浅谈高压旋喷桩在处理桩基缺陷的应用之欧阳生创编Word格式文档下载.docx
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如果将缺陷桩报废或者按常规缺陷桩的处理方法,将增加直接的成本不说,工期延迟等间接成本也不菲。
在此本文将引入高压旋喷注浆处理来处理桩基缺陷问题,不仅工期得以大大缩减,处理成本也将低于常规处理。
经过多个项目工地验证,其缺陷桩处理效果明显,通过二次检测合格率为百分之百,从而有效的为建设项目节约了时间和资金成本。
2缺陷桩处理方法选择
目前处理缺陷桩的方法大致有如下几种:
报废、低压注浆、周围补桩、钻大直径孔重新浇筑桩、高压旋喷桩。
2.1报废
针对出现问题的基桩,如果直接报废,那么直接成本以及间接成本带来的损失相当大;
对此要进行科学的分析和验算,通过加固挽回不必要的经济损失;
所以本方法经济性不够。
2.2低压注浆
低压注浆由于压力低,所以不能将所有缺陷切割成一个空腔,即对缺陷段的处理不全面。
所以本方法可靠性不足。
2.3周围补桩
在缺陷桩的旁边重新钻孔,第一成本增加,第二工期延长,第三成孔困难,显然不可取;
所以本方法经济性,适用性差。
2.4钻大直径孔重新浇筑桩
在缺陷桩中心开大直径的孔,然后浇筑混凝土,这能处理掉大部分的缺陷,但少量桩边缘缺陷也无法处理到位,其次成本工期较旋喷桩来比也相当高。
2.5高压旋喷桩
在处理缺陷的效果,工期,成本均比上述四种方法占优。
第一效果上,旋喷桩的优势将从文章后面的工程实例中得到论证;
第二工期上,旋喷桩设备占地面积小,工艺快,耗费时间少;
第三成本上,旋喷桩所用材料只有水泥,另外加少量的外加剂(用量极少),成本低的优势明显。
所以本文引进高压旋喷桩处理桩基缺陷。
3高压旋喷桩处理桩基缺陷的原理、工艺
3.1原理
针对近年来旋挖桩和人工挖孔桩出现的各种缺陷(如断桩、沉渣、离析、蜂窝等),即按桩的分类来说属于Ⅲ类和Ⅳ类桩。
这类型的桩不合格,需要进行处理加固才能判定为合格桩。
用高压旋喷桩处理这类桩基缺陷的原理如下:
用超声法检测桩的缺陷位置、类型及大小和长短。
根据检测结果合理布置钻孔个数及位置,保证辐射到全部缺陷。
成孔后,用高压水对缺陷部位进行切割,使缺陷位置形成一个连通的空腔,然后用高压水把空腔内残渣清洗排出,再用干冰排除孔内水;
最后用高压水泥浆填满缺陷部位,使其形成完整桩。
图2-1高压旋喷桩处理缺陷桩的原理示意图
3.2工艺
3.2.1桩身缺陷范围及形状
本工程桩基处理前先进行开孔钻芯检测,根据桩径确定开孔数量。
通过开孔钻芯检测进一步复核基桩存在质量缺陷类型、缺陷位置、缺陷面积、缺陷程度等情况。
3.2.2施工工艺
(1)基桩钻孔取芯
1)钻孔采用XY-150型钻机,宜选用外径为110mm金刚石钻头,钻芯设备参数基本要求:
①额定最高转速不低于790转/分;
②转速调节范围不少于4档;
③额定配用压力不低于1.5MPa;
④水泵的排水量应为50~60L/min,泵压应为1.0~2.0MPa;
[1]
2)各种不同桩型钻芯开孔数量及孔位布置依据实际情况而定,可见本文工程实例。
3)钻孔的垂直度偏差不大于1.5%;
4)及时记录钻进情况和钻进异常情况。
(2)高压旋喷切割、冲洗清渣
1)通过高压泵产生的高压水射流对桩底缺陷段内的离析、松散混凝土及残渣进行高压清水自下而上反复冲洗切割。
缺陷段的上下部冲洗切割长度各增加200mm,以不留盲区为主。
对底部缺陷还需实施定向切割,定向切割时间每个方向不少于5~10分钟。
使缺陷段形成一个空腔;
2)施工参数:
①单喷嘴ф1.8mm,压力不小于30MPa;
②以缺陷桩身100mm长为一切割段单元,对该切割段进行平面八等分后,首先对第一等分处进行定喷,以孔口翻出清水为止,再依次对其他等分处进行定喷;
③对各等分点全部定喷完毕后,再从该定喷处以提速不大于5cm/min,转速15~20cm/min向上100mm内反复冲洗切割,以孔口翻出清水为止,表示该100mm段切割完毕。
重复上述程序切割上100mm切割段单元;
④全部缺陷段切割完毕后,以提速不大于5cm/min,转速15~20cm/min,对处理段内重复进行2次以上反复切割冲洗,排出处理段内的粉末及细小颗粒等切割残渣,桩底留下粗骨料。
每个孔均翻出清水为止,表示残渣清除干净。
⑤切割完毕,用水下成像仪下到孔底进行切割效果检查,如有未切割完缺陷,可以针对性的进行切割。
(3)高压旋喷注浆置换
1)高压喷射注浆前,需采用干冰排除孔底切割段积水;
2)注浆(水泥浆)配合比要求:
水灰比:
1:
1,实际情况依据桩基用商品混凝土等级而定。
3)旋喷注浆置换旋喷施工参数
①双喷嘴ф2.0mm,压力不小于22MPa,提速不大于5cm/min,转速10~15cm/min;
②注浆水泥浆比例按配合比搅制,即拌即用;
