桩头冒水处理

发布时间：2009年7月13日 来源：子煦论文网 浏览次数：180

摘要：本文结合工程实例，分析港口桩基工程灌注桩桩顶冒水的原因，并提出由于桩顶冒水而引起的桩质量问题的处理措施，分析结果可供相关工程参考。 关键词：灌注桩; 桩顶冒水; 高压灌浆补强 灌注桩在港口桩基工程中应该非常广泛，与其它桩型相比灌注桩具有对地层适应性好，施工工艺简单，桩基抗弯能力好，桩基耐久性好等优点，但由于灌注桩大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，比较容易出现桩身质量问题，如孔壁坍陷、缩颈、桩顶冒水等。其中灌注桩桩顶冒水问题在工程中经常出现，灌注桩桩顶冒水的原因是什么及如何处理出现问题的桩基，也是工程界一直在讨论的问题。本文结合惠州某码头的工程实例谈谈以上问题，以供相关工程参考。 1 工程概况

惠州某码头位于广东省东江航道上，惠州东江水利枢纽上游位置。码头为高桩框架式结构，工程桩基全部采用直径1m的钻孔灌注桩，共56根。工程地质从上到下依次为：耕土、杂填土、中砂、粉质粘土、全风化泥质粉砂岩、强风化砾岩、中风化泥质粉砂岩等。桩基持力层为强风化砾岩。

2 灌注桩出现冒水、混凝土下沉现象描述

本工程施工共56根灌注桩，在施工过程中一共8根桩出现灌注桩冒水现象，具体如下： ① C12、A4、B9出现桩顶混凝土少量渗水现象，但渗水时间很短，混凝土面没有下沉情况； ② C7、C2、C3、C6、B6出现桩顶混凝土冒水，同时混凝土逐渐下沉，下沉程度不一，沉降深度在150mm~1200mm范围内，其中C7桩下沉最多达到1200mm。

C7桩冒水现象详细描述如下：在钻孔到混凝土浇注前一切正常，从现场的情况，灌注桩施工工艺和过程均符合规范和设计要求。在灌注施工期间一切正常，在拆除导管后，发现在护筒边有少量水慢慢渗流出来，灌注桩中间也开始在冒清水，随即灌注桩桩顶混凝土面缓慢在下沉，经过2个小时左右，冒水与混凝土下沉停止，桩顶护筒内都是水，桩顶混凝土面整个过程下沉近1.2m。

上述渗水和混凝土下沉现象均发生在混凝土浇筑完成和拆除导管后。

在后来处理措施中，在C7桩边重新补了一条灌注桩，补桩混凝土浇注过程适当控制施工速度，各施工工艺基本符合规范要求，当此桩浇注到桩顶部位后，同样发现护筒边开始有水渗出，随后桩内多个地方均出现冒水及混凝土下沉现象，历时约2个小时冒水停止。 3 渗水原因分析

3．1 渗水原因初步分析

经初步分析认为导致灌注桩成桩后桩头冒水及混凝土下沉现象主要可能有以下几点原因： ① 水下混凝土灌注过程中，混凝土倾倒入导管速度过快过猛，把空气闷在导管中，在桩内形成高压气包，在其自身浮力或导管起拔等外力的作用下，在混凝土内不断上升，并携带部分遗留在气包内的水往上冒，出现“桩顶冒水泡”的现象。

② 水下混凝土灌注过程中，导管提升太快，导致混凝土出现空洞。当混凝土浇注完成后在其自重的作用下，混凝土缓慢的填满空洞，从而使得桩头冒水和混凝土下沉。

③ 混凝土浇捣不密实，桩身（尤其是桩头部位）有裂缝或夹泥，混凝土中石子粒径太大，级配不均匀；

④ 施工范围桩底以下岩层存在软弱夹层，岩层下存在一定程度的承压力水，混凝土浇注完成后，在自重作用下混凝土因软弱夹层承载力不够而下沉，同时承压水往上冒出。 由于灌注桩成桩后桩头冒水及混凝土下沉现象比较异常，根据当时掌握的资料不足以分析其成因，特采取以下的措施进一步查明此现象出现的原因。

①对所有出现冒水现象的桩除了做小应变检测外，再进行抽芯检测，抽芯深度要求进入桩底以下4倍桩径范围，以探明桩底以下地层情况；

② 取两根异常桩（C7#和C2#）做静载试验以检验桩基承载力是否满足设计要求；

③ 在异常桩周围补充钻探，以进一步了解清楚地质情况，重点查明地下水情况、是否存在承压型地下水，桩底是否存在软弱夹层，钻孔时注意观测芯样中是否存在由灌注桩浇注过程中流失的混凝土。

