鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法
2023-06-01 21:36:46
專利名稱：鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁建築領域中，對鑽孔灌注樁施工過程中所產生的缺陷的處理方 法，具體是指鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法。
背景技術：
隨著國民經濟的發展，交通運輸的需求迅速增長，橋梁等級在不斷提高，橋梁基礎工
程更加浩大，樁徑更大、樁長更長，技術更加複雜，施工難度進一步提高。由於水文、地
質條件的複雜以及其他不可預見的因素存在，在樁基的施工過程中難免會出現事故，特別
是在深水大直徑超長鑽孔灌注樁施工中，如何成功處理鑽孔灌注樁的夾層缺陷，已成為當
前急需解決的問題。鑽孔灌注樁的夾層缺陷是指在施工的過程中，當橋梁的鑽孔灌注樁因
其塌孔或沉渣致使新老混凝土之間存在較厚夾層缺陷，該夾層缺陷降低了鑽孔灌注樁的強
度，嚴重影響了工程的質量。
對於鑽孔灌注樁的夾層缺陷，傳統的處理方法大致有三種 一是廢棄原樁，在旁邊增
加兩條樁代替原樁受力，這樣做極大的浪費了原材料、勞動力及勞動時間，提高了建築成
本；第二是將原樁砸掉重新成樁，這種措施採用衝擊鑽衝樁，該措施不僅由於在實施的過
程屮極易卡錘、易損壞鋼護筒，故拆除操作的難度大，向且浪費了原材料、勞動力及勞動
時間，提高了建築成本，並且國內尚無超長大直徑鑽孔樁採用該方法的成功實例，風險極
大；原樁砸掉重新成樁還可利用炸藥爆破的手段，爆破後，同樣要利用衝擊鑽衝孔清渣，
此時難度比不爆破時更高，另外爆破作業，由於衝擊波會影響鄰樁受力，並且本樁位已無
法再成樁，故將原樁砸掉重新成樁的措施不值得推廣應用；第三是採用靜壓注漿技術處理
缺陷，但是由於純水泥漿材料與樁基混凝土材料存在較大差異，以至於處理效果普遍不理 木巨
發明內容
為了克服上述之不足，本發明的目的在於提供一種鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土 的處理方法，該方法所用的時間最短，成本更低、更實用可靠。
為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是鑽孔灌注樁的夾層的處理方法， 其步驟如下鑽孔灌注樁的夾層的處理方法的步驟如下A、利用CT或超聲波檢測鑽孔灌 注樁的夾層位置及夾層厚度；B、以高壓旋噴樁的方式構建帷幕:在鑽孔灌注樁的夾層段的
外圍設多個等間距圓周分布的高壓旋噴樁，多個高壓旋噴樁形成防止塌孔的圍幕結構；C、 在鑽孔灌注樁的上端面向下進行取芯鑽孔，所鑽的多個孔穿過夾層段進入完整混凝土； D、通過所鑽的多個孔，利用切割清洗液對夾層段進行切割清洗，將夾層內的夾泥等物質清出 樁外，使之形成空腔；E、通過對夾層空腔注純水泥漿，將夾層空腔內的清洗液和可能殘 留的雜質逐步置換出來；F、向夾層空腔壓注混凝土，通過高壓泵向孔內輸送稍高於原樁 等級的混凝土，將夾層空腔內的水泥漿置換出來；G、孔口壓漿，採用低泵壓向孔內進行 擠壓漿，同時通過孔口壓漿封閉裝置將孔口封閉。
所述的在鑽孔灌注樁的夾層段的外圍以高壓旋噴樁的方式構建帷幕，其具體步驟為 A、確定高壓旋噴樁孔位高壓旋噴樁的樁孔的中心與鑽孔灌注樁側壁之間的距離為25-40cm; B、鑽機在高壓旋噴樁孔位處就位對位；C、在高壓旋噴樁孔位處鑽進成孔；D、下 入旋噴管旋噴鑽機就位，下入噴頭、噴杆至孔底；E、高壓旋噴注漿所用的水泥漿的
水灰比為0.8: 1，水泥採用42. 5R矽酸鹽水泥；泵壓22 25MPa;水泥漿流量70 100 L/min; F、提管、清洗管線；G、終凝前對孔口及時補漿。
所述的高壓旋噴樁孔位處鑽進成孔的步驟為首先，在孔位上先下入0127皿n的導向 管，導向管底部入土5m左右，然後在導向管內下一根O108mm的套管，管底入七約15m， 最後，在套管內下鑽杆進行鑽孔。
