注浆补强在大直径钻孔灌注桩断桩接桩中的应用

王 庆 江

(华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050021)

V0=V×(1-ρ0/ρ)×100%×β。

V=π×d2×h/4。



·岩土工程·地基基础·

注浆补强在大直径钻孔灌注桩断桩接桩中的应用

王 庆 江

(华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050021)

通过注浆补强接桩工艺在大直径钻孔灌注桩断桩接桩工程实例中的应用，介绍了施工中钻孔布置的原则，并对注浆量控制、浆液配置、分次注浆间歇时间及注浆终止条件等作了较详细的介绍，为该技术的推广应用提供技术支撑。

钻孔灌注桩，断桩，注浆补强

0 引言

钻孔灌注桩作为一种成熟的建筑形式，以其施工工艺简单、技术成熟、质量易于检测等优点一直以来被广泛应用于各类大型的工业与民用建筑之中。特别是近年来高速发展的高速铁路、高速公路项目，在通过河流山谷时，多采用大直径钻孔灌注桩作为桩基础。然而，在施工中，有时因工艺问题或外界不可抗力的影响，造成灌注中断而发生断桩事故。目前针对钻孔灌注桩断桩的处理方法主要是补双桩代替法、破除旧桩重新施工法及注浆补强方法。前两种方法存在费用高不经济的缺点，而注浆补强法方便快捷，既经济又便于操作，下面结合工程实例介绍一下注浆补强法在钻孔灌注桩断桩接桩中的应用。

1 工程概况

该工程为一城市高架快速路的桩基工程，为一桩一柱形式，桩柱之间有连梁连接。断桩所在位置地层条件见表1。

表1 断桩所在位置地层参数表

设计桩径1 600 mm，桩长42 m，桩身混凝土强度等级为C30。该桩在成桩过程中，在孔内混凝土灌至34 m左右时，因导管漏水导致发生堵管事故。事故处理完后，导管的下入深度为距孔口31 m～32 m处，下部被提管过程中落下的混凝土及孔内杂物充填造成导管不能下到原位置处。之后，施工人员采取加大二次首灌混凝土方量的方式继续进行灌注至设计桩顶标高。

成桩养护期满后，对桩身进行了完整性检测。检测方法为声波透射法，检测结果显示该桩在34 m～31 m范围呈现断桩特征，判定为不合格桩。结果出来后，施工方委托我公司为其设计一断桩处理方案。

2 事故分析

1)桩身现状。

成孔42 m，直径1 600 mm，桩身混凝土强度等级C30。桩身钢筋笼直径1 200 mm。

2)原因分析。

从施工记录分析，事故原因是施工队在灌注混凝土成桩过程中，灌注用导管连接不紧密，管壁漏水，造成在灌注过程中发生堵管事故。起拔导管二次灌注时，两次孔内混凝土面之间充填较多的砂石等杂物造成在堵管桩段位置出现断桩。地层资料显示，该桩所处位置地层多为砂层，缺陷段处于中粗砂地层之中。

3)处理方案。

根据断桩原因及缺陷段地层条件，本着经济、合理的原则，确定采用注浆补强工艺对缺陷段进行注浆补强。具体作法如下：在桩顶面按120°角均布3个注浆孔，钻孔中心距桩中心300 mm。孔径50 mm，预计孔深36 m，以钻穿缺陷段底面为准。要求全孔段取芯，通过分析桩体岩芯准确的确定缺陷面的上、下边界及断桩位置充填于桩体中的杂质成分，并根据缺陷段长度估算注浆量。

注浆孔布置示意图见图1。

施工时，按一孔一注浆方式进行施工。钻成一个注浆孔后即用清水对注浆孔进行冲洗，待返出的浆液接近清水后开始注浆，设计注浆压力2 MPa～4 MPa,在达到估算注浆量时或注浆压力持续上升难以继续注浆时，可停止本次注浆，养护36 h后，进行第二个注浆孔的施工。依此类推，后面的注浆孔兼作前次注浆检查孔。

注浆补强工艺流程见图2。

4)施工过程。

a.注浆施工设备：勘察用150型钻机一台，注浆采用BW-250型注浆泵。

b.成孔：利用金刚石取芯钻探工艺，完整桩段可配单管取芯钻具，接近预判缺陷面顶面时改用双管单动取芯钻具，以保证岩芯采取率。以清水作为钻进冲洗液。在完整桩段，岩芯应呈规则的圆柱形，进入缺陷桩段后，岩芯会呈松散砂石状或以残存水泥浆液为胶结介质的低强度混合胶结体状。

c.岩芯分析及注浆量计算：第一个钻孔孔深34.6 m，自桩顶面向下至31.8 m进入缺陷段，至34.2 m出缺陷段，缺陷段长度计2.4 m。缺陷段岩芯呈松散砂石状，判断为灌注时导管提出后，管内残留混凝土落入孔内被孔内护壁浆液冲刷稀释后发生水泥、骨料分离所致。

