xx桩基缺陷处理方案.doc
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Xx工程桩基缺陷处理专项方案
一、桩基缺陷概况
Xx工程22#墩有桩径2.0m的灌注桩2根。
桩基声测和钻芯取样的结果表明2根桩均存在不同程度的缺陷，具体情况如下：
1、左线22#-1桩：
缺陷共2处，第一处缺陷位于桩顶以下6.800m-10.300m（标高-4.079m至-7.579m）处，桩身局部有颈缩，颈缩面积约占桩身截面积的1/3，颈缩高度约3.5m；第二处缺陷位于桩顶以下29.400m-33.896m（标高-26.624至-31.120m）处，缺陷类型为桩底沉渣过厚。
沉渣呈锥形分布，存在缺陷的面积约占桩身截面积的1/2，沉渣最大厚度为1.916m。
沉渣成分以砂砾为主，夹杂有少量粘性土。
第一处缺陷位于全风化花岗岩地层，该地层岩芯呈土状，风化剧烈，遇水易软化崩解；第二处缺陷总长4.496m，其中约0.256m长段位于强风化花岗岩，该地层岩芯以块状为主，岩石裂隙发育，风化强烈，岩质较硬；其余缺陷段位于中风化花岗岩地层，该地层岩芯呈长柱状，裂隙较发育，岩石硬。
2、左线22#-2桩：
缺陷共2处，第一处缺陷位于桩顶以下7.200m-11.450m（标高-4.424至-8.674m）处，桩身出现严重颈缩，颈缩面积约占桩身截面积的2/3；第二处缺陷位于桩顶以下32.200m-33.436m（标高-29.424m至30.600m）处，缺陷类型为桩底沉渣过厚。
沉渣呈锥形分布，沉渣最大厚度约1.236m，沉渣最小厚度约0.14m。
沉渣成分以砂砾为主，夹杂有少量粘性土。
第一处缺陷位于全风化花岗岩地层，该地层岩芯呈土状，风化剧烈，遇水易软化崩解；
第二处缺陷位于中风化花岗岩地层，该地层岩芯呈长柱状，裂隙较发育，岩石硬。
二、桩基质量事故原因分析
1、主要原因：
根据桩身缺陷位置、缺陷类型、夹渣（或沉渣）的性质及形状可推断，造成本次质量事故的主要原因有三个：
①、成孔过程中泥浆指标差（胶体率低、砂率高），清孔时清孔不彻底，砂率偏高；②、首盘封底用储料斗偏小，首灌混凝土方量过小，封底混凝土冲击力不足导致孔底沉渣不能彻底翻涌至混凝土上。
③、混凝土灌注过程中，拔管控制不够严格，造成导管埋深过浅甚至拔出混凝土面。
2、可能影响因素：
2.1、桩基在施工前进行了人工探孔，探孔深度达到10多米。
桩基旋挖前又进行了重新回填。
因旋挖成孔与原探孔孔位不可能完全重合且回填土稳定性和整体性差，导致钢筋笼下放、混凝土灌注过程中侧壁出现崩解、脱落现象。
2.2、混凝土灌注用导管在使用过程中密封性降低，施工时未及时发现。
由于导管漏水、漏气，降低了水下混凝土灌注质量。
三、桩基加固原因及加固方法选择
1、桩基加固原因：
由于我部施工管理不到位，造成以上桩基在施工过程中产生了质量缺陷。
按照广东xx公路公司的管理惯例本应进行返工。
但由于该桩位位于xx市市内且距离既有建筑物近（水平距离最短距离12m），如采用冲击钻孔成桩，一方面施工危及既有建筑物结构安全，另一方面施工过程中产生的噪音不能满足城市施工环境保护和文明施工的要求。
如采用人工挖孔方式成桩，一方面人工挖孔桩深度超出了xx市挖孔桩施工的限制深度，另一方面人工挖孔施工周期长，对工程工期有严重影响。
基于以上因素，我部建议采取加固补强的方法，对存在缺陷的桩基进行处理。
以确保既有建筑物结构安全，减少施工对周围环境影响的同时保证工程质量达到设计要求。
2、桩基加固方法选择：
我部计划根据桩基缺陷所处的不同位置分情况采取不同的加固方法：
第一、桩基桩底沉渣过厚缺陷，我部计划采用高压清水旋喷加气举联合清渣，然后采用压力注浆法补强。
选择该方法的主要原因：
