1 引言
在公·桥梁建设中,桩基嵌岩桩已成为较为广泛的基础形式,由于桩基嵌入岩层中,单桩轴向允许承载力取决于桩基底处岩石的强度和嵌入岩层的深度,桩基的外力需要传至桩底岩层,因而对沉淀层厚度有严格要求。嵌岩桩的成孔有钻机成孔或人工挖孔,成桩的方式有水下灌注或空气灌注法。现就工作中所遇到的桩基采用挖孔水下灌注成桩时,由于施工工艺的操作不当,造成桩基底部沉淀层超厚,采用吹孔压浆进行补强处理的施工工艺进行介绍。
2 工程实践
2.1 工程介绍
大桥的上部结构为12×20m宽幅空心板,左右幅均为16.75m。设计标准为汽车-超20级,挂车-120,人群3.5KN/m�2,下部结构桥墩采用四柱墩,桩径φ1.5m,桩设计长度21m。桥台为肋式桥台,桩径φ1.2m,桩设计长度18m。桩基设计为嵌岩桩。
2.2 桩基施工与检测
由于地质勘察报告标识大桥桥址地质条件较好,综合分析后,决定采用人工挖孔的方法成孔。施工时天气干旱,地下渗水量小;但9�#-1桩基终孔后的天气连降暴雨,孔壁渗水量较大,只好3天后的暴雨停止空隙实践灌注混凝土桩;现场δ对终孔3天的桩基孔底再次清渣检查;但为了保证灌注质量,采用水下灌注混凝土的方法成桩。
成桩后经检测单λ超声波无破损检测发现9�#-1桩基底部波形异常,经分析认为可能是现场排水不畅,使挖孔堆弃于孔口的沉渣连同黄泥随暴雨由孔口流入桩基孔所致。
取芯后发现其底存在5cm左右的夹层,由沉渣和黄泥组成,结果显示整桩其他部分混凝土的均匀性、完整性、胶结性良好,对底部桩身芯样混凝土试件进行单轴向压强试验,显示抗压强度均满足设计强度等级的要求。
2.3 产生夹层的原因
为了解决缺陷的性质,认真分析其形成的原因,原来9�#-1桩基成孔后,天气晴好,孔内渗水量小,决定采用空气灌注法成桩。后由于连日暴雨,孔内渗水量较大,改用水下灌注混凝土法成桩。在现场排水不畅、降水量急骤增大的情况下,由于雨水将护壁台阶上的清孔沉渣及挖孔堆弃于孔口的沉渣连冲入孔底,形成软弱沉淀层。
3 处理方案
桩底软弱夹层的存在,大大降低嵌岩桩基的单桩承载力。为确保9�#-1桩的轴向允许承载力满足设计要求,对该桩桩底进行了补强处理。桩基补强的处理措施是清除底部软弱夹层后,压注高标号水泥砂浆,使桩基础
通过注入的水泥砂浆将荷载传递到基岩上,从而使桩基能满足单桩承载力的要求。
3.1 钻芯成孔
为清除底部的软弱夹层,采用吹孔压浆至桩基底部软弱层的办法进行补强处理。在原先9�#-1桩基随钻芯取样的1�#孔对称处又钻一个2�#孔,孔径为10cm。
3.2 清孔
将桩顶的浮浆、杂物清除,往孔内注满清水,做一个直径为6cm的钢管与空压机主管连接,在钢管的出气端做一个2cm的弯头,以便能在孔底横向吹孔。把空压机的出气管阀门开启,开始缓慢放气压,将吹气管从1�#孔内慢慢伸入桩基底部,边吹边加压,此时桩基底部沉渣物将随水流从孔内吹出,最后钢管伸到桩基底部,接上弯头转动钢管横吹,将沉渣物全部吹出,待吹出的水含砂少且较清时,可认为沉渣物已清除。
3.3 制备砂浆
所制备的水泥砂浆标号为30�#,高于桩基混凝土标号,砂浆具有一定的和易性、膨胀性,以保证混凝土密实且不离析,水灰比控制在0.4-0.45之间,使用425�#的硅酸盐水泥,在水泥浆中掺入了适量的膨胀剂和减水剂,制备水泥浆沁水率小于3%,拌和后3小时沁水率小于2%,不受约束自由膨胀率小于10%,稠度控制在14-18s之间。
为确保水泥砂浆的质量,对水泥砂浆要留取试样试验。
3.4 压浆
将压浆管放至2�#孔的底部,开动压浆泵压浆,水泥浆在1�#、2�#孔内同时上升,由于压力差水泥浆首先会从1�#孔压出,当水泥浆压至1�#孔口时,为保证孔内充满砂浆,待1�#孔口ð出原样砂浆时,堵塞1�#孔,这时缓缓提升压浆管,边拔边压。将压浆管提至2�#孔口时,保持一个稳压闷浆期,直至压浆泵自动停止压浆,同时封闭2�#孔。压浆过程应缓慢、均匀地进行,不得中断。
当时气温为25℃左右,压浆实践不易超过45min,在此期间水泥浆要连续搅动,以防止离析,如因时间过长而导致流动性降低,必须放弃,不得通过加水来增加水泥浆的流动性。
3.5 施工安全
施工操作过程中,施工工人应配戴眼镜。以防空压机以外吹伤眼睛。
4 处理效果
处理完成后7天,再次进行超声波检测,从结果中判断桩身完好,能满足使用性能。
5 注意事项
5.1 钻取压浆孔时要垂直,钻到孔底基岩面上,以便能彻底清孔和保证压浆的均匀性。
5.2 清孔时要从纵管与横管冲洗相结合,以确保桩基底部的沉渣杂合物能充分被冲出,清孔的程度是施工工艺关键所在。
5.3 水泥砂浆要掺加适当的膨胀剂和活性硅粉,以改善砂浆的固结强度和粘结性。
5.4 压浆时要始终保持压浆管在孔内混凝土面以下1m处,以防止水泥浆的断层。
6 结束语
吹孔压浆处理嵌岩桩底部沉渣物时一项技术性较强的工艺,施工过程中要仔细、耐心。正确使用吹孔压浆法能够有效处理嵌岩桩底部沉渣物,使桩基完全能够满足设计使用性能,到达设计承载力的要求,特别时这种施工工艺所具有的简易性、可靠性、低成本性,为处理类似问题提供了一个借鉴。
当然,处理后的桩底水泥砂浆与原混凝土因受施工工艺所限,难以避免存在薄弱界面。为避免缺陷桩的出现,在灌注混凝土桩身时应当注意操作、工艺、配合等,保证桩基灌注一次正常完成,防止桩基质量事故的发生。
参考文献
[1]交通部.公·桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)[S].北京:人民交通出版社.
[2]桂业昆.桥涵施工专项技术手册[M].北京:人民交通出版社.
[3]刘吉士.桥涵施工百问[M].北京:人民交通出版社