注浆量计算：注浆补强原理为用水泥浆液充填满缺陷段砂石空隙，凝固形成新的混凝土固结体。故注入浆液量按堆积砂石自然空隙体积计算。

计算公式为：

V0=V×(1-ρ0/ρ)×100%×β。

V=π×d2×h/4。

其中，V0为缺陷段堆积砂石空隙体积；V为缺陷段堆积砂石总体积；ρ0为砂碎堆积密度，取经验堆积密度1.6 g/cm3；ρ为碎石天然密度，取2.2 g/cm3；d为桩直径，此为1.6 m；h为缺陷段高,此为2.4 m；β为调整系数，取1～1.5。

经计算，理论注浆量为1.315 m3。

d.浆液制备：为保证缺陷段处理后的强度，采用比桩身混凝土水泥强度高一等级的同类别P.S42.5号水泥，水灰比：0.5∶1。为缩短缺陷段养护时间，浆液中可加入适量早强剂。

e.注浆补强。成孔后，用清水冲孔至孔内返出清水为止，开始注浆。采用孔底上行注浆方式，通过内径15 mm的无缝钢管将浆液送至孔底，孔口自自然地面向下2 m深范围进行封孔，以保证孔内浆液压力。注浆压力控制在2 MPa～4 MPa。

第一个孔注浆量达到0.84 m3时，注浆压力突然升高达到7 MPa后注浆管接头崩开，注浆被迫中止。减除钻孔中残留浆量，实际注入缺陷段浆量约为0.5 m3。分析压力升高原因是浆液制备时由储浆罐未清理干净导致浆液中混入了水泥小块体堵塞管路所致。

第二个孔在第一孔注浆完成养护36 h后进行钻孔施工，该孔在缺陷段取出的岩芯仍为砂石散体结构，但其中明显含有新鲜水泥浆液，判断为第一次注浆后养护时间不足，水泥浆未凝固所致。第二孔注浆工艺与第一孔相同，同时对管道采取了加固措施。本次注浆量达到1.0 m3后注浆压力持续稳定在6 MPa，继续注浆达1.5 m3时，注浆压力无变化，随即停止注浆。分析原因应是缺陷段浆液注满后，浆液开始冲破桩侧阻力，向桩侧及周边地层中渗透所致(该段地层为中粗砂)。

吸取第一次注浆养护时间短的教训，本次养护3 d后，开始施工第三个钻孔，该孔主要作用是检查前两次注浆效果兼作补浆孔。该孔缺陷段岩芯完全呈混凝土短柱状，与上面桩段岩芯相似，依此判断前两次注浆后已达到预期效果，不需进行三次注浆，故仅对第三个孔进行了注浆封孔处理。

一周后，对该桩重新进行声波透射检测，检测结果显示原缺陷段桩体经过注浆补强后，已满足设计对桩体的要求。

5)注浆补强技术在处理断桩时应注意的事项。

a.方案制定前应收集缺陷桩所在地层资料、施工记录，分析断桩原因等，有针对性的制定方案；

b.本案中缺陷桩所在地层以中粗砂为主，且成孔工艺为旋挖钻机成孔，故缺陷段成分主要为砂石及少量水泥浆液。如在以粘性土为主的地层中采用泥浆护壁成孔工艺施工的桩，因灌注混凝土成桩时，孔内会残留较多护壁泥皮，一旦出现堵管等可能导致断桩的事故出现时，断面处会有下落的泥皮、泥块堆积，二次灌注时如清理不净，则会在缺陷面有残留泥块。如此，在注浆补强时首先应对缺陷面进行高压射水冲洗，将残留泥块清理干净后才能进行注浆补强;

c.即使在浆液中加入了早强剂，但水泥浆液在地下环境中的凝固速度也比地表慢很多，因此，多次注浆时，注浆间隔不宜少于72 h。

[1]JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范.

[2]JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范.

[3]JGJ 106—2003，建筑桩基检测技术规范.

Application of grouting compensation in large-diameter bored pile broken pile connection

Wang Qingjiang

(TheNorthChinaNonferrousEngineeringSurveyInstituteCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China)

Through the application of grouting compensation pile connecting technology in large-diameter bored pile broken pile connection engineering, the paper introduces its drilling distribution principles, and describes its grouting amount control, slurry distribution, grouting intervals and grouting ending conditions and so on, which has provided technological support for promoting the technology.

bored pile, broken pile, grouting compensation

1009-6825(2015)01-0057-02

2014-10-21

王庆江(1972- )，男，高级工程师

TU473

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