所述的高壓旋噴樁的樁底的位置位於夾層底部以下4 5m處，樁頂的位置為夾層頂部 以上4 5m，高壓旋噴樁的中段的直徑控制在50cm左右，高壓旋噴樁的上段及下段的直 徑不小於70cm。
所述取芯鑽孔的孔底位於穿過夾層段以下不小於lm的位置。
所述切割清洗的具體步驟為首先通過試驗確定切割清洗液體；其次利用高壓泵逐孔 對夾層中部的夾泥等物質用清洗液體高壓反覆旋噴切割，高壓泵的旋噴壓力25 28MPa， 轉動速度10 15r/rain，提升速度5 10cm/min;然後對夾層的頂部及底部進行切割清 洗；最後利用空氣壓縮機採用氣舉正反循環的方式將孔底及夾層段內的沉渣物或削落鬆散 物沿清渣管排出樁外。
所述注純水泥漿的步驟為，首先進行孔底靜壓注漿，向孔內注濃水泥漿，將清洗液休 和可能殘留的雜質逐步置換出來，濃水泥漿液採用42.5R矽酸鹽水泥，水灰的重量比為 0.6 : 1，並摻入水灰重量的0.85%的緩凝劑及水泥用量的1 2%。的高效引氣劑或減水劑； 然後採用較稀的水泥漿通過高壓泵逐孔進行高壓噴射注漿，將濃水泥漿逐步置換出來，較 稀的水泥漿液採用42. 5R矽酸鹽水泥，水灰的重量比為0. 8 : 1，並摻入水灰重量的0. 75% 的緩凝劑及水泥用量的1 2%。的高效引氣劑或減水劑。
所述的孔口壓漿，擠壓漿壓力為1 2MPa。
本發明的有益效果在於通過對鑽孔灌注樁的夾層缺陷進行清洗並壓注混凝土，使處理部位達到與原樁混凝土相同的品質，有助於工程的圓滿完成，並確保工程質量符合要求， 能夠創造良好的社會效益，有利於在橋梁建築領域得到推廣應用；本發明具有操作工藝簡 單、省時省力、成本低、實用可靠的特點。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明 圖1為本發明的結構示意圖； 圖2為圖l所示的附圖結構圖； 圖3為本發明的工藝流程圖4為圖3所示的以高壓旋噴樁的方式構建帷幕的工藝流程圖。
圖中1、鑽孔灌注樁；2、高壓旋噴樁的下段；3、高壓旋噴樁的中段；4、高壓旋 噴樁的上段；5、樁孔；6、孔；7、鑽孔灌注樁的上端面；8、導向管；9、夾層頂部；10、
夾層段；11、夾層底部；12、高壓旋噴樁；13、樁頂；14、樁底；15、孔底。
具體實施例方式
如圖K 2所示，鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝十的處理方法，其歩驟如下
A、 檢測鑽孔灌注樁1的夾層位置及夾層厚度利用CT或超聲波檢測鑽孔灌注樁的夾 層位置及夾層厚度，根據波速繪製混凝土CT圖，確定夾層位置的混凝土強度分布情況。
B、 在鑽孔灌注樁1的外圍構建圍幕，防止夾層淸洗時發生塌孔現象。如圖3、 4所示， 構建圍幕的具體歩驟為i、確定高壓旋噴樁孔位在鑽孔灌注樁1的夾層段10的外圍設
有若干個等間距圓周分布的高壓旋噴樁12，若干個高壓旋噴樁12形成圍幕結構，高壓旋 噴樁的樁孔5的中心與鑽孔灌注樁側壁之間的距離為31. 5cm; 2、鑽機在高壓旋噴樁孔位 處就位對位；3、在高壓旋噴樁孔位處鑽進成孔首先，在孔位上先下入0)127匪的導向 管8，導向管8底部入土5m左右，然後在導向管內再下一根①108mm的套管，管底入土約 15m，套管要求垂直止沉牢固，最後，在套管內下鑽杆進行鑽孔，鑽孔直徑為91隱；4、 下入旋噴管旋噴鑽機就位，下入噴頭、噴杆至孔底；5、卨壓旋噴注漿利用高壓泵將 水泥漿從噴頭噴出，所用的水泥漿的水灰比為0.8: 1,水泥採用42.5R矽酸鹽水泥；泵壓-24MPa;水泥漿流量90 L/min;形成的高壓旋噴樁的樁底14的位置位於夾層底部11以 下4.5m處，樁頂13的位置為夾層頂部9以上4.5m處，高壓旋噴樁的中段3的直徑控制 在50cm左右，高壓旋噴樁的上段4及下段2的直徑為80cra;高壓旋噴樁垂直度控制在5 %。以內；6、提管、清洗管線；7、終凝前對樁孔5的孔口及時補漿，消除漿液收縮下沉。