④ 在C7桩边上再补一条桩，严格控制好施工参数，包括钻孔及清孔过程中泥浆比重、混凝土浇注速度、导管提升速度等，以验证是否由于施工原因造成桩头冒水。

从小应变检测结果来看出现异常情况的桩中除了C3、B6、C12、B12为Ⅱ类桩外，其它均为Ⅰ类桩；从抽芯检测情况看所测桩身混凝土抗压强度均满足设计要求30MPa，桩身芯样除C7外，其它桩基本完整，C7、C6、C3、C2、A4、B5桩身有蜂窝情况，其中C7桩较严重，从桩底到桩顶均有蜂窝存在，从现场芯样明显看出有水流冲过的痕迹，蜂窝是冒水造成的，其中5.50~5.80m范围内蜂窝严重；从钻芯情况看，桩底4m范围内未发现软弱夹层，地层为砂岩或砾砂岩，也未发现明显的地下承压水现象，另C7桩施工桩长为16.41m，实际抽芯桩长为16.5m，两者相差9cm考虑到测量误差影响，可以认为灌注桩浇注过程中基本没有下沉；从静荷载试验情况来看C7#和C2#的承载力均达到2700KN以上，满足设计要求。 在C7补桩过程中，各施工工艺基本符合规范要求，但当此桩浇注到桩顶部位后，仍发现护筒边开始有水渗出，随后桩内多个地方均出现冒水及混凝土下沉现象，历时约2个小时冒水停止。

3．2 渗水原因综合分析

通过桩身完整性试验、钻芯试验、静载荷试验、补充地质钻探、补桩试验等措施及对施工控制纪录的详细分析，我们基本排除3.1节中所述的前三条原因； 通过对钻芯试验报告及地质报告的详细分析，我们发现桩身蜂窝及空洞较严重的位置基本位于桩顶往下4~8m位置，而中砂层基本处于这个位置。另外本工程施工期间，惠州东江水利枢纽正式蓄水，水位从5m左右急剧上升到9m，使得本来处于干地的码头区域位于水下，地下水情况变得复杂。施工场后方地势较高，施工过程中一直有水从后方渗出。经综合分析灌注桩冒水主要由以下因素造成：

① 施工场地存在一定的稳定渗流，在灌注桩孔壁内外形成一定的水压力差；

② 在钻孔过程中，泥浆比重较大，泥浆护壁与水压力保持平衡，所以在钻孔过程中未发异常情况；

③ 灌注桩浇注过程中，到达中砂层位置时混凝土将泥浆护壁挤掉后破坏了原有的平衡，由于混凝土初凝前稠度较差，压力水从混凝土土中涌出，直到混凝土初凝后停止。 4 采用高压灌浆补强法对冒水灌注桩进行处理

根据钻芯报告，冒水的灌注桩出现了较多的蜂窝及空洞，桩身耐久性及强度受到影响，达不到设计要求，可以采用高压灌浆补强处理的方法对冒水灌注桩进行处理，具体施工工序如下： 首先利用工程钻机施工一定数量的补强孔，然后利用高压旋喷清水切割清洗、气举反循环清渣法，将蜂窝周边松散砼，松散填充物清理干净，然后利用高压注浆泵进行压力灌浆。钻孔中浮渣清除干净后，开动钻机，将喷头下至孔底，启动高压注浆泵，待有高压泵压力上升至20MPa时，开始一边旋转一边提升钻杆，钻杆旋转速度为25r/min，提升速度为20cm/min，在提升到缺陷部位时，提升速度降至15cm/min，使浆液充分填充缺陷部位，待喷咀高于缺陷部位后再恢复到原来的喷射。灌浆补强砼强度设计等级C30，细碎石粒径不大于20mm，为了增加水泥浆的粘结力应在水泥浆中加入适量界面剂或者结构胶。经过补强后桩身耐久性及强度达到设计要求。 5 结束语

对出现桩顶冒水的桩，可采用钻芯试验判断桩身受损程度，对于蜂窝及空洞不是很严重的桩，可采用高压灌浆补强处理的方法增强桩的耐久性及桩身强度；对于桩身受损严重的，需要重新补钻一根灌注桩。