某工程冲孔灌注桩质量检测及加固效果分析

廖翁兴

某工程冲孔灌注桩质量检测及加固效果分析

廖翁兴

(福建省宏实建设工程质量检测有限公司 福建泉州 362122)

通过对泉州某工程冲孔灌注桩的低应变检测，发现桩身质量存在问题，后通过单桩竖向抗压静载试验发现桩身承载力严重不足。结合钻芯法验证，查出引起质量事故的原因，并根据该工程的结构类型、地质条件、环境条件提出了高压注浆法的加固方案。加固后重新进行竖向抗压静载检测，承载力满足设计要求，确保结构安全。

冲孔灌注桩；质量检测；沉渣厚度；高压注浆法

0 引言

基础工程是建筑工程的根本，其质量好坏直接影响着整个建筑结构安全和稳定，关系到人民群众的生命财产安全。从早期的木桩到现在的钢筋混凝土桩、钢桩，打桩技术虽然得到了不断的改进和发展，但由于桩基础的施工具有高度的隐蔽性，难免会出现一系列的质量问题，例如冲孔灌注桩容易出现缩颈、夹泥、空洞、桩底沉渣过厚、混凝土离析等问题。找出这些质量问题并采取有效的加固措施，做到防患于未然，是现在乃至以后所必须研究的一项重要课题。

本文通过泉州某工程冲孔灌注桩检测发现存在质量问题，并通过验证检测找出质量问题的原因，结合该工程的结构类型、地质条件、环境条件提出一个切实可行的加固方案，确保结构安全。

1 工程地质概况

拟建的工程位于泉州地区，拟建建筑物安全等级为二级，工程重要性等级属二级，场地等级为二级(中等复杂场地)。

拟建场地土层状况自上而下为：素填土、淤泥质粘土、粉质粘土、卵石、残积砂质粘性土、强风化花岗岩、中风化花岗岩，如表1所示。

表1 拟建工程土层地质条件

2 质量检测

该工程灌注桩桩径为800mm～1 200mm，桩长为9.52m～16.10m，设计桩端持力层为中风化花岗岩，要求进入中风化持力层不小于0.5m，每根桩预埋2～3根注浆管。检测按照《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)的有关规定进行[1]。先用低应变法对工程桩进行桩身完整性普查，使用的仪器武汉岩海生产的低应变检测仪，型号RS-1616K(S)。

低应变检测结果发现：2#工程桩桩底同向反射明显，与嵌岩桩低应变曲线特征不相符，如图1所示。故选取低应变检测结果有疑问的2#桩进行竖向抗压静载试验。2#桩：桩径为1 000mm，桩长为12.02m，混凝土强度为C30，竖向抗压承载力特征值为3 500kN。2#试桩分10级加载，每级荷载增量为700kN，最大试验荷载加至7 000kN。该桩试验在荷载5 600kN(第8级荷载)作用下，桩顶总沉降量超过40mm，且明显沉降增大，试桩达到极限承载状态，达到规范终止加载的条件，取Q-s曲线发生明显陡降的起始点对应的荷载值(4 900kN)为该桩的单桩竖向抗压极限承载力。

图1 2#桩低应变曲线

图2 2#桩荷载-沉降(Q-s)曲线

根据静载试验结果绘制竖向荷载-沉降(Q-s)曲线，如图2所示。根据规范确定2#桩的极限承载力为4 900kN，而设计极限承载力为7 000kN，显然不满足设计要求。该桩桩底存在严重缺陷，故采用钻芯法进行验证，2#试桩钻芯结果如图3所示。该桩揭示的芯样长度为12.03m，桩身混凝土连续、完整、胶结好，芯样表面光滑。骨料分布均匀，芯样呈长柱状，桩身完整性判定为I类。桩底沉渣厚度为215mm，不满足设计要求；桩端持力层为中风化花岗岩，满足设计要求；芯样抗压强度检测值为32.4MPa，满足设计要求。

图3 2#桩芯样全长照片

3 事故原因分析

由钻芯结果可判断桩底沉渣过厚是造成承载力不足的主要原因。一方面由于清孔不干净所致。在清孔过程中，清孔泥浆的比重过小或清孔时间停留太长，造成孔壁坍塌现象，从而使孔底淤积，造成桩底沉渣。成孔完毕后，静置时间过长导致孔内水位下降，泥浆沉淀比重变小，造成孔壁坍塌使得孔底淤积，造成孔底沉渣。另外该地区地下水普遍偏高，加上施工时正值雨季，冲孔桩成孔质量不能得到有效控制，浇灌混凝土时，不能冲掉桩底沉渣。另一方面，施工单位没有严格按规范进行施工。为了赶工期，施工单位没有准确地记录该桩的充盈系数、灌注时间、钻孔情况，仅用重锤法对沉渣厚度进行粗糙的测量，而不是由有经验的技术员采用沉渣测定仪对沉渣厚度进行精确测量。

