置換混凝土法在不良樁基處理中的應用研究

丁 毅

中鐵十六局集團路橋工程有限公司（101500）

現階段我國橋梁樁基施工通常采用導管法，施工過程多為水下作業，看不見也摸不著，全憑經驗進行施工，受地質條件、混凝土和易性、作業班組技術水平等因素的影響較大，常常會出現斷樁、夾泥等問題，導致出現III、IV 類樁。當出現此類問題時，可通過置換混凝土加固補強的方式對缺陷樁基進行處理，直接置換缺陷區域混凝土，使新加固補強混凝土與原樁基混凝土更好地形成一個整體，以滿足承載力要求。以下結合工程實例，研究置換混凝土法在不良樁基處理中的具體應用。

1 工程概況

某特大橋設計最高通航水位為34.52 m，設計施工水位為32.15 m。根據現場地質條件、水文條件等情況，采用在江面上方21 m 處搭設作業平臺及棧橋的方式進行旋挖法樁基施工。地質情況見表1[1]。

表1 地質概況

2 樁基質量缺陷分析

因和易性存在問題，某樁基混凝土澆筑過程中有停頓及堵管現象；聲測時，樁身中部23 m（自樁頂起，下同）附近位置聲學參數明顯異常，6 個剖面均有較多測點無首波。

采用鉆芯法對聲測結果進行驗證，發現該樁在23 m 附近有多處夾泥，驗證情況與聲測結果基本吻合。

因現場條件限制，無法采用沖擊鉆補樁法或加樁擴大承臺法進行補救，經綜合研究分析，確定采用置換混凝土法對缺陷混凝土進行置換處理，以達到加固補強效果。

3 置換混凝土法應用

結合現場實際情況，項目部邀請多位行業專家進行樁基質量評估及補強方案設計，最終確定按照鎖口止水→鉆孔劈裂及排渣→孔壁止水→混凝土澆筑→檢測→驗收的流程進行處理。該樁樁徑為2.5 m、樁長為 39 m；缺陷位置在 22.0～24.5 m 處，為保證效果，最終確定處理范圍為21.7～25.0 m[2]。

3.1 鎖口止水

因樁頭在水面下，鎖扣鋼管樁接縫及墊層面有較多滲水點，基坑中有較多積水，影響施工。本案采用混凝土鎖口圍堰方式進行止水，具體方法為:

1） 在樁頭外15 cm 處的墊層上開鑿一道深5 cm、寬10 cm 的環型槽。

2）在樁頭外50 cm 位置立模板并打密封膠，簡單止水。

3）將樁頭至模板范圍內的雜物清理干凈，直至露出新鮮混凝土面。

4）待其基本干燥后，在樁頭外側至模板內側刷界面劑并澆筑40 cm 高的混凝土，混凝土頂面高于基坑內常水面，混凝土凝固后拆模。

3.2 鉆孔劈裂及排渣

在樁基中心部位開挖豎井，井口徑為1.2 m，開挖至21.7 m 位置。圖1 為豎井示意圖及開挖過程中照片。采用水磨鉆連孔鉆進方法進行施工，鉆機沿直徑1.2 m 的圓周連續相接鉆孔，每回次鉆進70 cm；周邊孔鉆完后，在中心打3～4 個預裂孔，利用劈裂工具將芯部混凝土裂成小塊并利用卷揚機將混凝土渣吊出，逐層施工至21.0 m 位置；21.0～22.8 m這三層用水磨鉆斜向打孔，擴大孔徑至鋼筋籠內側；22.8～25.0 m 用水磨鉆緊貼鋼筋籠內側豎直鉆孔；保證21.7～25.0 m 范圍內鋼筋籠內側混凝土完全清理干凈，露出鋼筋籠及聲測管，同時盡量保留鋼筋籠外側混凝土護壁，做止水及支撐用[3]。

出完渣后進行孔底修整，孔底設集水井，以集水井口為最低面修整孔底，使孔底平整略凹，既要保證匯水效果，又要使孔底的平整度保證在10 cm以內。

圖1 孔位示意圖及開挖過程

3.3 孔內止水

該樁缺陷部位為樁頭下23 m 附近，由水文資料可知，該缺陷處于水面以下30 m 位置。因該處地層為風化砂礫巖，有較多裂隙發育，且此處混凝土夾泥，所以孔壁滲水較多。經前期反復試驗得知：該處無法采用水下灌注法澆筑混凝土，由孔壁滲入的裂隙水的壓強大于新鮮混凝土自重產生的壓強，在新混凝土未凝固之前就有大量裂隙水滲入，導致新舊混凝土接觸面接觸不緊密，有多處空鼓和離析，混凝土質量無法保證。因此，項目部決定采用先止水、后干孔澆筑混凝土的方法。

具體止水方法為:對于單點或小縫隙的出水點，采用膨脹螺絲壓鋼板帶和橡膠片止水；對于不明顯滲水點，先用膨脹螺絲壓鋼板帶和橡膠條做框架，下部留置出水閥，框內鋪纖維格柵，在纖維格柵上干噴速凝水泥粉，水泥凝固后關閉出水閥。利用以上方法成功將孔內出水量由2 m3/h 減小到不大于3 L/h，滿足混凝土澆筑條件。

3.4 混凝土澆筑

根據加固規范要求，混凝土采用比原樁基高一個標號的混凝土，并按照以下標準對其質量進行嚴格控制:①采用緩凝減水劑，以確保拌和混凝土的流動性及保水性符合置換加固要求；②加入5%膨脹劑，保證新混凝土無收縮；③坍落度按照16.0～20.0 cm 標準控制。混凝土輸送采用泵車末端掛串桶的方式；分層澆筑，每層澆筑70 cm，并按要求振搗，以保證混凝土密實、新舊混凝土接觸緊密。

4 結語

混凝土強度達到設計強度的80%以上時，項目部再次對該樁進行聲測自檢，自檢結果顯示該樁21.0～25.0 m 基本無異常，樁身完整性基本可達到I類樁標準，處理效果良好。相對于其他不良樁基處理方法而言，本方法處理缺陷更徹底、更有效，新混凝土與原樁基能形成整體，補強加固的整體效果更為可靠。