甘勇锋

（惠州市市区河涌管理所，广东 惠州 516003）

1 概述

1.1 工程概况

惠州市郊区某河道因排水不畅，河道狭窄淤积，旧建筑物、局部地段阻水严重，河道两岸堤防防洪标准低。规划河道治理按20年一遇标准设计，主要建设内容：包括扩宽、清淤整治河道3.24 km、新建浆砌石挡墙、加固土堤、改建溢流堰、反虹涵和桥梁拆除重建等。其中拟建跨河建筑物为简支梁桥。

1.2 桥梁结构及技术要求

桥梁基础形式采用灌注嵌岩桩，桥跨组合为2 m×16 m，上部结构为钢筋混凝土空心板，下部结构为圆柱式桥墩，桥台采用重力式桥台，下配桩径1.40 m的桩基础。桩基均采用钻孔灌注桩进行施工，桩底沉淀要求不小于50 mm，轴线偏差为50 mm，倾斜度不大于1/100。桩基础按嵌岩桩设计，嵌岩桩桩底要求进入弱风化岩层的深度不小于2.50 m，设计桩底高程初定为-11 m。桥桩基采用C25混凝土灌注桩，设计灌注桩单桩承载力设计值为5 770 kN。

2 桩基质量检测

基桩属于隐蔽地下基础工程，是整体建筑物结构受力的关键位置，也是上部结构荷载传递到地下土层的主要媒介，因此其质量的好坏直接影响到整体建筑工程的质量。

此工程桩是混凝土灌注桩，桩身检测一般采用声波投射法、钻芯法和低应变法。低应变法、声波透射法检测判定：9根灌注桩桩身混凝土连续、胶结良好、密实，结构完成、骨料分布均匀。钻芯法检测判定：0#～1#桩底沉渣厚度150 mm、1#～2#桩底沉渣厚度150 mm、2#～3#桩底沉渣厚度170 mm，桩底沉渣厚度超出规范要求（见表1）。

表1 钻芯检测统计表

通过单桩承载力实现工程桩预期功能，钻孔灌注桩存在沉渣问题，如沉渣量过大，桩基受荷时发生大量沉降将导致桩失效，影响建筑物安全。因此，需对桩底沉渣厚度超出规范要求的桩基进行原因分析及工程处理。

3 原因分析

3.1 地质条件分析

查阅相关地勘资料，建筑物工程范围内地基岩土层自上而下为第四系人工填土层（Q4ml）、第四系冲积层（Q4al）、第四系残积土（Q4el），基岩为白垩系（K）砂岩等。

3.1.1 地质条件主要特点

第四系人工填土层：填筑土主要由黏性土、混凝土块、碎石、砂性土等填筑而成，黏着性较差、压实性较差。

第四系冲积层：主要由淤泥质黏性土、粉质黏土、粗砂、砂卵石组成。

第四系残积土：残积土由下伏基岩风化残积而成，呈黏性土状，含风化碎屑物。

白垩系（K）砂岩：岩性以粉砂岩、砂岩、砂砾岩、砾岩等为主，按其风化程度可分为全风化带、强风化带和弱风化带，全风化和强风化岩质极软～较软，裂隙发育，弱风化岩质稍硬，燕山期花岗岩，粗粒结构，岩质坚硬。

3.1.2 工程地质评价

工程所在区域稳定性较好，适宜建造防洪建（构）筑物，地基上部主要为黏性土，部分地段下卧淤泥质土，淤泥质土存在压缩变形问题，基岩裂隙水水量较少，透水性微弱甚至是不透水，风化砂岩，坚硬状，抗渗条件较好，承载力较好，可作为建筑物桩基础持力层。

3.1.3 对比分析

根据桩基钻芯检测报告结论，所抽检的桩身混凝土强度在标准范围内，其桩长与施工记录桩长相符合，桩端持力层为弱风化砂岩层，嵌岩桩桩底进入弱风化岩层深度大于2.50 m，其工程地质性状满足设计要求。

3.2 施工工艺分析

工程钻孔施工采用泥浆护壁施工法，机械旋挖钻孔方式成孔。施工的过程为：

场地整理→制备泥浆→埋设护筒→工作台铺设→安装钻机定位→钻进成孔→清孔见检查质量→下放钢筋笼→混凝土灌注→拔出护筒→检查质量。基桩的承载力包含桩端阻力和桩测摩阻力，其阻力的影响因素包含土层条件、施工工艺、成桩质量以及竖向承载力等，结合建筑物工程范围内地基岩土层特点，采用泥浆护壁施工法符合设计要求。

3.3 施工记录分析

检查施工记录等过程资料发现，桩基施工过程中，因为赶工期导致施工单位有更换班组进场作业，钢筋笼下设后因为天气原因曾中途撤出场地。根据行业标准规定，初次清孔后可以缩短下设钢筋笼和导管时间，若清孔后下设钢筋笼和导管时间过长，应二次清孔，清孔完毕后及时测量孔底沉渣厚度。初步判断原因是钢筋笼下设后，没有二次清孔或清孔不彻底。

