桥梁缺陷桩形成原因及桩基加固处理
2015-05-22
二十世纪末至今，我国公路建设取得了巨大的成就。公路交通的快速发展为公路桥梁建设带来了良好的机遇。而在公路桥梁基础选择时，桩基础以其承载力高、稳定性好、沉降量少、用料省、施工简便和改善劳动条件等优点得到了广泛应用。但也存在着局部的缺陷，笔者结合多年的工程实践经验，给出一些探讨性的处理意见，供同仁参考，并希望与同行进行交流。
一、缺陷桩形成原因分析以下：
1.部分桩没有根据设计进入桩底持力层部分桩没有根据设计进入桩底的持力层，这是导致桩基工程质量差的重要原因，也是造成桩基局部缺陷的关键因素。以某公路为例，在该公路部分路段地层范围内，强风化岩面在25-30m，施工记录中显示该工程桩基长度是符合施工要求的，但钻孔抽芯结果和大、小应变动测结果都表明存在严重的缺陷，与设计要求相差甚远，通过测量和钻孔抽芯也表示桩端未入或者入岩的深度不够，这些问题都导致桩基的承受能力不足。
2.部分桩桩身混凝土结构质量较差有研究表明，部分桩桩身混凝土结构质量差。这也是造成部分桩基承载力低的主要原因之一。
3.使用时间长由于桥梁的长期使用，受负荷量大，造成部分桩基局部出现混凝土脱落，钢筋表面锈蚀。导致桩基的承载力无法达到工程使用要求。
二、在桩基浇筑过程中造成的主要缺陷
1.断桩
1.1在灌注砼进行过程中，由于导管提漏而引发了桩基夹泥层和断桩的问题。导管提漏的原因存在几个方面：首先，当导管堵塞时会使用上下振捣法，把混凝土用外力逼出，但如果导管埋藏浅，就很容易出现提漏。其次，由于泥浆过于粘稠，这就很难估算或测砼面，导管埋设在泥浆中就无法确定砼浇注的高度，使导管提离砼面，也就产生提漏，引起断桩。
1.2由于注浆的时间过长，有一部分的砼已经差不多凝结，混凝土出现硬块，但随着时间的推移，泥浆中的残渣会逐渐沉积，在砼的表面就会出现很多沉淀物，这给砼的灌注带来了极大的困难，使得堵管与导管无法拔出，最后导致断桩。
2.吊脚桩问题
2.1如果地下水的压力过大、桩尖活瓣受压、预制桩尖被打坏时，水和泥浆就会进入钢管内。
2.2由于桩尖活瓣受压，拔管是有一定高度要求的，需要拔管达到一定高度后活瓣才能展开，这会导致桩基基础不稳定，在长时间的使用过后，桩基周围便会出现软土土质。所以，我们必须在施工中预防活瓣不张开，最好采用密张慢拔的方法，先对桩基底部反复翻插几次，再正常拔管。
2.3钢筋笼上升灌注混凝土时钢筋笼上升是因为混凝土冲出导管底口后，向上的顶托力把钢筋笼上浮。为了在施工中防止钢筋笼上升，施工人员在混凝土灌注前，钢筋笼的顶端必须焊接在固体结构上，或者当混凝土灌注顶面与钢筋笼底部相差距离约1m时，减缓混凝土灌注的速度；如果混凝土灌注与钢筋底部相差4m以上，需要拉高导管，使导管底口高出钢筋笼底2m后再进行混凝土灌注。
2.4灌注坍孔坍孔的特征与钻孔阶段出现缺陷较为相似，利用专业的探测仪可以检测到该问题，如探头无法达到混凝土高程，基本可以证实已经发生坍孔。导致灌注坍孔发生的主要原因如下:护筒脚漏水；地下水压过高；孔口周围堆放的重型机械和各种物品。发生灌注坍塌时，如果问题不严重，可以使用相关措施清除里面的残渣，如果没有继续坍孔，就可以继续灌注，如果坍孔不仅没有缓解，还在继续蔓延，那就应将导管及钢筋骨架拔出，等清孔完成，待孔周围土质已经稳定后再继续灌注。
三、介绍以下几种处理措施：
1.凿除法。凿除法是处理桩基缺陷的最常见方法，它的机理就是将基桩缺陷部位直接凿除，再重新浇筑加固。对于基桩不同的缺陷部分，其凿除法也各不相同。
2.全断面凿除法，如果桩基顶部出现缺陷，就可以采用这种凿除方法。施工工艺主要是，先将已经缺陷的部分全部凿除，保证链接各部分的受力平衡。凿除后根据相应的标号进行混凝土接桩至设计桩顶标高。全断面凿除法解决缺陷很彻底，能及时有效的处理由于缺陷导致了桥梁质量问题，同时保证了基桩的稳定性，其施工成本较低，但缺点是适用范围有限，只适合桩基顶部的缺陷处理。
3.侧面开挖凿除法，当桩基缺陷部位与地表层尚有一段距离，但又不是很深的时候，可以使用这种方法，在缺陷一侧开挖土体至缺陷处，从侧面开始凿缺陷部位，再根据缺陷的大小加钢筋笼进行连接，然后根据相应的标号进行混凝土接桩，这样就能提高混凝土浇筑后的桩基质量。
4.树根桩法。如果桥梁桩基附近有大型的开挖施工，有可能会引起地表的沉降，造成桩基的变形和损坏，从而降低桩基的承载能力，影响桥梁结构。如果变形程度高或者桩基损害严重，会大大影响桥梁的使用功能。为了保证桥梁能正常使用，必须加固桥梁桩基，预防桩基变形和地基下沉。树根桩法就是解决这一问题的有效手段，树根桩就是就地灌注的小直径钢筋混凝土桩直径通常在75-300mm之间。小直径灌注桩能竖向、横向设置，或者网状布置，故称为树根桩。树根桩与树根桩之间的土体以及树根桩桩顶的联系梁共同形成的隔断墙，能将桩基周围的大型开挖施工与桩基隔离，减少周围环境对桥梁桩基施工的影响，减少桩基周围的土体的挠动程度，控制桩基周围土体的变形，保证桩周土体稳定，以此来达到加固的目的。
5.压力注浆。压力注浆是在桩基础检测完成后，通过地质钻机在缺陷部位钻取的取芯孔或桩基础原有的预埋注浆管，将水泥或其它化学浆液采用高压注入桩中或桩侧（底）。这些浆液经过渗透、压密、固结的方式，对缺陷桩体进行补强，使桩的整体性和受力状况得到不同程度的提高以达到设计要求。本方法适用于各种直径、地层和成孔工艺的局部缺陷桩基础，在砂砾石层中尤其比较理想，处理效果也较好。
首先，通过钻心取样，如果发现桩底部缺陷是因混凝土离析造成，再加上桩基在地底下，用凿除法很困难，只有通过详细分析后再确定施工方案，对缺陷桩采用高压水旋喷切割、气举排渣等补强方法加固。该方法主要是利用高压泵产生高压水喷射流，对抽芯孔内缺陷段进行高压水旋喷切割清洗，让桩基内的砂石脱落，再将脱离下来的泥土排除，然后再向内注浆，混凝土凝结后可改善桩身砼的胶结质量，达到加固的目的。
三、总结
总之，桥梁桩基加固处理，一般都是事后处理，如果我们在施工勘察、设计、施工环节中注重质量，做好事前防御工作，就能大大减少桩基的缺陷问题，还能有效的降低施工成本。