C、 在鑽孔灌注樁的上端面7向下進行取芯鑽孔至夾層段10,所鑽的孔用來作為對夾 層進行切割清洗及純水泥漿的注入、混凝土灌注的通道。抽芯鑽孔步驟及技術參數如下1、在樁內布置9個孔6，樁中心布置一個孔6，周邊等間距布置8個孔6，孔6的中心距 鑽孔灌注樁的中心55cm呈圓形布置；2、孔6的孔底15要求穿過夾層段10進入完整混凝 土不小於lm; 3、取芯孔開口採用①127咖金鋼石鑽進，入完整砼0.9m後變徑採用O101咖 雙管金鋼石鑽頭鑽至孔深；4、鑽孔垂直度要求不大於0.5%，完整砼採取率不小於95%， 現場要及時作好鑽孔抽芯記錄，準確進行芯樣描述以及劃分缺陷段的深度位置及分布範 圍。取芯完畢，在孔口安裝0127mm鋼管，鋼管頂部與施工平臺高程一致，選取中間及周 圍任意兩至三個管接泵管，以便泵送混凝十。鋼管與取芯孔壁環狀空間用高強度水泥砂漿 進行密封處理，待強度達到4MPa以上後可轉入下一步清洗施工。
D、 通過所鑽的多個孔6，利用切割清洗液對夾層段進行切割清洗，將夾層內的夾泥 等物質清出樁外，使之形成空腔，其具體的步驟為t先通過試驗確定切割清洗液體；其 次利用高壓泵逐孔對夾層中部的夾泥等物質用清洗液體高壓反覆旋噴切割，高壓泵的旋噴 壓力27MPa，轉動速度13r/min,提升速度8cm/min;然後對夾層的頂部及底部進行 切割清洗，將噴嘴分別按向上和向下成45。角焊接，依此對頂板及底板反覆切割清洗； 最後，氣舉正、反循環清渣，將直徑89mm的清渣管下牽仟一孔孔底，並將風管置入清渣 管內，風管底部下至全孔深的2/3處，再向相鄰的孔或串通的其他孔注入清洗液體，也可 任選其他一孔，下入噴射管進行高壓噴射擾動，並開動空氣壓縮機，同時不停地提動清渣 管，利用氣舉正反循環的方式將孔底及夾層段內的泥漿、砂礫或砼離析骨料等沉渣物或削 落鬆散物等沿清渣管排出樁外，空氣壓縮機工作時的空氣壓力0.65MPa,空氣排量 llmVmin;在清洗的過程中，檢查出口液體的沉渣量，當泥沙量較大時，繼續進行切割清 洗，當不含泥沙或所含泥沙量較少時，停止切割清洗。
E、 對夾層空腔注純水泥漿，將夾層空腔內的清洗液和可能殘留的雜質逐步置換出來， 其具體歩驟為首先，進行孔底靜壓注漿，選擇最低的取芯孔安裝注漿管，管口伸到孔底， 向孔內注濃水泥漿，濃水泥漿從孔底注入，目的是將清洗液體和口T能殘留的雜質逐步置換 出來。水泥漿液採用42. 5R矽酸鹽水泥，水灰的重量比為0. 6 :1，並摻入水灰重量的0. 85% 的緩凝劑及水泥用量的2%。的高效引氣劑或減水劑，引氣劑有利於提高混凝土的抗凍性、 抗滲性及耐久性。然後利用高壓泵逐孔進行高壓噴射注漿，當濃水泥槳從各孔冒出後停止 高壓噴射注漿，高壓噴射注漿所用的漿液採用42. 5R矽酸鹽水泥，水灰的重量比為0. 8 :1， 並摻入水灰重量的0. 75%的緩凝劑及水泥用量的2%。的高效引氣劑或減水劑。高壓旋噴注 漿的目的是將孔內可能殘留的沙和碎石攪動分散，使其與水泥漿混合在一起。以上注純水 泥漿的工作必須在5小時內必須完成，以便後續壓注混凝土時水泥槳不會凝固，因此各施 工工序須連續並緊密配合一氣呵成。F、 向夾層空腔壓注混凝土，通過高壓泵向孔內輸送稍高於原樁等級的混凝土，將夾 層空腔內的水泥漿置換出來，當每個孔口均冒出新鮮混凝土時，停止混凝土的置換工作。
G、 孔口壓漿，採用低泵壓向孔內進行擠壓漿，同時通過孔口壓漿封閉裝置將其它孔 口封閉，擠壓漿壓力為2MPa，當壓力超過2MPa並穩壓達30分鐘停止壓漿。
實施例l
對杭州灣跨海大橋北航道橋進行夾層缺陷的處理，杭州灣跨海大橋是我國"五縱七 橫"國道主幹線——同三線跨越杭州灣的便捷通道。大橋北起嘉興市海鹽鄭家埭，跨越 寬闊的杭州灣海域後止於寧波市慈谿水路灣，全長36km，是目前在建的世界最長跨海大 橋，大橋總投資約118億元，2003年11月14日開工，於2008年5月1日建成通車。 北航道橋為雙塔雙索麵斜拉橋，主橋全長908m，主跨448m，索塔為鑽石型空間結構，
