浅谈高压旋喷桩在处理桩基缺陷的应用

浅谈高压旋喷桩在处理桩基缺陷方面的应用

摘要：本文主要阐述了高压旋喷桩处理缺陷桩的原理、工艺；重点介绍喷浆过程中如何严格控

制水灰比的问题；论述了高压旋喷桩在处理桩基缺陷相比较传统方法的优点.

关键词：高压旋喷桩;缺陷桩；切割；清洗；注浆；水灰比 1 引言

重庆地区近年来引进机械成孔桩，逐渐淘汰人工挖孔桩,但由于该地区地形特点,高填方和地下水丰富地基随处可见，在此类地基开展机械成孔桩的可靠性低，塌孔严重，成渣较厚，清孔不彻底等一系列问题.采用超声方法检测,基桩经常出现上述问题和缺陷，导致基桩质量不合格.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。

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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；

［1］④水泵的排水量应为50~60L/min，泵压应为1。0～2.0MPa；

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。

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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。

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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：

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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 1 2 3 4 桩号 17 29 71 99 直线桩径 段L(mm） （mm) 900 1800 800 900 0 700 400 1800 扩底 直径（mm） 900 1800 900 900 浇筑日期 桩长（m） 16。02 16.84 15.00 15。90 年 2014 2014 2014 2014 月 1 1 2 1 日 25 21 23 25 设计砼强度 C30 C30 C30 C30 检测结果 桩底起有质量缺陷（m） 1.02 1。84 0.3 0。9 备注 15m以下 15m以下 14。7m以下 15m以下 IV IV III IV 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,

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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

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