鹤山广场某桩基础补强加固技术
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摘 要：通过鹤山广场某桩基桩身质量缺陷的处理过程，采用高压旋喷清水切割气举排渣的方法清洗桩身，再采用高压旋喷注入高强度的水泥浆液的补强加固方案；对此加固补强技术的各施工工序工艺及技术措施进行了详细的阐述，取得了较好的加固效果，为类似桩基工程加固补强提供有益的参考。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0051-02
钻孔灌注桩是高层建筑基础中最常见的一种基础形式，也是高层建筑施工过程中的关键工序之一，其施工质量的好坏，直接影响建筑的整体承载能力及使用寿命。水下混凝土灌注又是钻孔灌注桩施工的最后一道工序，由于是隐蔽工程，其在整个灌注过程中施工人员无法直接观察到水下混凝土的浇筑情况，致使个别钻孔灌注桩成桩后，用超声波或其它检测方法检查时，发现桩身局部有混凝土离析、缩径、有夹层物质充填、空洞、胶结性差和断桩等桩身质量缺陷[1]，这些缺陷桩必须经处理合格后方可投入使用。
通常对于桩身质量缺陷的处理方法有桩侧开挖混凝土补强法、凿掘桩身混凝土补强法挖除断桩重新灌注法、原桩两侧补桩加承台替换法和这几年来大量推荐应用的高压旋喷注浆补强加固法[3～4]。鹤山广场某桩基础在桩基检测过程中发现了有两条直径为1200 mm的钻桩灌注桩桩身出现了不同程度的桩身质量缺陷。采用高压旋喷清水切割气举排渣的方法清洗桩身，再采用高压旋喷注入高强度的水泥浆液的补强加固技术进行处理，取得了较好的加固效果和经济效益。以下通过其处理过程着重介绍高压旋喷注浆补强加固技术的施工工艺其中的关键施工技术。
1 工程概况
鹤山广场共23层，其桩基工程，采用Φ1000 mm、Φ1200 mm和Φ1400 mm钻孔灌注桩，桩基工程施工完成后，经有关单位钻孔抽芯检测，发现19#、76#（桩直径1200 mm）桩身混凝土存在胶结差、未胶结、局部蜂窝、沟槽等缺陷，根据基桩钻心法检测报告及抽芯钻孔柱状图，桩缺陷位于桩顶以下9.23～10.46 m处。根据此工程的实际地质情况和桩身质量缺陷并综合考虑了补强加固的经济性、效果和对工期的影响，决定对桩身缺陷部位采用高压旋喷清水切割气举排渣的方法清洗桩身，再采用高压旋喷注入高强度的水泥浆液的补强加固技术方案。
2 处理技术方案和高压旋喷注浆补强固技术
2.1 补强加固技术方案
该工程桩基础设计为入岩端承桩，根据桩身混凝土的主要缺陷情况，为保证桩身混凝土的完整性，此工程桩身补强处理方法为：利用原抽芯孔或在桩内钻孔穿过桩身缺陷部位1.0 m，在缺陷部位采用高压旋喷清水切割气举排渣的方法使桩身缺陷段形成“空体”，再采用高压旋喷注入高强度的水泥浆液，使之替换出“空体”内的自由态水，并与桩身混凝土充分胶接，使桩身完整，并在孔口采用高压静力压浆，保证注浆效果，从而达到补强目的，并且注浆体强度达到M30以上，以满足桩身混凝土的强度设计要求，从而达到补强目的。
2.2 补强加固施工工艺和关键技术
2.2.1 施工工艺流程（详见图1）
2.2.2 各施工工序工艺及关键技术
（1）补强孔布置及成孔施工。
补强桩的桩径为Φ1200 mm，根据高压旋喷注射的波及范围及理论有效半径值[3]，在每桩的桩面均布置4个补强孔，孔间距300～500 mm。补强孔成孔采用XY-100型钻机，孔径Φ101 mm，孔深要求超过桩身缺陷段并进入桩身完好段1.0 m，孔身要求垂直，斜率不超过1%，也可以利用原抽芯验桩孔。
（2）灌浆管的制作及安装高压旋喷装置。
灌浆管的制作，根据补强灌浆的需要，利用原有的高压旋喷管材，使之加工成合符灌浆用的管道器具，再严格根据高压旋喷的操作规程、流程安装成高压旋喷装置。
（3）高压清水切割及气举清洗排渣施工。
①在桩身缺陷段上下各加1000 mm长的范围内，用高压旋喷清水切割及气举排渣的方法使补强段形成“空体”。补强孔成孔后依次在各孔内下入高压旋喷器具，利用高压水流，切割破坏清洗桩身胶结差及蜂窝、沟槽内的结构，使其松散软化，然后在各孔下入气（风）管，利用“气举反循环排渣”之方法，将其排出桩外，使各孔尽量达到相互连通，形成“空体”。
②切割施工参数：压力20～25 MPa，转速13 r/min，提升速度15 cm/min，水排量60～70 L/min，必要时可采用定点气举排渣施工。
