复合注浆技术在大直径钻孔桩桩身质量缺陷处理中的应用

罗佳衡

摘 要：通过贵广铁路北江特大桥某缺陷桩基采用了复合注浆加固处理技术而取得了良好的效果，对复合注浆技术在桩基缺陷处理应用中的施工工艺、施工参数、浆液材料等进行了详细阐述。实践再次证明，利用复合注浆技术进行桩基缺陷加固处理具有较强的适用性，值得推广。

关键词：桥梁桩基施工；缺陷；加固处理；复合注浆技术

随着我国基本建设事业的不断发展，桩基础作为深基础中的一种，已在建筑工程、交通工程中得到了广泛的应用。但由于受勘察布孔的局限性影响，或施工方法的不当，桩基础在检测过程中不时发现存在质量缺陷问题，许多桩基桩身质量存在缺陷，达不到设计要求，需要进行加固处理。如何有效地进行桩基缺陷加固处理是摆在工程技术人员面前的一个难题。

1 工程概况

北江特大桥某墩基础采用18根φ2.2m冲孔灌注桩基础，桩顶标高为-4.749m，设计桩长70m，桩身砼等级为C30。场内据地质钻孔资料显示，自上而下地层分布见表1。

桩基质量检测单位对该墩14号桩进行了超声波检测，据四个超声波孔检测发现：在AB线、AD线、AC线波速不能满足要求，反映存在质量问题。超声波检测孔位布置及缺陷位置见图1（14#桩桩身超声波检测孔位布置及超声波反映缺陷位置示意图）。

后又经抽芯检测发现：在标高-12.341～-13.141m段桩身砼成桩质量差，出现砼局部离析，呈松散状，粗细骨料无胶结，部分砼夹泥的缺陷现象，见图2（14#桩抽芯缺陷照片）。

为保证桩基日后安全使用，需对桩身缺陷位置进行加固处理。经对高压旋喷注浆法、静压注浆法、复合注浆法等各种桩基加固方法进行比较，结合本工程实际情况决定采用桩周旋喷桩帷幕+桩身复合注浆加固处理+声测管切割旋喷注浆的方法进行加固处理。即采用高压旋喷注浆法在桩身外侧施工三圈高压旋喷桩形成帷幕，用以阻隔桩外地层影响，然后对桩身夹泥缺陷段反复进行高压旋喷切割清洗、气举排渣、复合注浆的补强加固处理方法，最后利用高压混合介质把桩身缺陷段声测管切断，从而把声测管周边存在强度差的砼切割破坏，再进行复合注浆，终凝后钻通声测管利于后期检测。

2 桩周旋喷桩帷幕施工

2.1 桩周旋喷桩帷幕设计

经超声波检测波形图及抽芯揭示本桩缺陷范围是局部的（在声测管ABD小半圆范围内），为了保证桩身加固处理效果，桩周帷幕墙需要足够的强度和厚度，故共设计布置三排高压旋喷桩围帷，其中1～2排全圆周布置旋喷桩，靠近缺陷部位的半圆周上布置第三排旋喷桩。旋喷桩成桩直径不小于50cm，桩间搭接约10cm，高压旋喷段深度为标高-7.341～ -18.141m，内排旋喷桩桩中心距桩外壁25cm，即布于与冲孔桩同轴φ2.7m的圆周上，第二排旋喷桩布于与冲孔桩同轴φ3.3m的圆周上，第三排旋喷桩布于与冲孔桩同轴φ3.8m的圆周上，旋喷桩孔间距约为0.40m，共布置旋喷桩62支。

旋喷桩帷幕布置详见图3（14#桩周高压旋喷桩帷幕布置图）。旋喷桩完工后候凝7天后，再进行桩身加固处理。

2.2 桩周旋喷桩帷幕施工工艺

桩周旋喷桩帷幕施工工艺见图4：桩周旋喷桩帷幕施工工艺。

图4 桩周旋喷桩帷幕施工工艺

2.3 桩周高压旋喷桩帷幕施工参数及步骤

桩周高压旋喷桩帷幕施工参数为：

喷浆压力20～25MPa，喷嘴直径2.5～2.8mm，流量50～60L/min，旋转速度10～15r/min，提升速度15～20cm/min， 水泥浆液采用42.5普硅酸盐水泥配置，外加剂采用早强减水剂（FDN-440），水灰比采用0.8：1：0.01，补浆用的水灰比为0.8：1。

桩周高压旋喷桩帷幕施工步骤为：

（1） 根据设计图纸要求布好孔位；

（2） 采用锚杆钻机，以Ф91mm的钻具钻至深度22.50m（标高-18.141m）终孔；

（3） 高压喷射注浆：换喷杆时搭接保证10cm以上，先施工内排后施工外排孔。为保证帷幕的质量，要求第一排旋喷桩在成桩段进行复喷；

（4） 旋喷施工完成后尚应对各孔进行补浆；

（5） 候凝7天以上，再进行桩身加固处理施工。

3 桩身复合注浆加固处理

3.1 复合注浆法及其特点

复合注浆是将静压注浆法和高压旋喷注浆法进行时序结合发挥两种注浆优势的一种新型注浆技术。实际工程中是先采用高压旋喷注浆成桩柱体，再采用静压注浆增强旋喷效果，扩散加固浆液，防止固结收缩，消除注浆盲区。将复合注浆技术应用在桩基缺陷加固处理中，能充分发挥静压注浆和高压旋喷注浆的优点，克服其缺点，适用地层范围广、加固效果好，保证了加固的成功率和安全性。

