利用静压桩机修复钻孔灌注桩质量缺陷的施工技术_尧在雨.pdf

2020年第9期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-07-10 第一作者简介 尧在雨 （1964-） ， 男 （汉族） ， 江西瑞金人， 高级工程师， 现从事岩土工程工作。 利用静压桩机修复钻孔灌注桩质量缺陷的施工技术 尧在雨*， 周伏萍， 邹明 江西省地质工程公司， 江西 南昌 330029 摘要 针对由于各种原因导致钻孔灌注桩桩端未达到设计持力层， 从而影响了桩基础承载力不能 满足设计要求的情况。采用静压桩机对持力层未达到设计要求的桩基进行复压， 经过复压后的桩基 础可以满足设计要求， 成功地修复了质量缺陷。结合修复某工程桩基础质量缺陷的案例， 对修复的 工艺方法、 控制节点进行了全面阐述。 关键词 钻孔灌注桩； 质量缺陷修复； 静压桩机 ； 荷载 ； 荷载时长 中图分类号 U443.15 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202009-0001-03 静压桩法施工是通过静力压桩机的压桩机构以压 桩机自重和机架上的配重提供反力而将预制桩压入土 中的沉桩工艺。在钻孔灌注桩施工过程中， 如果出现 个别钻孔灌注桩承载力不符合设计要求， 一般采用补 桩或注浆加固措施进行处理。但如果由于施工时对图 纸没有认真分析理解或对孔底岩样的判别出现误判情 况， 而造成大面积钻孔灌注桩承载力不符合设计要求 的现象， 一般采取的处理措施是降低建筑物高度或大 面积进行加桩补桩处理， 从而造成降低经济效益， 对社 会影响也非常大。采用静压桩机对持力层未达到设计 要求的桩基进行复压， 经过复压后的桩基础可以满足 设计要求。 1项目概况 1.1工程地质条件 场地土层自上而下为 ①素填土、 ②粉质粘土、 ③ 全风化凝灰熔岩、 ④强风化凝灰熔岩I、 ⑤强风化凝灰 熔岩Ⅱ、 ⑥中风化凝灰熔岩。 1.2桩基础设计要求 基础采用直径800mm的冲孔灌注桩基础， 桩身混 凝土强度C35， 桩端持力层为⑤强风化凝灰熔岩Ⅱ， 单 桩竖向承载力特征值为4100kN， 有效桩长约6～22m； 1楼设计桩数85根， 2楼设计桩数84根， 两栋楼共计设 计桩数169根。采用冲击钻孔灌注桩施工工艺。 1.3桩基质量检测情况 1.3.1静载试验结果 1楼、 2楼桩基础施工完成后， 1楼、 2楼各选择3 根桩共6根桩进行了静载试验， 其中 2楼30桩静载试 验 不 能 满 足 要 求 单 桩 竖 向 抗 压 极 限 承 载 力 为 3280kN） ， 只有设计值的40； 其余5根均满足设计要 求。 1.3.2取芯检测结果 对1楼取芯检测桩数8根， 对2楼取芯桩数11根， 共取芯19根。结果显示1楼有4根桩持力层为④强风 化凝灰熔岩I， 与设计要求的持力层不符； 2楼有5根桩 持力层为④强风化凝灰熔岩I， 与设计要求的持力层不 符； 其余10根桩取芯显示持力层符合设计要求。 1.3.3持力层与设计要求相符性 静载检测的6根桩中， 不合格的2楼30桩取芯结 果显示持力层为④强风化凝灰熔岩I， 与设计要求的持 力层不符； 其它5根静载合格的桩中有2根桩进行了取 芯检测， 取芯结果显示持力层与设计要求相符⑤强风 化灰熔岩II。 1.3.4桩身完整性 对桩号为 1、 2、 5、 6、 13、 14、 25、 30、 31、 33、 81、 84的12根桩分别进行桩身砼钻孔取芯， 各受检桩 桩长、 沉渣厚度、 桩身完整性类别、 桩端持力层性状详 见表1。 