③气举排渣施工参数：气体排量3～6 m3/min，压力0.7 MPa，水排量大于100 L/min。
（4）水泥浆液的配制。
水泥浆液采用普硅P.O42.5R水泥配制，水灰比0.45～0.6，外加剂采用水泥重量的6‰～10‰的减水剂（FDN）及水泥重量的3%～5%的膨胀剂，外加剂必须采用合格产品，减水剂必须具有缓凝、早强之效，膨胀剂采用膨胀水泥，按上述配方浆液固结强度可达M30以上，满足补强加固技术要求。
（5）桩身高压旋喷注浆施工。
在桩补强孔内下入高压注浆器具，利用高压旋喷之方法对桩身“空体”部分进行注浆，替换出“空体”内的自由态清水，并与“空体”内的残渣胶合，直至孔口返出的浆液浓度与注入浆液浓度基本一致时，停止注浆，抽出注浆器具，移至下一孔。按同样步骤将另一孔进行高压注浆，直至注满“空体”为止，尽可能的将缺陷段内的渣质、清水替换出，使“空体”、裂隙和缝隙都充填满水泥浆液。注浆施工参数：压力20～25 MPa，转速13 r/min，提升速度15 cm/min，上下反复对缺陷段进行旋喷注浆。
（6）静力压浆。
为了进一步提高灌浆效果，扩大灌浆范围，让浆液进入桩身缺陷、桩周土体间隙内、缺陷段的空洞内（或提高桩周摩阻力），旋喷灌浆后，随即下一步采用高压静力注浆。浆液仍为水泥浆，水灰比为0.4～0.5。为了在保证浆液的浓度的前提下，又能保证浆液具有较好的可灌性、并控制凝固后灌浆体的体积收缩，在浆液中掺入适量的减水剂和微膨胀剂。灌浆时，从一孔灌入，其它孔返浆后封闭，逐渐增大灌浆压力。如灌浆过程中，由于桩周土的渗透性好，浆液扩散太快，不表现出灌浆压力，则应在浆液中促凝化学浆液材料如水玻璃，以缩短浆液初凝时间，适当减少扩散。当出现灌浆压力后，停止使用化学浆材，并逐渐增大灌浆压力，最大压力可增至2～4 MPa以上（与桩周边的封闭程度有关）。然后在稳定的压力下灌浆，持续一段时间后停止注浆，关闭注浆管阀。
2.2.3 桩身补强加固技术要求
（1）清孔标准。
①排出的液体基本无浮粒，肉眼所见为水清水。
②排出的液体基本无混浊现象。
③清孔时的水压宜取大值，以对桩处理部位的软弱颗粒进行彻底清理。
（2）注浆技术要求。
①注浆材料应根据设计要求、钻孔资料情况确定，采用合适类型的浆液配比。
②配制浆液所用的水不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质，不应使用污水。
③浆液应搅拌均匀，搅拌时间在3～5 min以上，严格按照设计施工要求进行浆液配制，随搅随用，并应初凝前用完。
④注浆过程中应遵循“先稀后浓，慢速均匀”原则进行，以免过早造成对细微孔（裂）隙通道的堵塞，影响注浆施工的整体效果。
⑤注浆泵的压力应符合设计要求，并应考虑输浆过程中管路损失对注浆压力的影响，确保足够的压力，如注浆量偏小，则可适当提高注浆压力。
3 加固效果
鹤山广场19#、76#桩严格按照注浆技术规程和补强加固技术方案进行高压旋喷注浆补加固处理后，经过14 d的强度增长（侯凝），检测单位对补强加固处理的桩进行了超声波无损检测，检测结果为补强注浆体的强度达到M30以上，桩达到Ⅱ类桩标准，完全满足桩基技术规范要求；同时比常规的桩身缺陷处理方法节省了施工成本合计13.5万元，而工期仅用了8 d，用水泥12.3 t，补强加固取得较好的效果。
4 结语
钻孔灌注桩水下混凝土灌注施工中应严格控制质量管理，当出现桩身缺陷应采用合理、可行的补强措施。对钻孔灌注桩桩身缺陷部位采用高压旋喷清水切割气举排渣的方法清洗桩身，再采用高压旋喷注入高强度的水泥浆液的补强加固技术进行处理，具有效果好、工期短、造价低等优点，这种新型的桩身补强加固技术在鹤山广场中成功实践且技术成熟可靠，为类似桩基工程加固补强提供有益的参考。
参考文献
[1] 建筑桩基检测技术规范[S].JGJ 106-2003.
[2] 建筑地基处理技术规范[S].JGJ79-2002.
[3] 孙国钧.高压旋喷注浆在桥墩基础托换加固处理中的应用[A].第全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C].2010.
[4] 向新志，黄松，李晓晶.高喷灌浆在处理溶洞填砂层中的应用[A].中国水利学会地基与基础工程专业委员会第十一次全国学术技术研讨会论文集[C]，2011.