①、桩基底部桩身为纯受压结构，对结构抗弯和抗剪切强度要求低，对结构抗压强度要求高，注浆补强能够保证加固后的桩身强度满足设计要求；②、桩基底部缺陷所处地层基本上为强风化或中风化花岗岩，岩石的整体性较好，受高压水流冲洗不会发生软化和崩塌，冲洗彻底，加固后不会留下质量隐患。
第二、桩基上部断桩或颈缩缺陷，我部计划采用人工挖孔的方式挖除缺陷部分及以上全部桩身混凝土及部分钢筋，然后采用干灌的方式进行接桩。
选择该方法的主要原因：
①、桩基上部桩身受力较为复杂，对结构抗压强度、抗弯强度、抗剪切强度均有较高的要求，采用其他处理方式不能够确保各种强度均能满足要求；②、桩基上部缺陷所处地层为全风化花岗岩，遇水宜软化和崩塌，采用其他处理方式不能够完全排除钢筋锈蚀、夹渣、颈缩的可能，其他加固方法质量风险加大；③、人工挖孔后干灌混凝土有利于保证钢筋接长质量和混凝土接合面的连接强度，加固后桩基质量有保证；④、桩基上部缺陷均在桩顶以下12m范围以内，能够满足xx市对人工挖孔桩施工深度的要求，施工较安全。
四、高压注浆法处理桩基桩底沉渣过厚缺陷的施工工艺及技术措施
1、桩底沉渣加固施工工艺流程：
补钻注浆孔→高压旋喷冲切→气举清渣→埋设井口管→配浆及压力注浆
2、注浆孔位布置：
为了确保桩底沉渣清洗彻底，不留质量隐患。
注浆孔位设置做到孔位布置均匀，数量适当。
本工程桩基直径为2m，我部计划分两层布设8个注浆孔位。
第一层位于桩基检测取芯孔处，在充分利用桩检取芯孔的同时补钻1个注浆孔。
第二层位于桩基检测取芯孔与桩基外壁之间1/2处。
第一层注浆孔与第二层注浆孔呈梅花形布置。
孔位布置示意图如图1所示：
图1、注浆孔位布置示意图
3、钻孔：
钻孔采用XY-1油压钻机，金刚石组合钻具钻孔。
钻孔直径为φ91-110mm，垂直度小于0.5%，钻孔深度超过处理部位1m。
钻孔时应注意：
当钻孔至上部颈缩或断桩缺陷部位时，应停止钻进。
采用低标号水泥通过注浆的方法使缺陷处的软弱夹层稳定。
一方面避免钻进过程中发生卡钻，另一方面防止冲洗下部的过程中，上部缺陷处的软弱夹层崩塌影响冲洗效果。
4、高压清水切割：
全部注浆孔钻孔完成后，将带有合金喷射器的组合钻具通过钻机下放至桩底缺陷部位。
利用高压注浆泵喷射高压清水对桩底缺陷部位逐孔进行高压切割清洗。
清洗时泵送压力控制在25~28MPa左右，送水量控制在80L/min左右，提升和下落的速度控制在15~20cm/min，喷头旋转速度控制在18r/min。
每个孔位高压切割清洗需反复多次，通过高压水流使桩身缺陷部位的较弱桩身及桩底沉渣彻底与桩身剥离。
高压切割清洗至返出水为清水方可清洗下一孔位。
5、气举清渣：
在高压切割清洗的同时，利用相互连通的孔位采用空压机气举反循环进行清渣。
空压机送气量控制在2.0m3/min，压力控制在0.8MPa。
清渣直至无明显浮渣，返出水为清水为止。
6、埋设井口管：
在注浆孔孔口埋设井口管作为压力注浆的注浆孔和排气孔。
井口管采用钢管，钢管上加焊钢筋，采用15cm厚水泥砂浆植埋固定。
井口管必须保证在5MPa压力下不出现渗漏现象。
7、配制浆液及压力注浆：
浆液采用高强度水泥净浆。
浆液拌制时先采用计量器具对加水容器或送水泵的送水量进行计量。
拌制时严格采用计量好的容器控制水泥用量和用水量，确保水灰比准确。
注浆时，先用造浆桶造配置水灰比为0.5左右的水泥浆，分别对各孔桩底缺陷进行注浆及旋喷注浆。
注浆至各孔返出的浆与送入的浆液基本一致后，配置水灰比为0.4左右的浓水泥浆采用反推法换浆。
待各孔内返出浆液均为浓浆为止。
旋喷注浆压力控制在15-20MPa，提升速度控制在15cm/min，旋转速度控制在18r/min。
每孔桩底缺陷上下反复旋喷几遍，并且各孔交替进行二至三次，同时各孔分别注压浓浆，以保证补强后浆体强度。
以上工序完成后，关闭井口管阀门。
用浓（水灰比0.4）浆向孔内进行补压，以增加密实度。
压力控制在2MPa左右，稳压20分钟即可。
8、施工主要设备投入计划：
表1、施工设备投入计划表