2常见的桩基质量缺陷的修复方案 岩土工程 1 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 目前对没有达到设计承载力要求的桩基处理办法 及特点主要有以下几点。 2.1单桩竖向极限承载力标准值 对单桩而言， 单桩竖向极限承载力标准值与土的 物理指标相关， 即 QukQskQpku∑qsikliqpkAp 式中Quk竖向极限承载力标准值； ul桩的侧面积； A桩的截面积； qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值； qpk极限端阻力标准值。 2.1.1单桩端承摩擦桩型桩基质量缺陷的修复 其桩的承载力是以桩的桩端阻力为主、 侧摩阻力 为辅的桩基础。只有桩进入持力层， 桩的承载力才能 满足设计要求， 送桩进持力层法， 把已成桩的灌注桩视 同管桩， 利用静压桩机或锤击打入送桩法。 2.1.2单桩摩擦桩型桩基质量缺陷的修复 其桩的承载力是以桩的侧摩阻力为主的桩基础。 釆用桩底注浆加固技术或增加桩的有效长度， 进而增 加桩的承载力。 2.2补桩 增加桩的数量， 俗称补桩。就是根据建筑物总的 承载力要求或局部结构对承载力要求， 结合场地条件 增加桩的数量。 3桩基质量缺陷的修复方案比较 本工程桩基类型属于典型的端承摩擦桩， 对于桩 基承载力低于设计值的质量缺陷的修复途径只有桩端 进入持力层或增加桩的数量。 3.1静压桩机送桩法 3.1.1场地要求 由于静压桩机设备比较庞大， 单机占地面积近 100m2， 高度近20m， 压块及设备自重近1000t， 因此对 场地要求较严格。静压桩机送桩必须处理施工现场架 空 （高压线） 和地下障碍物， 架空高压线距离压桩机不 得小于10m； 场地表面应平整， 排水应畅通， 并满足施 （压） 桩机所需要的地面承载力。 3.1.2压桩顺序要求 测定桩位， 确定施压桩顺序。一现场地质勘察报 告， 桩基平面尺寸、 桩集程度及深度， 桩机移动方便等 决定 （压） 桩顺序， 对群桩基础先由中间向外方。 3.1.3单桩设计承载力限制 目前我国现有的静压桩机最大压力在1200t左 右， 因此单桩设计承载力极限标准值不能大于1200t。 3.1.4工期短且可控 在场地条件允许的情况下可以调用多台 （套） 设备 进场施工。单机每天可以完成10根以上。 3.1.5成本低且安全质量有保障 根据目前的市场价格每根桩的施工成本不到1000 元， 成本费直接并且变化因素基本没有。质量控制直 观， 在满足荷载时控制其压载时长即可。 桩号 1 2 5 6 13 14 25 30 31 33 81 84 桩身完整性 I类桩 I类桩 I类桩 I类桩 I类桩 I类桩 I类桩 I类桩 I类桩 I类桩 I类桩 桩沉渣 无沉渣 无沉渣 无沉渣 无沉渣 无沉渣 无沉渣 无沉渣 无沉渣 无沉渣 无沉渣 无沉渣 持力层性状 砂土状强风化 碎块状强风化 碎块状强风化 碎块状强风化 碎块状强风化 碎块状强风化 砂土状强风化 碎块状强风化 砂土状强风化 砂土状强风化 碎块状强风化 评定结果 不满足设计要求 满足设计要求 满足设计要求 满足设计要求 满足设计要求 满足设计要求 不满足设计要求 满足设计要求 不满足设计要求 不满足设计要求 满足设计要求 备注 取芯偏 出 静载不合格 表1受检桩成桩质量评定表 2 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 3.2锤击打入送桩法 除了静压桩机对场地和承载力的限制条件外， 由 于其高噪音和对环境的污染， 不适合选择锤击打入送 桩法。 