成三等份，每份占桩芯岩体的1/3，以便于混凝土体破裂。
（3）插入钢楔、击打钢楔分裂桩芯混凝土：在沿桩基径向手电钻钻出的孔内打入钢楔，用大锤锤击钢楔使混凝土体获得一个水平的冲击力，在水平冲击力作用下混凝土体沿铅锤面被拉裂，底部会发生水平剪切破裂。依次分裂混凝土体，直至该层桩芯混凝土体全部被破裂。
（4）人工装渣，电动提升机出渣：一次单循环施工作业后，将水磨钻钻出的混凝土芯进行依次出渣，出渣从桩孔的一侧进行，然后插入钢楔，击打钢楔分裂混凝土后再进行一次出渣。在桩孔上口安支架，弃渣装入活底吊桶或筐内通过用带自动止紧保险装置的手动葫芦配合垂直提升至地面，吊至地面上后用手推车运出；挖出的弃渣应及时运走或堆放在孔口2m范围外，孔口四周2m范围内不得堆放余泥杂物，机动车辆通行时，应做出预防措施或暂停孔内作业，以防挤压塌孔。
（5）桩孔修正及下一循环的施工：由于水磨钻钻芯后桩基孔壁成锯齿状，为保证有效桩径与设计桩径一致，要敲掉侵占桩基空间的混凝土锯齿。通过护筒在桩孔内标出设计桩中心，先检查孔口的孔径，然后使用垂线、钢尺检查倾斜度及孔深，要求孔径和孔深不小于设计值，倾斜小于0.5%，严格控制水磨钻的倾斜度避免伤及钢筋笼。检查桩基底部偏位情况并及时纠偏，同时标出下一个循环外周水磨钻钻孔取芯位置，进入下一循环的挖孔桩施工。
（6）成孔过程中若发现渗水现象，立即停止挖孔作业并在渗水部位重新进行旋喷桩施工堵漏，并排除孔内的地下水。建立地面截水系统，在挖孔桩施工的四周设置宽为20cm的排水沟，及时将地表水排出施工范围。
（7）缺陷凿除：对存在缺陷的部位采用风镐、钎进行凿除，清除破碎夹层和不符合要求的混凝土，缺陷部位凿除至钢筋笼保护层外为止，然后采用清水、高压风枪进行冲洗清理，并对钢筋笼进行加固修复。
（8）终孔：桩孔挖至处理深度时，彻底清理沉渣，检查孔径、孔深、倾斜度。并及时会同各方共同对孔内缺陷凿除情况进行验收。
（9）混凝土灌注：经验收通过后，采用串筒浇灌C30普通混凝土，坍落度为12～16cm。串筒离浇筑面不得大于0.5m。混凝土应连续分层浇灌，每层浇灌高度在30cm左右，并分层捣实。混凝土边灌注边插实，宜采用插入式震动器和人工插实相结合的方法，以保证混凝土的密实度。
（10）通风和排水：通风设施采用1.5kw鼓风机，配以直径100mm的塑料送风管，经常检查，有洞即补，出风口离开挖面80cm左右。孔内有地下水渗出时，应在孔内设坑，用潜水泵抽排。有人在孔内作业时，不得进行抽水。每天开工前检查孔底积水是否抽干，保持孔内的通风，做好各类安全措施。配备鼓风机，确保施工过程中孔内通风良好。
5.处理质量检测
（1）在处理施工过程中，施工员作详细记录；灌注混凝土过程中按试验规定留取试块2组6块养护28天测定混凝土强度，经检测符合设计规范要求。
（2）混凝土浇筑完成28天后再次进行低应变动力法检测，经检测判定该桩处理后质量等级达到Ⅰ类桩要求。
6.结语
该钻孔灌注桩缺陷处理技术的成功应用相对于其它处理方案至少节约成本3万元，节省工期10天。该技术适用于孔径φ1200mm以上的钻孔灌注桩，桩径越大，桩长越长，经济效益越明显。该技术注重传统工艺的有机结合，成本较低，操作简单，为今后类似项目提供了宝贵的经验与技术支持，具有相当的推广价值。
作者简介：
赖文兵（1987-），男，工程师，一级建造师，主要从事水利水电工程施工管理
论文作者:赖文兵
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第21期
论文发表时间:2018/2/26
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