《高壓注漿置換處理樁基施工工法》是中國雲南路建集團股份公司完成的建築類施工工法，完成人是夏傳友、倪生會、王春華、全鳳文、肖國新。適用於橋樑混凝土結構質量缺陷補強加固及病害處治，對橋樑樁基，特別是水中深、大樁基礎深度部位缺陷處治。
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》主要的工法特點是消除質量隱患、改善結構安全性能，避免返工重建、減少損失、節約工期；工藝成熟、施工簡便、可操作性強、施工安全、環保、節能。
2011年9月，《高壓注漿置換處理樁基施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：高壓注漿置換處理樁基施工工法
- 工法編號：GJEJGF271-2010
- 完成單位：中國雲南路建集團股份公司
- 主要完成人：夏傳友、倪生會、王春華、全鳳文、肖國新
- 套用實例：廣州南二環高速公路S05契約段
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
橋樑基礎是橋樑結構的重要組成部分，在眾多橋樑基礎中，鑽孔灌注樁基礎是比較普遍和常用的—種。
在鑽孔灌注樁施工中，由於所處環境不同，地質情況千差萬別：軟泥層、砂礫層、土洞、溶洞、鬆散土層等層出不窮，給成孔和水下混凝土灌注帶來極大困難，甚至是安全問題，儘管施工中採取各種方法和措施加強控制，由於是隱蔽工程施工，不確定因素太多，成樁後質量檢測中斷樁，縮徑，樁身局部混凝土鬆散、夾渣、夾泥等情況時有發生，致使樁基存在不同程度的質量缺陷。對於缺陷程度嚴重的樁基必須報廢返工重建或通過加樁方案處理補救；但對於缺陷程度輕且缺陷問題對結構質量和使用功能不構成嚴重影響的可通過妥善的處理方法和措施進行補強加固處理，消除缺陷問題使樁基同樣達到質量驗收標準，完全滿足其正常使用功能。
中國雲南路建集團股份公司在2009年前的橋樑工程施工中，多次採用高壓水泥注漿置換法對樁基或其他混凝土結構缺陷進行處治，並不斷總結經驗，形成了《高壓注漿置換處理樁基施工工法》。
工法特點
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》的工法特點是：
1.消除質量隱患、改善結構安全性能，避免返工重建、減少損失、節約工期。
2.工藝成熟、施工簡便、可操作性強、施工安全、環保、節能。
3.處治效果顯著、檢測技術和手段完善、質量可靠。
操作原理
適用範圍
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》可套用於橋樑混凝土結構質量缺陷補強加固及病害處治，對橋樑樁基，特別是水中深、大樁基礎深度部位缺陷處治更具實用、經濟、快捷、安全可靠等優越性。
工藝原理
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》的工藝原理敘述如下：
首先採用高壓清水旋噴切割技術對結構缺陷部位混凝土（低於設計強度部分）、夾雜物等進行高壓清水切割、破碎，然後利用大排量清水聯合氣舉反循環法把切割剝落的破碎、離析混凝土塊或其他沉渣清除出樁體外，形成清洗徹底、乾淨的空腔並與各補強孔道相互連通體系，為注漿施工創造必要條件。採用摻配外加劑高強度水泥漿進行孔底靜壓注漿，再自下而上在主要缺陷段範圍內進行高壓旋噴注漿，最後逐一進行封閉式水泥壓漿施工、補漿處理，直至孔口滿漿為止。通過採用高強度水泥漿置換、充填缺陷部位，使樁身完整性和樁基承載力都滿足設計要求。
施工工藝
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：
- 工藝流程
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》工藝流程見圖1。
圖1 施工工藝流程圖
- 材料配比
1.灌漿材料選用
水泥：P.O42.5R普通矽酸鹽水泥；外加劑：高效緩凝型減水劑（JB-2SC）；水：普通自來水；膨脹劑：HEA（粉劑）。
2.水泥注漿配合比設計
水泥注漿配合比設計結果參見表1。
材料名稱 | 水泥 | 減水劑 | 水 | 膨脹劑 |
質量比 | 1 | 0.012 | 0.45 | 0.1 |
為確保樁基處置後補強效果及質量，建議採用高於原結構強度1-2級標準進行設計。
- 操作要點
1.注漿孔布設
