段频
广东鸿高建设集团有限公司523000
摘要：本文主要通过实例来分析钻孔灌注桩缺陷处理方法及探讨
关键词：钻孔桩；缺陷；处理方法
1．前言
随着钻孔桩施工技术水平的提高和钻孔机械的发展，钻孔桩的桩径和桩长有了更大空间。钻孔桩由于具有施工简单、噪声小、承载力高、适应种类地质等优点，已成为应用最广泛的基础形式之一。
然而由于钻孔桩基础属地下隐蔽工程，施工工序多，工艺流程相互衔接紧密，环环相扣，中间停顿时间不宜过长；主要工序的施工过程都在水下及地下进行，不便监视；影响施工正常进行和施工质量的因素多，难以全部预见。因此不可避免会出现各种事故和缺陷。成孔过程中易出现塌孔、扩孔、缩孔、埋钻等事故；成桩过程（主要是灌注桩身水下混凝土）中易出现导管进水、卡管、塌孔、埋管、钢筋笼上浮等事故；成桩后易出现桩身缩径、夹泥、断桩和沉碴过厚等质量缺陷。
本文主要对成孔和成桩过程由各种事故导致的缺陷桩的处理方法进行探讨。
2．钻孔灌注桩缺陷桩的处理方法
钻孔灌注缺陷桩是指桩身出现断桩、缩径、混凝土离析、夹泥、桩底沉碴过厚等质量缺陷，或由于桩周和桩底的工程地质条件不能满足设计承载力要求从而导致单桩承载力不能满足设计要求。常用的处理方法有四种：
①加桩补桩法：完全废弃旧桩，采用加桩（在旧桩附近采用挑扁担梁法对称增加2根桩或其它形式加桩）或加大承台面积法，来满足设计承载力要求。这种方法施工较简单、最为可靠，但增加工程量、施工成本较高，且改变结构外观，需作变更设计，一般适用于有严重缺陷的桩。
②注浆补强法：通过钻孔，对桩周、桩底或缺陷部位注浆（包括静压注浆和高压喷射注浆），提高单桩承载力。适应于桩身混凝土严重蜂窝，离析，松散，强度不够及桩长不足，桩底沉渣过厚等事故，常用高压注浆法来处理。
③开挖接桩法：采取措施围护止水后，桩内抽水人工开挖至缺陷位置，凿除缺陷混凝土后，接桩灌注混凝土。适用于桩身缺陷位置较浅、地下水位低或地质情况较好的缺陷桩。本方法的关键是围护止水，根据围护的方法不同又可分成几种：打入钢护筒法（用钢护筒围护）、挖孔桩法（护壁混凝土围护）、空心桩压浆法（适用于大直径桩）、钻孔法（利用桩身混凝土自围护，用钻机钻小孔，再扩孔，人工清凿）等。
④综合处理法：先采用注浆法加固桩周土体，并起到一定的止水作用，再采用开挖接桩法来处理钻孔桩缺陷。
3．钻孔灌注桩缺陷桩的处理实例
3．1打入钢护筒法处理断桩
某公路桥梁钻孔桩桩径150cm，桩长28m，地质情况为亚粘土和砂砾土互层，采用反循环钻孔，孔桩由于清孔不彻底，在混凝土灌注过程中，随着浇注面的上升，混凝土灌注压力减小，混凝土面上的泥浆沉积层增厚灌注阻力增大，在浇注至离地面7m处由于阻力大浇注速度慢，造成混凝土滞留时间长，混凝土和易性差造成卡管，最后中断灌注混凝土造成断桩。
根据该桩施工记录和超声波检测结果断定断桩位置距桩顶8m，下部20m长的水下混凝土质量合格可以利用。经过分析研究后采用打入钢护筒法处理断桩。先制作2节长4.5m、直径180cm的钢护筒，用打桩机将护筒打入到断桩以下1m位置。抽水后人工挖掘清理护筒内砂砾土和淤泥至断桩下50cm，用混凝土将钢护筒与桩身空隙封底，3天后清凿桩头，将钢筋笼、护筒底、护筒壁清洗干净，用串筒灌注接桩混凝土。
3．2钻孔法处理断桩
某公路桥梁钻孔桩设计桩径1.5m、桩长22m。地质情况为薄淤泥层、砾砾土层和亚粘土层。在钻孔和混凝土灌注过程中均顺利无异常现象。进行超声波检测发现3#声测管声波异常，在3#声测管旁钻取105mm芯样，发现7~7.5m段无成型芯样，为散碎砾石。因此推断在距地面7~7.5m段2/3桩截面范围内可能存在泥砾夹层，并决定采用钻孔法来处理夹层。
