浅谈某桥梁桩基底部沉渣的施工工艺

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摘要：桩基嵌岩桩对底部沉淀层厚度有严格的要求，而在实际施工过程中往往由于施工工艺操作的不当，出现桩基底部沉淀层厚度超过规范要求，造成桩基质量事故。本文对吹孔压浆处理某桥梁桩基底部沉渣的施工工艺进行简要的介绍。

关键词：桥梁工程嵌岩桩沉渣吹孔压浆

1、引言

在公路桥梁建设中，桩基嵌岩桩已成为采用较为广泛的基础形式，由于基桩嵌入岩层中，单桩轴向容许承载力决定于桩基底处岩石的强度和嵌入岩层的深度，基桩的外力全部传至桩底岩层，因而它对成孔时清孔的要求较高，对沉淀层厚度有着严格要求。嵌岩桩的成孔有钻机成孔或人工挖孔，成桩的方式有水下灌注法或空气灌注法。现就工作中所遇到的桩基采用挖孔水下灌注成桩时，由于施工工艺的操作不当，造成桩基底部沉淀层超厚，采用吹孔压浆进行补强处理的工艺进行介绍。

2、工程实践

2.1工程介绍

位于昌章高速公路的某中桥，上部结构为516m的预应力简支空心板，桥面连续，桥宽28m。

设计标准为汽车―超20级，挂车―120，人群3.5KN/m2。下部结构桥墩采用四柱墩，桩径Φ1.6m，桩设计长度13m。桥台为肋式桥台，桩径Φ1.3m，桩设计长度13m。桩基形式为嵌岩桩，桩底标高66.60m。

地质条件是底部标高62.50～58.00m砂岩，72.50～62.50m为弱风化砂岩，72.60～72.50m为强风化砂岩，75.50～72.70m为全风化砂岩，78.2～75.60m 为亚粘土。

2.2桩基施工与检测

由于地质条件较好，采用人工挖孔的方法成孔，施工时天气干旱，地下渗水量小。灌注混凝土桩的时候，天气阴雨连绵，孔壁渗水量较大，为慎重起见，决定采用水下灌注混凝土的方法成桩。成桩后经检测单位超声波无破损检测发现3#―18桩底部波形异常，经分析认为桩底部混凝土强度偏低，取芯后分析后发现其底部存在50cm左右混凝土强度偏低的软弱夹层，由基岩碎屑物及黄泥构成，结果显示整桩混凝土的均匀性、完整性、胶结性良好，对其桩身芯样混凝土试件进行单轴压强度试验，显示抗压强度均满足设计强度等级的要求。

2.3 产生夹层的原因

为了解缺陷的性质，认真分析其形成的原因。原来2#―9#桩基成孔后，天气晴好，孔内渗水量小，决定采用空气灌注法成桩。后由于连日阴雨，孔内渗水量较大，改用水下灌注混凝土法成桩。在往孔内灌注清水时，由于操作不当将护壁台阶上的清孔沉渣及黄泥冲入孔底，形成软弱沉淀层。

3、处理方案

桩底软弱夹层的存在，大大降低基桩的单桩承载力。为确保2#―9#桩的轴向容许承载力满足设计要求，对该桩进行了补强处理。桩基补强处理的要求是清除底部软弱夹层后，压注入水泥砂浆，使桩基础直接支承在基岩上，从而使桩基能满足单桩承载力的要求。

3.1钻芯成孔

为清除底部的软弱夹层，采用吹孔压浆至桩基底部软弱层的办法进行补强处理。在原先2#―9#桩基随机钻芯取样的1#孔对称处又钻一个2#孔，孔径为10cm。

3.2清孔

将桩顶的浮浆、杂物清除，往孔内注满清水，做一个直径为6cm的钢管与空压机主管连接，在钢管的出气端做一个2cm的弯头，以便能在孔底横向吹孔。把空压机的出气管阀门开启，开始缓慢放气压，将吹气管从1#孔内慢慢伸入桩基底部，边吹边加压，此时桩基底部沉渣物将随水流从孔内吹出，最后钢管伸到桩基底部，接上弯头转动钢管横吹，将沉渣物全部吹出，待吹出的水含砂少且较清时，可认为沉渣物已清除。

3.3制备砂浆

所制备的水泥砂浆标号为30#，高于桩基混凝土标号，砂浆具有一定的和易性、膨胀性，以保证混凝土密实且不离析，水灰比控制在0.4～0.45之间，使用425#的硅酸盐水泥水泥，在水泥浆中掺入了适量的膨胀剂和减水剂，制备水泥浆沁水率小于3%，拌和后3小时沁水率小于2%，不受约束自由膨胀率小于10%，稠度控制在14～18s之间。为确保水泥砂浆的质量，对水泥砂浆试样作了试验，以确保水泥砂的浆质量。

3.4压浆

将压浆管放至2#孔的底部，开动压浆泵压浆，水泥浆在1#、2#孔内同时上升，由于压力差水泥浆首先会从1#孔压出，当水泥浆压至1#孔口时，为保证孔内充满砂浆，待1#孔口冒出原样砂浆时，堵塞1#孔，这时缓缓提升压浆管，边拔边加压，将压浆管提至2#孔口时，保持一个稳压闷浆期，直至压浆泵自动停止压浆，同时封闭2#孔。压浆过程应缓慢、均匀地进行，不得中断。

当时气温为5℃左右，压浆时间不宜超过45min，在此期间水泥浆要连续搅动，以防止离析，如因时间过长而导致流动性降低则不能通过加水来增加流动性。

3.5施工安全

施工操作过程中，施工工人应配带眼镜，以防空压机意外吹伤眼睛。

4、处理效果

处理完14天后，再次进行超声波检测，从结果中判断桩身完好，能满足使用性能。

5、施工工艺的注意事项

5.1钻取压浆孔时要垂直，钻到孔底基岩面上，以便能彻底清孔和保证压浆的均匀性。

5.2清孔时要纵管与横管冲洗相结合，以确保桩基底部的沉渣杂合物能充分被冲出，清孔的程度是施工工艺的关键所在。

5.3水泥砂浆要掺加适当的膨胀剂和活性硅粉，以改善砂浆的固结强度和粘结性。

5.4压浆时要始终保持压浆管在孔内混凝土面以下1m处，以防止混凝土的断层。

6、结语

吹孔压浆处理嵌岩桩底部沉渣物是一项技术性较强的工艺，施工过程中要仔细、耐心。采用了正确的吹孔压浆工艺后使桩基完全能满足设计使用性能，达到对其承载力的要求，特别是它施工的简易性、可靠性、低成本性，为处理类似问题提供了一个借鉴。当然处理后的桩底的混凝土与原混凝土的结合受此工艺所限肯定存在薄弱夹层，为避免缺陷桩的出现，在灌注混凝土桩身时应注意操作、工艺、配合等，防止质量事故的发生。