3.3补桩法 增加桩的数量， 俗称补桩法。通常情况下， 根据 30桩的极限承载力的检测报告结果， 其值仅为设计值 的40。设计总的承载力极限标准值为138580t， 从极 端的情况看需要补充承载力极限标准值83148t。按设 计要求需要补桩近100根。平均桩长按15计算， 每根 桩理论混凝土量8m3左右， 成本在12000元左右。整个 工程补桩成本120万元左右。其损失巨大。 4工艺流程及质量控制节点 4.1工艺流程 在正式对桩基修复之前进行试压， 先对与修复桩 径最接近的管桩进行试压， 取得各项施工参数， 这些参 数包括不同地层的压入速度、 挤土效应及释放效果、 终 压荷载、 以及合理选择静压桩机机型设备。 桩基质量缺陷的修复工艺流程为 场地平整→桩 头修整→调整静压桩机→复压→持荷复压→终压→桩 头修复。 4.2质量控制节点 4.2.1桩头修整 对拟修复的桩桩头凿去浮浆层并进入新鲜混凝土 面20～30cm。同时保持桩头截面平整及水平。 4.2.2桩位与静压桩机桩身位置的关系 拟修复桩桩中心点与静压桩机压桩台送桩器中心 点对中， 同时拟修复桩的桩轴线与静压桩机压桩台送 桩器的轴线平行， 避免对拟修复桩桩身的剪切破坏。 4.2.3防止挤土效应对周围桩的破坏 为减少挤土效应对周围桩的破坏， 一定要控制单 桩压入的速度， 压入速度保持试桩速度60， 使挤土效 应应力得到缓慢的释放。 4.2.4静压桩机施工间距及施工时差控制 在本工程由于桩的直径较小且桩深较浅 （最深桩 小于30m） ， 施工的安全距离在6m左右， 也就是说两台 静压桩机同时施工时距离不小于6m。错时施工时安 全距离不小于3m。 4.3终压荷载和持荷时长控制 终压荷载必须大于或等于拟修复桩的设计极限承 载力标准值。持荷时长不得少于10min。并同时密切 关注观察持荷时桩的压入状况。 4.4桩头修复 把桩头的杂物清除掉， 并且清水冲洗干净。加长 10d连接主筋， 加密箍筋。下沉与桩头直径相当的钢护 筒， 钢护筒进入桩头下部不少于30cm后固定。浇注高 于桩身混凝土强度一个等级的混凝土， 并予以养护。 5应用效果 （1） 采用静压桩机对冲孔桩进行复压的处理方案 经过专家评审合理可行。 （2） 利用静压桩机对静载试验合格的5根桩以外的 其它164根冲孔桩全数进行复压， 经修复钻孔灌注桩质 量经检测完全满足设计要求。 6结论 这种釆用静压桩机对修复钻孔灌注桩质量缺陷的 方法具有工期短、 成本低、 安全可靠的特点。值得在类 似情况下推广应用。应当指出用静压桩机修复有缺陷 的钻孔灌注桩质量具有一定的局限性， 不宜于对大于 设计极限承载力 1200t 以上的桩基、 压入深度大于 1.5m、 桩间距过小的工程， 需要釆用别的办法解决。 参考文献 [1]张忠苗.桩基工程[M].北京 中国建筑工业出版社， 2007. [2] 桩基工程手册 编写委员会.桩基工程手册[M].北京 中国 建筑工业出版社， 1995. [3]胡红梅.某工程静压预应力管桩施工异常情况分析及处理 [J].福建地质， 20093） . [4]吴明， 等.某高层建筑桩基事故分析及加固处理措施研究[J]. 施工技术,201416. [5]杨子龙， 等.浅析建筑高层预应力管桩施工[J].科技资讯， 2011 （7） . [6]曹立峰.高层建筑静压桩施工及质量控制[J].建筑工人， 2015 （7） . 3 ChaoXing