先用钻机在钻孔桩中心钻105mm孔，孔深8.5m（比夹层底面深1m），然后逐渐扩孔为60cm，人工下井清凿夹层后，灌注高一标号混凝土。
3．3用挖孔桩法处理断桩
某桥梁钻孔桩在灌注混凝土过程中由于各种原因中断灌注，造成断桩，此时可将导管拔出，在桩孔内用砂土回填至护筒脚以上1.5m左右。然后采用挖孔桩开挖技术，在护壁混凝土的围护下开挖直至断桩处。护壁混凝土厚度应能包裹原钢筋笼钢筋（如桩径过小，挖土不便时，可逐段割去钢筋笼，等全部开挖后再放新钢筋笼，与原钢筋笼焊成整体）。开挖至断桩处后，清理断桩处表面、凿毛，然后再浇注混凝土成桩。本方法最适宜孔内渗水时小、断桩位置较高的情况。对于渗水量大时，可以辅以桩周注浆等措施。
3．4用空心桩压浆技术处理断桩
某环城高速公路立交桥钻孔桩桩径为1.8m、桩长14m。某桩在灌注水下混凝土时，因导管渗、漏水和混凝土卡管，产生导管阻塞脱水现象，继续灌注会产生隔离断层，因而中断成桩施工。通过反复研究后采用空心桩的钢内模预埋骨料压浆混凝土的技术来处理。
先在断层以上立φ100cm可拆式钢内模。在内模外侧与孔壁之间埋设压浆管后，填细砂垫层厚1m，再填大于4cm的卵石至桩顶。先压水清洗，再压水泥浆。待水泥浆硬化后抽干内模内的水，人工下到孔底清理凿毛。最后拆除钢内模，再用钢筋混凝土填心处理为实心桩。
3．5用桩底注浆法处理嵌岩桩沉渣超标
某桥梁钻孔桩桩径为1.2m、桩长28m，为嵌岩桩。经小应变检测，发现桩尖有夹层，后经100%抽芯检查，发现桩长与设计一致、桩身混凝土完整、质量良好、强度满足要求，但桩底沉碴厚度达39.8cm，沉碴中50%为亚粘土，50%为小碎石。
根据该桩沉碴超标的情况，采用桩底注浆的方法来处理。首先用φ25mm小钢管（长29m左右）插入φ105mm的抽芯孔内，钢管底部出口封闭，在距底部5cm处对称钻6mm小孔两个，用高压泵将16MPa的水经钢管压入孔底射出，把沉碴中的亚粘土冲松、冲散并随水排出孔外，排出清水后，将钢管旋转90°再压水，全部排出水均为清水后，再适当提高钢管，重复压水直至将40cm厚沉碴内的亚粘土全部清洗干净。然后把孔内水用高压风吹干净，并在孔内插入3根φ25mm螺纹钢筋，再通过钢管压注水泥浆，直至孔口排出浓浆为止。
3．6用桩底注浆法处理桩基承载力不足
某公路立交桥钻孔桩设计桩径为1.2m、桩长15m，桩基设计最大承载力2600kPa，为嵌岩桩，持力层为微风化泥岩。由于征地拆迁影响工期，经设计和监理同意后采用人工挖孔施工。施工完后经小应变检测，桩底持力层存在问题，经抽芯检查，桩身满足设计及规范要求，桩底无沉碴，桩长符合要求，但桩底持力层为弱风化泥岩，不满足设计要求（桩底以下1.5m才到微风化岩）。究其原因是桩底岩性判断有误。
通过对桩侧摩阻力和桩周摩阻力计算，得出单桩承载力为2350kPa，为设计的90%。计算的单桩沉降量能够满足设计及使用要求。根据桩底岩层裂隙发育，地下水较弱的地质水文条件以及桩基承载力相差不大，决定采用桩底压浆来提高桩基承载力这一经济合理、工期最短、质量易保证的方案。
加固段长度为桩底下2m（进入微风化岩0.5m），对于1.2m桩基设3个压浆孔即可，注浆压力取1.3MPa，注浆量经计算确定为0.17m3。采用φ100mm地质钻机钻孔，成孔后用高压（约2MPa）清水冲洗孔内杂质直至孔内混水变清，然后采用柱塞式压浆泵注浆，浆液采用水灰比为0.75：1的纯水泥浆，初始压力控制在0.2~0.4MPa，稳压时注浆压力控制在1.3MPa，稳压时间约25~30min。
桩底注浆加固后，经超声波检测，桩底承载力满足设计要求。
3．7高压喷射注浆法处理缩径桩