进一步检查发现，隐患桩基与更换班组进场施工的桩基位置吻合，成孔→清孔→成孔质量、二次清孔等工序验收记录缺失。另外，成孔后没有立即进行清孔，可能导致砂砾在孔中沉淀，新进班组进场后也无检测成孔质量，直接下设钢筋笼，撤场时桩口保护不严实，再次进场施工没有经二次清孔及测量孔底沉渣厚度即进行下道工序（灌注水下混凝土）。

工程区域岩土分布为填筑土、淤泥质黏土、残积土、砂岩等，结合钻芯检测判定，桩底沉渣为块状土、淤泥质黏性土、风化碎屑物、砂岩等，与填筑土、淤泥质黏土、残积土、弱风化层砂岩性质相似。

综上所述，导致桩基质量隐患直接原因：施工单位更换班组进场作业，施工中工序控制把关不严，清孔不彻底、桩口保护不到位、未完全履行工序验收程序，没有按照设计技术要求进行施工，导致桩基质量隐患。

4 处理措施

经专题会议讨论研究，拟采用高压注浆对桩基沉渣进行处理加固，并组织专家对技术方案进行审查论证后确定：对桩底沉渣厚度超出规范要求的桩基础采用高压注浆技术进行处理加固，待龄期达到28 d后对桩基进行检测以验证其可行性。

高压注浆处理技术是通过采用高压水对桩底缺陷部位进行高压旋喷切割，并将沉渣物清洗出桩外，采用高标号水泥配置水泥浆，将管线下至桩底部反向注浆，替换出桩底空腔内的清水，利用孔口压力浆的方法连接混凝土体和持力层，以此来处理桩底缺陷。

4.1 沉渣处理施工工艺流程

定位钻孔→预埋孔口管→高压清水旋喷切割→压风机气举清渣→缺陷段高压注浆→孔口补浆→孔口压浆。

4.2 钻孔及布孔

桩基通过桩基检测单位实现两个抽芯钻孔，钻孔位置为桩中心沿水平方向偏移，在桩底的沉渣处需要加抽1个钻孔，其偏斜率为0.50%（见图1）。

图1 基桩处理布孔图

4.3 孔口管埋设

孔口管选用φ127套管，管埋入孔内深度约为300 mm，管与孔壁环空及桩顶部分200 mm，采用砂浆固结，孔口管上端安装闸门开关，以备压浆时关闭稳压。

4.4 高压旋喷切割

钻孔工作结束后，将高压喷射器放下，针对桩端缺陷处沿着一定方向反复喷射切割清洗，直至三个孔全部打通。（见表2）。

表2 旋喷切割施工参数表

4.5 气举排渣洗孔

连通钻孔之后，利用气举循环法进行清渣。由空气压缩机将空气经风管底部排出，并多孔注水，与沉渣形成气液混合物，在喷出气体的冲击作用下沿导管向上运行，被排出孔口，利用渣篮接入沉渣。至孔口流水为清水时，再换其他孔轮流处理，将切割剥落的泥砂石通过下入孔内的套管清洗出桩外。反复循环直至所有的孔水流都为清水时结束清渣施工（见表3）。

表3 清渣施工参数表

4.6 配制浆液

按照0.60：0.80的比例配浆。在配浆过程中采用先稀后浓的原则，并按照需求量将减水剂和膨胀剂加入其中，确保其强度满足设计强度要求。

4.7 注浆

沿桩底注管注入浓浆，旋喷注浆压力控制在20～25 MPa，提升速度10～15 cm/min，转速15 r/min。为了保证注浆孔的填充强度，在起出注浆管之前，可加入小粒径石子填充，最后应用水泥球封堵孔口。

4.8 补浆

注浆结束后，孔内浆液随着注浆管而下降，及时用注浆管对孔口进行补浆。

4.9 压力挤浆

压力挤浆即对孔口进行稳压挤浆，稳压数值保持在1.50～2 MPa，当压力稳定后，关闭所有注浆开关，至此桩处理施工全部完成。

4.10 处理效果

桩底沉渣经工程处理后，根据行业标准规定，重新进行工程质量评定，质量评定为合格。根据现行国家标准规定，工程桩应进行桩身完整性和承载力试验综合评判，桩身完整性检测结果为Ⅰ类桩，复核单桩承载力特征值满足设计要求，证明桩基沉渣处理成功，具备工程验收条件。

5 结语

桩基的质量和建筑物结构安全性具有密切关系，其完整性检测通常有低应变法、高应变法、声波透射法、钻芯法等四种常用方法，需要注意的是在处理桩身质量缺陷问题时应结合地质资料、桩型、成桩工艺和施工记录等进行综合判断，必要时还应进行更详细的地质补充勘探，掌握地质情况和施工各环节为采取的解决方案提供决策依据。

基于以上分析结果，基桩沉渣问题采用传统高压注浆处理后，能够较好地处理桩基质量隐患。另外，今后还要重视类似项目施工，严格桩基施工过程各工序环节检测、验收，加强工程施工质量过程控制，提高效益。