利用超音波、小應變、鑽孔抽芯等方法和資料相結合，分析缺陷發生原因、屬性，界定缺陷性質，確定缺陷部位和處理範圍，進行補強孔位布設。鑽孔位置、孔徑大小、孔間距及數量視缺陷範圍（深度、寬度）大小而定，補強孔應儘量在樁身缺陷範圍內均勻布置，使之在高壓切割和旋噴施工中儘量擴大高壓噴射流的有效影響範圍。總之，以能控制缺陷範圍和利於切割、清渣、注漿施工為原則，小範圍缺陷處治孔位不少於3個。
2.鑽孔
採用XY-1A高速液壓迴轉地質鑽機，ф101毫米金剛石雙管鑽具抽芯孔施工，每孔抽芯完成後，採用ф110毫米金剛石鑽具在孔口段深度約0.5米以內進行擴孔，鑽孔終孔深度為穿過缺陷段以下不小於1.0米（注意：所鑽孔道必須穿越缺陷段範圍，否則重新調整布孔重鑽）。
3.埋設孔口壓漿裝置
全部補強孔道完成後（各孔均與缺陷段連通），將樁頂表面雜物清洗乾淨，在孔口埋設ф110毫米孔口管作為孔口封閉壓漿管。
4.高壓清水旋噴切割
通過各補強孔道利用高壓泵產生的高壓水噴射流對缺陷段進行旋噴切割、破碎施工。高壓水噴射流的壓力參數指標控制應低於樁基混凝土設計強度2-5兆帕，以實現對樁身缺陷段不符合設計強度要求混凝土、夾雜物切割的同時避免噴射流對其他合格部分混凝土造成破壞為原則。例如樁基混凝土設計強度為C30，旋噴切割採用水壓：28兆帕；流量：60-90升/分鐘；轉速：10轉/分鐘；提升速度：10厘米/分鐘；在缺陷處理段內反覆進行切割、清洗直至孔口返出清水為止。
5.氣舉反循環清渣
採用空氣壓力：0.7兆帕；空氣排量：6立方米/分鐘；對各孔缺陷段進行反覆多次氣舉反循環清渣施工，使沉渣返出孔口，直至各孔口排出清水基本無明顯雜質為止，達到清渣目的。
6.孔內靜壓注漿
清渣完成後，從孔口下注漿管至孔底自下而上進行靜壓注漿，直至孔內的清水被水泥漿置換出孔外，孔口返出濃水泥漿。
7.高壓旋噴注漿
採用壓力：28兆帕；流量：60-90升/分鐘；提升速度：10厘米/分鐘；旋轉速度：8轉/分鐘；從孔底自下而上進行高壓旋噴注漿施工，噴射段長度為自孔底至處理段頂以上1.0米。
8.孔口水泥壓漿
當高壓旋噴注漿孔口返出濃水泥漿後，關閉孔口返漿閥門進行孔口封閉壓漿，注漿泵壓力：2.0兆帕、流量：30-60升/分鐘。
9.孔口補漿
壓漿結束後在水泥漿液終凝前再進行孔口補漿，消除漿液回縮，直至孔口滿漿為止。
材料設備
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》的材料及機具設備明細如下：
1.材料
水泥：P.O42.5R普通矽酸鹽水泥；
外加劑：高效緩凝型減水劑JB-2SC；
膨脹劑：HEA；
水：清孔施工用水量大，可就近採用塘、河之自然水，壓漿用水採用普通自來水。
2.機具設備
機具設備見表2。
序號 | 名 稱 | 型號 | 數量（台） | 備 注 |
1 | 旋噴鑽機 | XY-1A | 1 | 可在1-100米深度內進行旋噴 |
2 | 鑽機 | XY-1 | 1 | 可鑽深度180米 |
3 | 高壓注漿泵 | ZJB-15 | 1 | 壓力50兆帕、排量160升/分鐘 |
4 | 注漿泵 | BWJ150 | 1 | 壓力8兆帕、排量150升/分鐘 |
5 | 排污泵 | BPW | 3 | ╱ |
6 | 攪漿桶 | ╱ | 2 | ╱ |
7 | 電焊機 | 12千瓦 | 1 | ╱ |
8 | 噴嘴、鑽頭、高壓膠管等輔助設備 | ╱ | 批 | ╱ |
參考資料：
質量控制
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》的質量控制要求如下：
- 質量標準、施工依據
1.建設部《建築地基處理技術規範》JGT79-2002；
2.國家《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》GB50202-2002；
3.建設部《建築機械使用安全技術規範》JGJ33-2001；
4.交通部《公路橋涵施工技術規範》JTJ041-2000；
5.超音波、小應變及鑽孔抽芯資料；
6.地質鑽孔資料、樁基沖孔記錄。
- 工前控制
1.精心設計，合理布孔。
2.科學進行配合比設計，嚴格控制材料質量、標準。
3.加強機具、設備檢驗控制，確保性能良好。
- 施工過程控制
1.鑽孔過程應確保孔道垂直，注意觀察芯樣，做好鑽孔記錄，分析缺陷範圍芯樣所含成分是否和鑽前分析的情況吻合，確定是否與缺陷部分連通，情況若有不符調整方案。
2.加強高壓清水切割、清渣過程控制，做好記錄，注意觀察，確保切割充分，清洗乾淨，將孔內雜質清洗排除，互相貫通。