序号
名称
型号
数量
备注
1
油压钻机
XY-1
2台
2
泥浆泵
BW150
1台
3
旋喷钻机
—
1台
4
高压泥浆泵
ZJB45
1台
5
灰浆搅拌机
—
2套
6
空压机
3.0m3/min
1台
7
合金喷射器
—
若干
五、人工挖孔清除法处理桩基上部断桩或颈缩缺陷施工工艺及技术措施
1、人工挖孔清除法施工工艺简介
根据本工程工程地质条件和桩检结果，我部确定采用如下方法清除桩身上部缺陷并重新接桩恢复桩身达到设计要求：
①、桩身上部混凝土清除采用静力爆破法，缺陷部位及以下0.5m采用风镐凿除；②、护壁采用钢筋混凝土护壁，渗水较大处添加适量速凝剂，其余部位采用C20混凝土；③、接桩采用干灌法浇筑桩身混凝土，桩身钢筋按照规范进行接头处理。
2、人工挖孔清除法施工工艺流程
人工挖孔清除法施工工艺流程详见第6页：
图2、人工挖孔清除法施工工艺流程图
3、施工准备
施工前应做好如下准备工作：
3.1、桩基上部缺陷处理计划在桩底缺陷处理完成后进行，因此首先对桩基底部缺陷处理完成确认合格后方可进行下道工序。
3.2、桩基上部缺陷处理前，需由业主、设计、监理、施工等单位对处理方案进行讨论和优化，并确定上部缺陷处理深度。
3.3、以批准的施工方案为依据对施工人员进行质量和安全技术交底。
4、井口护圈施工
井口护圈既作为护壁的一部分同时还起到防止地面重物和地表积水进入孔内的作用,应优先进行施工，以确保施工安全，改善作业条件。
井口护圈与护壁一样采用钢筋混凝土结构。
地面以上部分护圈结构厚度为20cm，采用上下同厚形式。
护圈顶面高出地下水位0.3m。
地面以下部分与护壁结构相同。
上口厚15cm，下口厚7cm，呈梯形。
整个护圈高度为1m。
护圈结构图如图3：
静力爆破法和风镐凿除法分段清除原桩身
绑扎护壁钢筋
制作护壁钢筋
施工准备
放线、定桩位
挖井口护壁土方
绑扎孔口护壁钢筋及支模
灌注第一节护壁混凝土
测量放线
安装防护照明起吊等设施
制作护壁钢筋制作护壁模型
拌制护壁混凝土
灌注护壁混凝土
挖除至缺陷部位以下0.5m终孔并确认
校核桩孔垂直度和直径
拌制护壁混凝土
安装护壁模型
放线检测桩身截面
吊放钢筋笼
钢筋检测
制作钢筋笼
成桩后达到重新检测
干灌法灌注新桩身混凝土
图2、人工挖孔清除法施工工艺流程图
图3、护圈结构图
护圈施工前先采用水泵先排除基坑内积水，在护圈施工完成前连续不间断排水直至护圈混凝土浇筑完成。
护圈内桩身及土方挖除的顺序及施工方法为：
①、火焰切割桩基外露钢筋；②、采用静力爆破法破裂桩身混凝土；③、采用风炮凿除垫层混凝土；④采用人工开挖为主，风炮为辅的方法挖除桩身混凝土及护圈范围内土方。
在挖除混凝土和土方的同时，适时割除桩身钢筋以便于开挖。
护圈土方开挖完成后，支立内外侧模板。
护圈内模与护壁模板相同。
外膜采用简易钢模板。
模板安装完成后检查模板中心线与桩中心线之间的偏差，偏差在容许范围内方可安放钢筋笼并浇筑护圈混凝土。
护圈混凝土采用人工现场拌合，拌合时保证配合比准确。
混凝土随拌随用、用多少拌多少。
护圈混凝土浇筑采用分层浇筑的方法，边浇筑边振捣以确保混凝土的密实度，防止渗漏。
护圈混凝土强度达到2.5MPa以上方可拆除模板。
待混凝土表面干燥后，由专业测量人员放出桩基中心线，并在护圈上做出明显标记，以作为后续护壁施工的基准。
5、搭设施工平台、安装相关设施
因桩基检测前已开挖了承台基坑并浇筑了承台垫层混凝土，导致人工挖孔法施工时废渣清理和外运的施工难度增大。
为了方便人工挖孔施工时废渣外运，我部计划在桩位上方搭设与地面同高的施工平台。
施工平台与原地面之间搭设运输便道连通。
施工平台及运输通道采用建筑钢管支架搭设，支架上部铺设方木及模板。
施工平台及运输便道搭设完成后，安装废渣吊
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