③换钻杆,须搭接不小于500mm的搭接复喷;
④处理段旋喷次数不小于2次。
旋喷2次后,当空口再次溢出的浆液水灰比与配合比水灰比浆液浓度相当时,注浆完成,否则重新进行复喷;
(4)封孔收尾:
注浆后用浓浆灌满封实孔口。
3.3施工控制
3.3.1钻孔质量控制
在钻孔施工前,三通一平后,按照设计的图纸所定的孔位放样到实际桩位上,并做好标记。
钻机就位,开钻,下钻杆前测量每根钻杆的长度,详细记录钻进深度和钻进记录。
取出的芯样按顺序和进尺摆放,并记录芯样完整性以及缺陷的详细情况,用以复核声测结果以及指导旋喷工作的开展。
3.3.2旋喷质量控制
(1)切割和清洗
钻孔完毕,旋喷机就位,根据声测结果和钻芯记录对比得出的最真实的缺陷情况,对缺陷段进行高压水切割。
切割工程中,重点掌握三大要素:
压力、水压、切割标准。
第一压力要满足设计要求,足够大才能切割烂缺陷段的混凝土;
水压要大,才能满足压力的要求;
切割时务必要等到孔口翻出清水为止,清洗过程同切割一样,满足空口翻出清水为止。
切割清洗过程中,采用孔内成像仪深入到缺陷段查看缺陷是否被切割成空腔,是否将所有的缺陷部位均切割到位。
(2)排水
由于切割和清洗过程遗留了大量水在缺陷处,所以需要采用二氧化碳将水排出。
用专业传输二氧化碳的胶管(一头接二氧化碳瓶,一头深入到缺陷段),打开控制阀,待水被炸出后,立即关闭控制阀;
每次排水需要二到三次,间隔3-5分钟,最后一次排出水量明显减少或几乎无水排出即表明排水成功。
(3)喷浆
喷浆过程主要注意水灰比、喷浆压力、翻浆浓度以及其他异常情况。
水灰比是一个重要参数,水灰比控制得好与坏直接影响加固后缺陷段乃至整个基桩的强度、密实度以及承载力的高与低。
所以控制好水灰比显得异常重要。
需要在设备和人员以及管理上下狠功夫。
在此对如何控制好水灰比做详细介绍:
水泥浆的制备要通过两个搅拌机的配合,一个1200P容量的大搅拌机和一个800P容量的小搅拌机,常规施工工艺是大搅拌机制浆后再传至小搅拌机储存供泵机使用,但是由于送浆压力大,流量高,小搅拌机的容量根本供应不上,这时大搅拌机搅拌浆液根本不充分就需要往小搅拌机输送浆液。
造成水灰比不能满足设计要求,不是偏低满足不了强度指标,要不就是偏高堵塞喷嘴影响旋喷的时间。
所以针对这个难题,需要改变一下思路,即把大小搅拌调换,小搅拌机定水定灰搅拌,拌好后立即放入大搅拌机,接着马上又定水定灰搅拌,如此循环,方能满足供应以及水灰比的要求。
其次需要根据现场流量的大小更换大容量的大搅拌机。
水泥浆的制备新旧方案对比示意图如下:
图3-2高压旋喷水泥浆制备改进示意图
喷浆压力的控制是由压力表显示,司泵人员务必时刻观察压力的变化,保持压力的稳定。
翻浆浓度检测方法:
用器皿装入一定的翻出的浆液和小搅拌机里的对比,如果浓度吻合,即浆液置换效果满足要求,方可向上提升钻杆。
孔口补浆采用高浓度的水泥浆填补,填补时间选在旋喷浆液初凝之后。
3.4质量检测
检测方法可采用声波透射法和钻芯法结合的方式进行检测,重点是对缺陷段的密实度和强度进行检测。
4工程应用
重庆市某工程采用桩基础。
根据声波透射检测结果结合钻芯验证检测结果:
判定37根桩的桩身完整性均不合格,其中IV类桩27根,III类桩10根,桩质量缺陷部位均为桩底位置。
下表列入其中17#、29#、71#、99#四根具有代表性的桩进行探讨。
表4-1:
声波透射检测成果表
序号
桩号
桩径
(mm)
直线段L(mm)
扩底
直径(mm)
桩长(m)
浇筑日期
设计砼强度
检测结果
桩底起有质量缺陷(m)
备注
年
月
日
1
17
900
16.02
2014
25
C30
15m以下
1.02
IV
2
29
1800
700
16.84
21
1.84
3
71
800
400
15.00
23
14.7m以下
0.3
III
4
99
15.90
0.9
如下图所示,桩基形状主要包含以下四种类型:
图4-1桩位布置及钻孔位置如上图所示,
重要施工参数:
水泥采用42.5R及以上复合硅酸盐水泥,水灰比为1:
1,水压>
30MPa,旋喷压力>
22MPa。
通过对该四根桩缺陷部位进行声波透射法检测,结果显示均为合格,即均为II类桩,钻芯法检测结果为:
28天抗压强度>
30MPa,满足承载力要求。
5结语:
通过对高压旋喷桩处理缺陷的原理,施工工艺,施工特点,的详细分析,以及与几种常规处理缺陷桩的方法的比较,可以得出高压旋喷桩在处理缺陷桩(包括不合格桩)方面有着独一无二的优势;
但作为一门新工艺,经验和技术方面有待进一步在更多的工程实例中得到提升,比如外加剂的运用,地下水的排除。
待解决了这些难题,旋喷桩处理桩基缺陷这门技术将更加成熟,所以应大力推广这门新技术的应用和发展。
参考文献(References)
[1]JGJ106-2012建筑基桩检测技术规范