某桥梁钻孔桩地质情况为淤泥质粘土、粉砂、中砂层，含水量高，该桩在下钢筋笼清孔后，由于混凝土未能及时供应，2天后才灌注桩身砼。在用超声波法对桩基进行检测时，发现桩局部夹泥、缩径。经过仔细分析，产生缩径原因是由于灌注混凝土不及时，淤泥由于内部应力释放而向孔内膨胀变形。经研究，先采用粉喷桩对桩外侧防渗止水，然后在桩内钻孔后采用高压喷射注浆的方案来处理。先用φ50cm粉喷桩对缩径侧的桩周进行防渗堵水，然后在桩内缩径断面上钻4个φ70mm孔，孔深超过缩径处一定深度。分别在2个孔内布置高压射流，从另外2个孔观察返水状态，待清水流出后，再从另2个孔位进行高压注水，彻底清洗缩径内淤泥。为确保修补混凝土与原桩混凝土的良好传力，每个孔内插入2根φ22mm螺纹钢筋（进入完好混凝土50cm）。最后将压浆管安装在1、3号孔内进行压浆，注浆压力不小于5MPa，直到2、4号孔有较好水泥浆流出即可停止压浆。
3．8钻孔桩塌孔埋钻事故的处理
某大桥19号主墩基础由32根φ2m钻孔桩组成。桩位地质为粘土、中粗砂、细砂、全风化、强风化、中风化和微风化花岗岩层。中粗砂层受上下游吸砂船吸砂扰动易形成流砂，持力层中、微风化岩层的倾斜角大。12号桩在施工期间，因基岩倾斜角大，钻机导向较差，在钻进过程中，钻孔发生偏斜，在钻头嵌入基岩约11米深时，砂层坍塌，产生埋钻事故。经多方努力，无法从孔内取出钻头。经钻探确定，埋钻后孔内除钻头高度及埋砂厚度外，孔内仍有6m以上的嵌岩深度。经过方案比选，决定采用旋喷加固处理方案：先灌注孔内埋砂以上部分桩身混凝土，砂层以下采用旋喷压浆固结，最后在桩周施工旋喷桩，加大桩身截面。加固处理过程如下：
在钻孔内放置钢筋笼至孔内砂层顶面标高，灌注水下混凝土至桩顶。从桩顶用地质钻机钻孔11个，直至钻头底。其中有5个孔穿过钻头，6个孔从孔侧钻头边下到孔底。对11个孔用高压水洗孔后对塌孔部位进行旋喷压浆5次。第一次旋喷时掺入速凝剂，使浆液速凝，堵住岩体间裂隙，使后几次处理时浆液不流失。然后在孔内放入1根φ32mm螺纹钢筋至孔底，压浆封孔。为了提高桩基承载力，最后在桩四周施工旋喷桩11根，加大桩身截面，提高侧摩阻力。
施工完后，钻孔取芯检查，孔内砂浆饱满、密实，完全将钻头包裹紧密，没发现有空洞或夹泥夹砂，桩基达到设计要求，可以使用。
4．总结
钻孔桩施工过程中，灌注水下混凝土是成桩的关键工序，是最容易发生事故的工序，因此灌注过程中应分工明确，密切配合，统一指挥，做到快速、连续施工，防止发生质量事故。施工过程中应作好完整的施工记录，出现事故后便于查出原因。一旦事故发生，应立即和设计、监理和建设单位一起分析事故原因，依据缺陷类型和不同的工程地质水文条件，进行设计计算，经技术经济对比分析后，选择合理的处理方法和处理方案进行补救。对于确实存在缺陷的钻孔桩，应尽可能设法补强，不宜轻易废弃，造成过多的损失。处理方案要求安全可靠、经济合理、工期短、方法可靠、施工方便。各种处理方法可以单独使用，也可将各种方法综合利用，以达到更好的处理效果。经过补救和补强的桩必须作认真的检验，确认合格后方可使用。对于补强后的桩质量极差，确实无法利用，应与设计单位研究采用补桩或其它措施。
参考文献：
[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ010-2000）
[2]公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
[3]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003J256-2003）