Application of High-pressure Grouting and Jet Grouting Technology in Defect Treatment of Pile Foundation
赵江涛 ZHAO Jiang-tao
（中铁一局集团广州分公司，广州 511400）
（Guangzhou Branch of China Railway First Group，Guangzhou 511400，China）
摘要：建设项目类型逐渐多样化，建设规模扩大，不同地区工程建设所选择的技术和工艺有所不同，部分工程项目可能出现类型多样的桩基缺陷，包括断桩、夹泥、混凝土离析等，无法满足地基承载力要求，埋下了一系列安全隐患。对于此类情况，可以实行高压注浆旋喷技术有效处理桩基缺陷，有助于进一步加固处理地基结构，提升处理效果，为工程整体质量和安全提供坚实保障。文章重点探究桩基缺陷处理中，了解钻孔施工工艺流程，分析桩基施工常见的质量问题，提出有效应对措施予以实践，进而了解高压注浆旋喷技术实际应用效果。
Abstract: The types of construction projects are gradually diversified and the scale of construction is expanding. The technologies and processes of engineering construction in different regions are different. Some engineering projects may have various types of pile foundation defects, including broken piles, mud clamping and concrete segregation, which cannot meet the requirements of foundation bearing capacity and buried a series of safety hazards. In this case, high-pressure grouting and jet grouting technology can be used to effectively deal with pile foundation defects, which is helpful to further strengthen the foundation structure, improve the treatment effect, and provide a solid guarantee for the overall quality and safety of the project. This paper focuses on the treatment of pile foundation defects, understands the drilling construction process, analyzes the common quality problems of pile foundation construction, and puts forward effective measures for practice, so as to understand the practical application effect of high-pressure grouting and jet grouting technology.
关键词：桩基缺陷；高压注浆旋喷技术；钻孔施工；承载力
Key words: pile foundation defects；high-pressure grouting and jet grouting technology；borehole construction；bearing capacity
中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2021）01-0151-02
0 引言
近年来基础建设越来越多，工程建设不发不断加快，在引入新技术、新材料和新工艺同时，对建设项目质量提出了新的要求。在建设项目中，桩基础广泛地应用到了工程施工中，本质上是承受上部荷载的载体。尤其是在一些覆盖层厚、地质情况复杂的钻孔桩基础，即便各环节技术要求较高，但后期成桩后仍然伴随着一系列的桩基缺陷，影响到工程整体质量。故此，应进一步加强桩基缺陷处理，并灵活运用高压注浆旋喷技术到实处，各环节全面监管控制，尽可能消除质量和安全问题，打造质量和效益并重的建设项目。
1 钻孔施工工艺流程分析
桩基施工前，需要充分了解区域实际情况，选择合适的钻孔施工工艺，按照相应流程进行作业。钻孔施工重点包括清孔、二次清孔及混凝土灌注相关内容，同时需要做好等强后的桩身质量完整性无损检测。具体环节如下：
①测量放线，做好施工前准备工作，工作面清理干净，确定桩位满足设计要求[1]。
②埋设护筒。通常情况下，护筒埋深2m到4m，且进入不透水层，遇遇特殊情况，可以适当加深确保钻孔和混凝土灌注活动顺利进行。保证护筒的中心竖直线和桩中心线重合，平面误差控制在50mm以内。
③钻机到位。钻机到位后，保证钻具中心、桩位中心点重合，偏差不超过20mm，保持钻机平稳牢固，避免后期钻进中出现偏移和沉陷[2]。
④护壁泥浆拌制和成孔，制作钢筋笼。依据相应配合比制作护壁泥浆，充分搅拌均匀。泥浆比重为1.15～1.30，钻进期间循序渐进，慢速钻进，钻头完全进入涂层后加速钻进，严格控制钻孔偏位。
⑤清孔。清孔进行二次清孔，在钻深和孔径符合要求后，进行第一次清孔，施工换浆方法进行。钢筋骨架和导管铺设在合适位置后，进行第二次清孔，在了解孔深、孔径参数基础上，基于正循环法进行，为后续灌浆质量提供保障。