塔高178.8m。北航道橋於2004年4月27日開工，2007年6月14日實現全橋合龍。
B13墩為北航道橋南側過渡墩，其基礎採用8條直徑O250cm鑽孔灌注樁，設計樁長 96m，樁底標高-97. 0m，樁頂標高-l. 0m，河床面標高-11.0m，施工平臺頂面標高+7. 0m。 其中ltt樁在74.0m深度存在缺陷，缺陷高度約1 2m，使用本工法處理工期約60天，經 超聲波及抽芯檢測質量達到I類樁要求。 實施例2
對舟山大陸連島工程金塘大橋東通航孔橋進行夾層缺陷的處理，金塘大橋連接金塘島 與寧波市，是舟山大陸連島工程中的第五座大橋，在舟山連島工程中投資最大，技術最關 鍵。該橋起於金塘島上雄鵝嘴，接西堠門大橋，經化成寺水庫、茅嶺、瀝港水道和灰鱉洋 海域，止於寧波鎮海，接寧波連接線，長26.54Km，其中跨海大橋長18.415km。
合同段包括東通航孔橋、金塘側岸上引橋及6跨非通航孔橋，其中東通航孔橋全長 460m，橋型為122 + 216 + 122ra連續剛構，上部採用分幅斷面單箱單室變高度預應力混凝 土箱梁，單幅箱梁頂寬12.3m，底板寬6.3m。 I合同段總造價約4. 3億元，2006年2月 開工，2008年6月實現全橋合龍。
非通航孔橋Cl墩基礎為8根直徑小17(T200cm變直徑鑽孔灌注樁，設計樁長73. OOm， 樁底標高-71.80m，樁頂標高+1.20m，施工平臺頂面標高+6. 0m。鋼護筒4)210cm，鋼護筒 長度為17.20m，護筒壁厚IO腿，鋼護筒頂面標高為+5.906m。 Cl-5樁基礎施工過程中， 在42m深度存在缺陷，缺陷厚度約1.8m，採用本工法處理工期為45天，質量達到I類樁 標準。 實施例3對佛開高速公路擴建工程九江大橋進行夾層缺陷的處理，佛開高速公路擴建工程九江 大橋全長1820m，主橋上部結構採用(100+2x160+100) m連續剛構，箱梁採用單箱雙室斷 面，頂板寬20. 15m，底板寬12.75m，兩側懸臂翼板寬3. 7m。大橋於2006年4月開工， 合同工期30個月。九江大橋合同總造價為1. 95億元。
21#主墩3C樁直徑為280cm 250cm變截面鑽孔灌注樁，樁長65. 59m，混凝土灌注過 程中45m深度存在缺陷，缺陷高度約2.4m，採用本工法處理工期約65天，質量良好。 通過上述三個項目的應用，本工法在超深度樁基礎缺陷處理上優勢更為突出，工法操作簡 單，設備機具簡單，勞動力配置少，處理後樁基質量比常規靜壓注槳效果更好，值得推廣 應用。
權利要求
1、一種鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法，其特徵在於鑽孔灌注樁的夾層的處理方法的步驟如下A、利用CT或超聲波檢測鑽孔灌注樁(1)的夾層位置及夾層厚度；B、以高壓旋噴樁的方式構建帷幕在鑽孔灌注樁(1)的夾層段(10)的外圍設多個等間距圓周分布的高壓旋噴樁(12)，多個高壓旋噴樁(12)形成防止塌孔的圍幕結構；C、在鑽孔灌注樁的上端面(7)向下進行取芯鑽孔，所鑽的多個孔(6)穿過夾層段(10)；D、利用切割清洗液通過所鑽的孔(6)對夾層段(10)進行切割清洗，將夾層段內的夾泥等物質清出樁外，使之形成空腔；E、通過對夾層段(10)的空腔注純水泥漿，將夾層空腔內的清洗液和殘留的雜質逐步置換出來；F、向夾層空腔壓注混凝土，將夾層段空腔內的水泥漿置換出來；G、孔口壓漿，採用低泵壓向孔(6)內進行擠壓漿，同時通過孔口壓漿的封閉裝置將孔口封閉。
2、 根據權利要求1所述的鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法，其特徵在於所述的以高壓旋噴樁(12)的方式構建帷幕，其具體歩驟為A、確定高壓旋噴樁孔 位高壓旋噴樁(12)的樁孔(5)的中心與鑽孔灌注樁側壁之間的距離為25-40cm; B、 鑽機在高壓旋噴樁孔位處就位對位；C、在高壓旋噴樁的孔位處鑽進成？L; D、下入旋噴管 旋噴鑽機就位，下入噴頭、噴杆至孔底；E、高壓旋噴注漿所用的水泥漿的水灰比為0. 8: 1， 水泥採用42. 5R矽酸鹽水泥；泵壓22 25MPa;水泥漿流量70 100 L/nin; F、提管、 清洗管線；G、終凝前對孔口及時補漿。