3.2 桩身复合注浆加固处理工艺技术

桩身复合注浆加固处理工艺见图5（桩身复合注浆施工工艺）。

进行桩身补强孔布设前，需把桩顶浮浆凿出整平，找出原有抽芯孔，下入Ф100mm铁管2.0m，其中铁管突出桩面1.5m，用水泥砂浆封固，注浆前把这些孔清洗干净，灌满浓水泥浆，保证桩身强度。

（1） 注浆钻孔施工：根据超声波测试和抽芯揭示结果确定桩身复合注浆加固处理孔位及个数，本桩加固处理孔位布置如图6所示。先采用地质钻机在桩中进行钻孔抽芯，开孔直径130mm，钻孔深度至缺陷位置以下1m左右，钻孔垂直度保证<1%。若对桩底持力层缺陷加固需根据设计桩底持力层要求从桩中或桩侧钻孔抽芯至完整持力层以下3m左右。

（2） 建立孔口注浆装置：注浆钻孔施工完成以后，在注浆口建立注浆装置。孔口注浆装置采用预埋设的方式固定在桩顶注浆孔口，采用水泥水玻璃浆液将孔口装置与钻孔之间的间隙固定密封，耐压4MPa以上。孔口注浆装置既要满足静压注浆要求又要满足高压旋喷注浆管可以从其中下钻的要求。对于本桩，前期抽芯检测孔同样需在孔口建立注浆装置。

（3）采用高压旋喷方式喷射清水进行缺陷切割和气举排渣：孔口注浆装置埋设1～2d后，对各补强孔已揭露缺陷段进行高压旋喷切割，将注浆管分段下入孔底，每段注浆钻杆需连接紧密并采用麻丝密封。

（4）采用高压旋喷注浆方式进行注浆：按要求进行清水喷射洗孔和切割缺陷扩孔后，再采用高压旋喷注浆方式进行旋喷注浆。将注浆管分段下入孔底后，从下而上进行旋喷注浆，旋喷注浆一般采用单管旋喷注浆方式。

图5 桩身复合注浆施工工艺 图6 14#桩身砼缺陷段补强孔平面布置图

3.3 复合注浆法的浆液材料

（1）主剂：采用水泥浆为主剂。对桩基础缺陷进行加固补强注浆时，为了获得较高的固结体强度，可采用高标号的普通硅酸盐水泥。本桩加固处理时，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。

（2）外加剂：常用外加剂为速凝剂、早强剂等。速凝剂常采用水玻璃，水玻璃参量一般为水泥用量的2%～4%，静压注浆时，水玻璃参量可为水泥用量的10%～100%。早强剂参量一般为水泥用量的2%～4%。本桩加固处理时，早强剂采用FDN-440型缓凝减水剂。

3.4 复合注浆法的工艺参数

（1）旋喷注浆压力：采用单管高压旋喷法时，浆液或清水喷射压力为20～30MPa；采用二重管高压旋喷法时，空气压力为0.7 MPa，浆液压力为20～30MPa；采用三重管高压旋喷法时，水压力为20～30MPa，空气压力为0.7 MPa，浆液压力为2～5MPa。在对本桩基桩身缺陷进行加固补强注浆时，采用单管高压旋喷注浆，注浆压力为25～30MPa。

（2）喷射提升速度：在对桩基缺陷进行加固补强注浆时采用10～15cm.min-1。

（3）喷射旋转速度：20～40 r.min-1。

4 声测管切割旋喷注浆

桩身复合注浆加固处理后7天，可先进行超声波检测，若检测效果好就不用进行声测管高压切割复合注浆处理；若检测不理想，可再进行声测管高压切割及复合注浆处理。

声测管切割是利用高压混合介质把桩身缺陷段声测管切断，进而把声测管周边存在强度差的砼切割破坏再通过气举排渣法排出孔外，最后进行复合注浆加固处理，终凝后钻通声测管待检。

声测管切割及复合注浆施工步骤为：

（1） 投放泥球封孔。在A声测管中投入泥球至标高-14.000m的位置。投放泥球时注意事项：①泥球不能做得太大，直径应满足比声测管略小能在声测管内自由下行为宜；②投放时应连续不间断的一个一个投下去；③最后测量准确位置。

（2） 高压喷射切割声测管

泥球投放至标高后下入高压喷射钻具在-14.000m位置，自下而上每隔10cm利用高压介质进行切割声测管到标高-12.000m。高压喷射切割压力为25～28MPa，转速5～10 r.min-1。

（3） 声测管内复合注浆

声测管内复合注浆加固处理工艺及要求同本文桩身复合注浆加固处理工艺及要求一致，此处不在赘述。

5 加固效果检验

施工结束后应业主、设计、监理等各方要求，检测单位对该桩进行了超声波和抽芯检测，检测结果显示该桩能达到设计要求。实践再次表明利用复合注浆对缺陷桩基进行加固处理效果明显，是科学合理的。

6 结论

复合注浆是将静压注浆法和高压旋喷注浆法进行时序结合发挥两种注浆优势的一种新型注浆技术。实际工程中是先采用高压旋喷注浆成桩柱体，再采用静压注浆增强旋喷效果，扩散加固浆液，防止固结收缩，消除注浆盲区。该桩基缺陷加固处理的成功再次证明：将复合注浆技术应用在桩基缺陷加固处理中，能充分发挥静压注浆和高压旋喷注浆的优点，加固效果好，保证了加固的成功率和安全性。

参考文献：

[1] 北江特大桥某桥墩14#桩《桩身混凝土加固处理方案》，2010年7月.

[2] 曾玉忠.论复合注浆技术在桩基加固处理中的应用[J]. 建筑与装饰，2007（14）.

[3] 李保健，高压喷射注浆施工工艺的改进与优化[J].工业建筑，1999，（11）.