规院技术丨旋挖成孔灌注桩沉渣过厚的处理措施探讨

     旋挖成孔灌注桩施工工艺具有成孔效率高、环境污染小、安全性能高、工期短、操作灵活及地层适用性强等优点，已逐渐成为钻孔灌注桩的主要施工工艺。在住建部发布公告（2021年第214号）之后，人工挖孔桩受到限制，选择旋挖成孔的企业越来越多。同时，桩基施工质量问题也频频发生，尤其是桩底沉渣过厚的问题屡见不鲜。根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)第6.3.9条要求，对端承型桩，孔底沉渣厚度不应大于50mm。本文根据工程实例，探讨旋挖成孔灌注桩施工工艺出现的孔底沉渣过厚问题的处理措施。

    拟建某工程位于铜仁市，为钢筋混凝土结构，基础的形式采用旋挖成孔灌注桩，设计桩径主要为1200mm，最小900mm，最大为1500mm，孔桩设计采用C25混凝土，钢筋笼采用Ⅲ级钢筋 HRB400结构安全等级为二级。桩端持力层为中风化白云岩，为端承桩，要求嵌入中风化白云岩的深度不少于500mm。

     场地为空地，地貌为丘陵岩溶地貌。场地已进行开挖，地势相对较开阔，场地自然地形呈西高东低状，根据该场地的岩土工程勘察报告，自上而下岩土构成情况如下：①素填土，层厚为0.90-4.70m；②红黏土，层厚为2.60-14.50m；③卵石土，层厚为0.60-2.30m；④强风化白云岩，灰白色，岩芯呈砂状、颗粒状、碎块状，层厚0.30-22.30m；⑤中风化白云岩，灰白色，岩芯主要呈短柱状、块状，少量呈长柱状，控制层厚主楼不小于8.00m，纯地下室不小于6.00m。

     桩基施工完毕，混凝土龄期达到28d后，对在低应变检测和声波透射法检测发现质量疑问的桩，进行钻芯法检测，发现桩底沉渣厚度不满足规范要求，为该工程灌注桩的主要质量缺陷，必须对该类桩进行补强加固处理。

     根据现场孔桩钻探抽芯检测情况，结合岩土工程勘察报告及旋挖成孔验槽情况，该工程桩基桩端均位于中风化白云岩中，桩底沉渣超标主要原因是孔桩浇筑前清底不干净、灌注时间延长导致泥浆内沉渣沉淀和桩孔垮塌。经分析并结合类似工程处理经验，决定对桩底沉渣超标段采用高压旋喷清水冲洗、高压注浆的加固处理方案，加固处理后采用钻孔抽芯检测、取加固段芯样进行室内试验的复检手段，验证加固处理效果。
1.高压旋喷注浆加固机理
     根据抽芯情况，孔底沉渣多为粘土夹白云岩砂、碎石。首先用检测抽芯钻孔通道，把钻杆钻具下到孔内，对沉渣超标段进行高压清水旋喷切割冲洗成泥浆及颗粒物，全部冲洗出桩外，待返水干净无携带物后，采用高压泵将水泥浆注入孔底，置换孔内清水，水泥浆在孔底碎石层和裂隙中高压旋喷充填扩散，并与原桩身混凝土及桩端持力层重新固结为整体，从而达到处理孔底沉渣的目的，有效提高桩端持力层强度。
2.主要施工设备
     XY—1A钻机、钻孔全景成像仪、高压注浆泵、水泥浆拌制设备等配套设备。
3.施工基本流程图
 

 图1 施工基本流程图 

4.施工要点
     ①根据处理设备、高压有效旋喷切割半径和类似工程成功处理经验，注浆孔数量根据桩径大小确定，桩径小于1200mm的桩注浆孔为1个，桩径1200-1500m的桩注浆孔1-2个。
     ②注浆压力宜控制在1.0-2.0MPa。
     ③清洗次数应根据成像检查结果决定。一般情况下，初次清水高压喷射切割冲洗至清水无携带物后静置3-4h后再进行第二次冲洗，冲洗至返清水静置12h后，次日采用钻孔摄像仪观测孔内冲洗程度，达到冲洗干净后进行高压旋喷注浆，若钻孔摄像仪观测孔内冲洗不干净，进行第三次冲洗。

图2 孔底冲洗干净后摄像照片

     ④水泥浆采用普通硅酸盐水泥P·O42.5，根据类似工程处理经验及试验，浆液应通过(14×14)～(18×18)目筛孔，以免混入水泥袋屑或其他杂物。水灰比按0.6进行配制，根据沉渣段的大小、长度、孔桩深度估算大致的注浆量，并根据水泥浆需求量加入适量的膨胀剂，以防止水泥浆固结收缩。配置浆液应在初凝时间内用完，不得隔日使用或掺水泥后再用。
     ⑤注浆后要求：高压旋喷注浆处理后的水泥浆固结体作为持力层，28d后龄期试块芯样无侧限单轴抗压强度最小值不得低于10Mpa。

图3 孔底高压注浆复检试块照片

     旋喷注浆检测结果表明，钻芯复检均未发现孔底沉渣超出50mm，沉渣厚度和注浆混凝土芯样强度均达到规范和设计要求，因此，运用高压旋喷注浆技术可以处理桩底沉渣过厚的问题。旋挖钻机成孔灌注桩是目前灌注桩工程中一种非常有优势的施工工艺，使用旋挖钻机成孔的灌注桩，应重视孔底沉渣问题，切切实实做好灌前清孔工作，排除桩底沉渣，以达到设计及规范要求。如出现孔底沉渣过厚问题，可以采用高压旋喷注浆技术提高桩端持力层强度和刚度，是一种补强加固、提高桩基承载力的经济有效的处理措施。

     最后，因本文是在某区域桩基检测的基础上分析、研究并总结而得，难免存在片面及不当之处，在此敬请同行、专家批评、指正。

作者：黄伟   岩土副总工    

注册土木工程师（岩土）         高级工程师