3、 根據權利要求2所述的鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝十的處理方法，其特徵在 於所述的高壓旋噴樁孔位處鑽進成孔的步驟為首先，在孔位上先下入0127mra的導向 管(8)，導向管(8)底部入土5ra左右，然後在導向管內在下一根O108mm的套管，管底 入土約15m，最後，在套管內下鑽杆進行鑽孔。
4、 根據權利要求1或2所述的鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法，其特 徵在於所述的高壓旋噴樁(12)的樁底(14)的位置位於夾層底部(11)以下4 5m處， 樁頂(13)的位置為夾層頂部(9)以上4 5ra處，高壓旋噴樁的中段(3)的直徑控制在 50cm左右，高壓旋噴樁的上段(4)及下段(2)的直徑不小於70cni。
5、 根據權利要求1所述的鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法，其特徵在 於所述取芯鑽孔的孔底(]5)位於穿過夾層段(10)以下不小於lm的位置。
6、 根據權利要求1所述的鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法，其特徵在 於所述切割清洗的具體歩驟為首先通過試驗確定切割清洗液體；其次利用高壓泵逐孔 對夾層中部的夾泥等物質用清洗液體高壓反覆旋噴切割，高壓泵的旋噴壓力25 28MPa， 轉動速度10 15r/min，提升速度5 10cm/min;然後對夾層的頂部及底部進行切割清洗；最後利用空氣壓縮機採用氣舉正反循環的方式將孔底及夾層段內的沉渣物或削落鬆散 物沿清渣管排出樁外。
7、 根據權利要求1所述的鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法，其特徵在 於所述注純水泥漿的步驟為,首先進行孔底靜壓注漿，向孔內注濃水泥漿，將清洗液體 和可能殘留的雜質逐步置換出來，濃水泥漿液採用42.5R矽酸鹽水泥，水灰的重量比為 0.6 : 1，並摻入水灰重量的0.85%的緩凝劑及水泥用量的1 2%。的高效引氣劑或減水劑； 然後採用較稀的水泥漿通過高壓泵逐孔進行高壓噴射注漿，將濃水泥漿逐歩置換出來，較 稀的水泥漿液採用42. 5R矽酸鹽水泥，水灰的重量比為0. 8 : 1，並摻入水灰重量的0. 75% 的緩凝劑及水泥用量的1 2%。的高效引氣劑或減水劑。
8、 根據權利要求1所述的鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法，其特徵在 於所述的孔口壓漿，擠壓漿壓力為1 2MPa。
全文摘要
本發明公開了一種鑽孔灌注樁的夾層缺陷壓注混凝土的處理方法，其步驟如下鑽孔灌注樁的夾層的處理方法的步驟如下A.利用CT或超聲波檢測鑽孔灌注樁的夾層位置及夾層厚度；B.在鑽孔灌注樁的夾層段的外圍設多個等間距圓周分布的高壓旋噴樁，多個高壓旋噴樁形成防止塌孔的圍幕結構；C.在鑽孔灌注樁的上端面向下進行取芯鑽孔，所鑽的多個孔穿過夾層段；D.利用切割清洗液對夾層段進行切割清洗；E.通過對夾層空腔注純水泥漿，將夾層空腔內的清洗液和殘留的雜質置換出來；F.向夾層空腔壓注混凝土，將夾層空腔內的水泥漿置換出來；G.孔口壓漿。本發明具有操作工藝簡單、省時省力、成本低、實用可靠的特點，有利於在橋梁建築領域得到推廣應用。
文檔編號E02D5/64GK101413266SQ20081021950
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優先權日2008年11月28日
發明者陳儒發 申請人:廣東省長大公路工程有限公司