4 冲孔灌注桩加固

根据钻芯结果得知，2#桩桩底沉渣过厚，超过《桩基技术规范》(JGJ94-2008)[2]要求的≤50mm，不满足设计要求，所以需对桩底沉渣进行处理。通过预埋在桩身的注浆套路，利用高压注浆泵的压力作用，经桩端的预留压力注浆装置向桩端土层均匀地注入能固化的浆液。压力浆液对桩端土层、中风化基岩、桩端附近的周围土层分别起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的不同组合作用，改变其物理力学性能及桩与岩土之间的边界条件，消除沉渣虚土等隐患,从而提高桩的承载力以及减少桩的沉降量[3]。

按照设计文件要求，2#试桩，桩径1 000mm，预埋3根的注浆管，注浆管延桩身通长布置。2#试桩的设计注浆量为3.0t，注浆压力为3MPa～10MPa。该工程其它桩基均按设计文件要求采用U管注浆。U管注浆又称循环注浆，是指每一个注浆系统由1根进口管、1根出口管和一个注浆装置完成。如图4所示，将预先作好的孔口管安装好后，把高压注浆机接到带有单向阀门A的孔口管上，打开阀门B向孔内管，往复高压注入水灰比为0.55∶1的水泥浆，并在浆里加入水泥重量0.25%的木钙做减水剂，并加入1%～2%水泥重量的微膨胀剂，使桩底沉渣中的砂、碎石与水泥浆液充分搅拌混合。注浆时，孔口返浆浓度与进浆浓度基本一致时，即停止注浆。注浆结束后提出注浆管，孔内浆液随着下降，使用注浆管对孔内进行补浆。补浆结束后，去掉注浆管的下半段，关闭阀门B，使用注浆泵对孔内压注水泥浆，终止压力为为3MPa～10MPa，稳压5min～10min，注浆量达到设计要求，关闭单向阀门A压浆结束。

图4 高压注浆示意图

为了保证高压注浆的加固效果，对2#试桩进行单桩竖向抗压静载试验。2#试桩的每级荷载增量为700kN，最大试验荷载加至7 000kN。这根桩试验均进展顺利，未出现异常现象，试桩在最大荷载作用下桩顶沉降小于40mm，且没有明显沉降增大的现象，试桩未达到极限承载状态，取最大试验荷载值7 000kN为这根桩的单桩竖向抗压极限承载力。静载试验如表2所示，荷载-沉降(Q-s)曲线如图5所示，静载试验结果也验证了该工程桩高压注浆的加固效果还是比较理想的，承载力满足设计要求。

表2 静载试验汇总表

图5 2#桩(加固后)荷载-沉降(Q-s)曲线

5 结论

(1)对于泥浆护壁成孔的灌注桩，孔壁泥皮和桩底沉渣过厚是导致承载力大幅降低的主要原因。解决泥皮问题，泥浆的施工问题是关键。对于清孔，对于不易塌孔的桩孔，可采用空气吸泥清孔，稳定性差的孔壁应采用泥浆循环或抽渣桶排渣；对孔深较大的端承桩和粗粒土层中的摩擦桩，宜采用反循环工艺成孔，也可根据土层情况采用正循环钻进，反循环清孔。

(2)采用高压注浆法可以很好地解决桩底沉渣过厚或桩底混凝土缺陷等问题，尤其适用桩端持力层为中风化以上的土层，提高桩底的刚度和强度，是一种加固补强、提高桩基承载力的有效措施。但对于持力层为强风化土层以下的土层，可能会对周围土层有明显的渗透，注浆效果不一定理想，以及当桩身其它部位出现质量问题的时候，采用高压注浆法需要更多的工程实践加以验证。

(3)对于冲孔灌注桩的质量检测，应结合该工程的地质条件、成桩工艺、施工记录等，可同时选用两种或多种方法检测，使各种方法能够相互补充、验证，提高检测结果的可靠性，如大直径灌注桩的完整性检测，可采用低应变和钻芯结合的模式[4]，对于低应变法测试的盲区浅部严重缺陷，可采用开挖验证等[5]。

[1] JGJ106-2014 建筑基桩检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2014：13-18.

[2] JGJ94-2008 建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008：87-88.

[3] 龚晓南.桩基工程手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2016：672-676.

[4] 周仲景.钻芯法在冲孔灌注桩检测中的应用[J]. 工程质量，2009(9)：28-30.

[5] 陈凡，徐天平，陈久照，等.基桩质量检测技术[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2014：17-18.

The Analysis of the Quality Test and Reinforcement Effect of the Cast-in-situ bored Pile in a Project

LIAOWengxing

(Fujian Hotion Construction Quality Inspection Co.,Ltd ,Quanzhou 362122)

In this paper, the low strain test carried out on a cast-in-place bored pile in a project in Quanzhou, which questioned the quality of this pile. Then, by the vertical compressive load test, it is discovered that the bearing capacity is seriously insufficient. Finally, combined with the core drilling method, the reason of this quality problem is found out. Therefore, to ensure the design requirement of the bearing capacity, the jet grouting method is put forward to reinforce the pile and the vertical compressive load test is reconducted on the basis of the structure type and geological and environmental condition of the project. Such practice makes sure the safety of the structure

Cast-in-situ bored pile; Quality inspection; Sediment thickness; High pressure jet grouting method

廖翁兴(1982.6- )，男，工程师。

E-mail:523778669@qq.com

2017-01-23

TU473.1

A

1004-6135(2017)04-0049-03