3.注漿施工、孔口壓漿及補漿工序儘量安排在當天氣溫相對較低時段進行，以減少氣溫變化對水泥漿收縮造成的不利影響。
4.試驗人員現場嚴格按設計配合比配製水泥漿，攪拌時間不小於4分鐘，以使水泥漿攪拌充分，並現場取樣製作試件。在注入水泥漿時不可停止攪拌，以防沉澱。
5.注漿施工時，技術人員全過程旁站控制儀表讀數，保證注漿的壓力和時間，以確保水泥漿充分滲透到樁身並準確、及時地做好施工記錄。根據壓漿順序和壓漿情況觀察孔口出漿情況，對各孔道和缺陷段理論容積與實際貫入水泥漿量作對比，估算分析注漿是否填充密實、正常，一般情況下總灌漿量以15%損耗折計後，實際灌入量宜大於缺陷段及孔內理論容積的1.4倍較為理想。
- 質量檢測
1.根據齡期，對水泥漿試件做抗壓強度試驗，編制試驗報告；
2.抗壓強度滿足設計要求，邀請質量檢測部門對處治後的樁基作質量檢測，出具樁基質量檢測報告。
安全措施
採用《高壓注漿置換處理樁基施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.設計方案中必須完善安全施工技術措施，做好現場參與人員的安全技術交底工作。
2.現場圍蔽，入口處設定警示標誌，嚴禁旁人進入。
3.鑽機、設備就位後進行全面檢查，確保機具平穩牢固，必要時鑽架加設斜撐或攬風繩。
4.水上作業，施工平台應護欄圍蔽，配備船隻、救生圈等救援設備，派專職安全員巡視值班。
5.特殊工種應持證上崗，施工機械要專人操作，加強維護保養，日常檢查，保證設備性能完好。
環保措施
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》的環保措施如下：
1.施工過程應採取消聲、減噪、防塵措施。
2.施工廢水需先集中沉澱，再排入溝渠或回收利用，沉渣、廢料及時運送至指定地點棄放、平整。
效益分析
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》是對原有的結構物進行病害缺陷處理，避免了結構帶病使用的質量安全隱患和返工重建的經濟損失，相對重建施工而言，採用該工法施工減少了施工時間，降低了成本投入，用最低的代價，最大限度地保護、保證了原有結構的質量安全、使用功能，使安全、質量、工期和效益得到了充分兼顧和保證。
套用實例
《高壓注漿置換處理樁基施工工法》的套用實例如下：
- 實例1
項目名稱：廣州南二環高速公路S05契約段；工程地點：廣州市番禺區攬核鎮；工程結構名稱及形式：淺海涌特大橋主墩7-7號水中樁基，樁徑1800毫米，樁長42.15米，樁身混凝土設計強度C30，樁端持力層為微風化泥質粉砂岩。經檢測單位超音波及抽芯檢測，發現在41.22-41.94米處樁身邊緣約占樁截面1/5範圍記憶體在質量缺陷，為暫不評定樁。所取芯樣為半邊凹槽狀，凹面粘有泥質粉砂岩，碎石粒及泥土。處理方案經相關單位論證同意，採用該工法對7—7號樁基的缺陷部位進行補強加固處理，以保證樁基的完整性和整體強度。
補強施工自2009年5月12日開始，鑽孔7個（其中1個偏孔作廢），其餘6孔均穿過缺陷範圍，於5月30日結束，歷時18天完成補強施工，經檢測單位復檢，原來缺陷部分補強效果明顯，強度大幅增強，評定結果為Ⅱ類樁，達到了預期目的，避免了返工，縮短了施工工期，減少了經濟損失。
- 實例2
項目名稱：廣州西二環高速公路C15契約段；工程地點：廣州市白雲區江高鎮；工程結構名稱及形式：茅山互通主線橋0號台坐板式薄壁橋台，長23.79米、寬1.7米、高3.2米。經檢測發現橫橋向右側距底部0.5米處有缺陷，芯樣顯示局部範圍混凝土離析、少漿鬆散。採用該工法對該橋台缺陷部位進行注漿補強加固處理，補強施工自2006年6月7日開始至10日結束。處理後經小應變、抽芯檢測達到設計要求。
- 實例3
項目名稱：廣東陽江至茂名高速公路第三契約段；工程地點：廣東省陽江市陽西縣陳村鎮；工程結構名稱及形式：黃什河大橋3-4號水中樁基，樁徑1500毫米，樁長37.45米，樁身混凝土設計強度C25，樁端持力層為微風化砂岩。在抽芯檢測中芯樣局部範圍混凝土存在離析、少漿鬆散現象。處理方案經相關單位論證同意，採用該工法對3-4號樁基的缺陷部位進行補強加固處理，補強施工自2003年6月2日開始至17日結束。補強處理後經復檢樁基各項技術指標均滿足設計要求。
榮譽表彰
2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《高壓注漿置換處理樁基施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。