⑥安放钢筋骨架。在钢筋骨架搬运和吊装期间，要对准孔位，避免碰撞孔壁出现变形情况，到达指定位置后立即固定。需要注意的是，在这个过程中，居中吊放钢筋骨架，入孔后使用钢丝绳固定，各项参数符合设计要求[3]。
⑦混凝土灌注。混凝土灌注中，可以选择钢质导管回顶法进行作业，使用法兰牢固连接导管接口，并使用橡胶垫和螺栓。混凝土灌注要具备较高的和易性，控制坍落度在180～220mm范围内。需要注意的是，灌注混凝土需要连续进行，不允许中断；严格控制孔内水头高度，导管埋深2～6m，动态调整导管埋深；灌注到钢筋骨架底部1m，适当的放缓混凝土灌注速度，到4m时恢复正常灌注速度[4]。
2 桩基质量常见问题的处理
2.1 桩基检测的质量分类及使用要求
常见的桩基施工中存在的质量问题，检测分为IV类，I类最好，II类可以满足施工要求，III类有缺陷需处理方可使用，但有些地方不允许处理，IV级严重缺陷，重新施工。
2.2 常见问题的处理方法
①桩基沉渣超标。在桩基施工中，应用高压注浆旋喷技术尽管效果可观，但是其中不可避免出现一系列问题。其中桩基沉渣超标问题较为常见，混凝土灌注前孔底沉渣并未充分清理干净，产生锅底状的沉渣。受到冲击力作用下，混凝土朝着四周扩散，与沉渣搅合后逐渐被灌注的混凝土覆盖，产生桩基缺陷。加之场地限制，泥浆并未得到充分净化，成孔后的清孔方法无法完全置换钻孔泥浆，钢筋安装时间长，二次清孔时沉淀后，无法充分清理干净孔底沉渣，出现沉渣超标的情况[5]。
对于此类问题，可以选择高压切割、清洗以及气举排渣等方法，有效处理桩基沉渣超标问题。使用压力28～30MPa大小的高压水流冲洗和切割缺陷位置，清洗桩基缺陷中的填充物和混凝土，基于气举将沉渣排出孔外。高压切割作业，使用取芯钻机、钻杆和高压喷嘴方式，发挥高压泵和喷嘴形成的高压水流，反复切割冲洗缺陷位置，钻机上下起落，实现全方位的切割和清洗。气举排渣过程中，引风机产生压缩空气，送入到孔洞中，同沉渣混合在一起形成混合气体，产生负压，可以将沉渣充分排出孔洞外；严格控制孔洞中接入的风管长度，大概为孔深2/3，交替进行气举和切割活动，水样静止24h并无沉淀，则说明沉渣符合要求[6]。
②桩底持力层承载力不足。在桩基施工中，可能受到客观因素影响，出现桩底持力层承载力不足的情况，这一问题直接影响到工程整体质量和安全。此类问题的出现，多是由于是公告中泥浆浓度较大，泥皮厚度随之增加，桩土间形成了隔离层，致使桩柱和土层之间摩擦力较大，一定程度上降低了桩身混凝土和周围土体黏结度和摩擦阻力。另外，成孔时间过长，桩柱周围土体结构松散，伴随着成孔时间的延长，应力松弛问题愈加明显，摩擦阻力下降。另外，二次清渣和桩身混凝土灌注存在时间差，孔洞中泥浆的部分沉渣持续沉淀，形成一定厚度的沉渣层，影响到桩底持力层承载力[7]。
对于此类问题，应在前期设计阶段做好地质勘察工作，保证设计方案契合地层结构。结合相关材料试验分析，结合桩底持力层性质来选择承载力较高的区域，如果是黏土土质，则要考量可能雨水软化，影响到桩底持力层承载力。所以，加强施工全过程控制，控制混凝土浇筑时间和成孔进尺速度，控制沉渣厚度和泥皮厚度。
③断桩（桩身中间有夹层）。断桩问题的出现，多是由于灌注桩上下段混凝土被隔离开，长此以往导致混凝土性质发生变化，或是损坏截面出现断桩问题。由于混凝土灌注时间较长，导管埋深过浅不符合要求，持续灌注混凝土会导致表面层冲破上升，表面覆盖和包裹，诱发断桩问题。另外，导管提升速度过快，导致混凝土卡管，无法持续高压旋喷注浆，多是抖动导管来降低导管中的混凝土，有泥浆混入，出现桩柱夹泥情况，长此以往则会出现断桩。如果灌注混凝土过程中，孔壁坍塌也可能造成断桩问题出现。通常情况下，断桩可以选择原位复桩方法进行处理，基于彻底清理断桩后，重新浇筑新桩，但是此种方法难度大、成本高、周期长。选择接桩方法，混凝土浇筑停止前拔出导管，确定混凝土位置，确定井点降水-开挖-20#素混凝土护壁，使用钢箍圈加固护壁。
3 高压注浆旋喷技术应用流程
3.1 施工准备
在施工前，做好准备工作，结合旋喷、注浆泥浆配比要求，水泥浆水比为0.4~0.6，采用42.5R水泥，加入微膨胀剂，28d强度在25MPa以上。导管埋设，选择?准89mm以上的钢管密封，使注浆导管伸入孔底。
3.2 旋喷桩帷幕施工
桩基缺陷处理中，对缺陷位置旋喷桩帷幕施工处理，对于承压水较大的底层，可能是混凝土灌注时承压水冲洗并未凝结的混凝土，诱发此类缺陷出现。在处理前，固化处理地层，缺陷周围设置高压旋喷桩帷幕，距离桩边0.3～0.5m，旋喷桩间距控制在0.5m，通过帷幕处理桩基缺陷。在这个工序后，进行高压切割、清洗和气举排渣，适合嵌入基岩桩底缺陷，其他位置则不允许选择高压切割清洗手段；气举排渣中，不允许风管扣在其他缺陷位置；同步记录钻孔排渣量，确定钻孔大小[8]。
3.3 高压旋喷桩
高压旋喷桩施工方法，主要是用于桩基地基承载力加固，结合施工需要，有不同的工艺类型，其中当属单管法和二重管法。单管法是在桩基底部侧面安装注浆管，使用特殊喷嘴埋设，基于高压泥浆泵喷射水泥浆，破坏缺陷土体，促使土体和泥浆充分搅拌混合，凝固后提升桩基土体承载力。二重管阀，在土层预定深度埋设二重注浆管，管底侧面同轴双重喷嘴，喷射高压浆和压缩空气，用于破坏桩基土体。浆液高速喷出后，在外环气流作用下增加破坏土体能量，可以形成规模较大的固结体，用于加固桩基。
4 结论
综上所述，在桩基缺陷处理中应用高压注浆旋喷技术，应明确技术要点所在，并分析具体施工中常见的问题，并寻求合理的处理措施予以处理，确保缺陷处理效果符合预期。同时，施工过程全面监管，做好各环节紧密结合，提升桩底持力层承载力，为后续工程施工活动安全有序进行奠定基础。
参考文献：
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[8]翁浩.浅谈桩基补强中高压旋喷注浆法结合静压注浆的应用[J].四川建材，2019，21（03）：127-128. |
