CN115110523B - 一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，涉及桩体缺陷修复技术领域，包括如下步骤：获取缺陷具体位置；在桩基顶部向下开设一个注浆孔，注浆孔与缺陷连通，并对注浆孔的孔壁及缺陷的裂隙进行清洗；对注浆孔及连通的缺陷进行初次水泥浆灌注，能够使水泥浆在缺陷的桩周土处进入塑性状态后形成包裹缺陷的塑性加固区；对缺陷进行二次水泥浆灌注，依靠二次水泥浆灌注的注浆压力对缺陷进行二次填充水泥浆，当无法再注入水泥浆时，封闭注浆孔的孔口，二次水泥浆注浆结束；待凝24h后，对水泥注浆孔扫孔进行化学注浆，注浆材料采用环氧浆液，进一步充填水泥浆无法注入的微细裂缝及因水泥浆固结收缩产生的微细裂隙；修复处理工艺简单、螺杆桩完整性缺陷修复效果好，材料浪费小、工期短、经济性好。
Description
技术领域
本发明涉及桩体缺陷修复技术领域，特别是涉及一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法。
背景技术
螺杆桩是一种上下变截面的异形灌注桩，上部为圆柱形，下部为带螺纹状桩体，该截面构造满足了附加应力由上而下减少的分布规律和应力分担比、刚度变化要求，调整了桩与土之间的作用，使桩身与土体受力协调一致。基于自身结构特点和独特施工方法，螺杆桩具有承载力高、沉降小、施工工艺简单、无污染、无噪音、成桩质量可靠、造价低、工期短等特点，且螺杆桩施工不受地下水影响，广泛适用于粘土、砂层及砂砾石层等地质条件的地基加固处理。近年来，随着我国基础建设加速，螺杆桩在复合地基处理施工中被大面积推广应用，取得了良好的经济和社会效益。
螺杆桩上下两段长度是根据地基土质情况而调节的，没有固定比例，一般圆柱段长度不小于桩长的1/3。由于地基土一般都具有上软下硬特点，通常在承载力小于120kPa的土层中做成圆柱体桩，在承载力大于120kPa的土层中做成螺纹桩，这种设置充分发挥了地基承载能力。但专用螺杆桩施工设备重量较大，而上部土层承载力较低，在施工过程中机身荷载会对已施工螺杆桩产生较大的水平剪切作用，由于施工垫层设置不当、螺杆桩施工顺序不合理、养护龄期不足等施工工艺原因，或是由于软土、膨胀土等特殊土地基遇水后在外部荷载作用下产生流动或膨胀作用等特殊地基特性原因，外部荷载作用通常会导致螺杆桩产生贯穿裂缝。现场工程经验表明，螺杆桩裂缝缺陷具有以下特点：①裂缝缺陷位置较浅，基本分布在桩顶以下1.0～3.0m范围内；②缺陷以上桩体、桩周土抗施工扰动能力较弱，受施工机具限制，螺杆桩桩径较小，一般圆柱段桩径不超过600mm，缺陷桩周土承载力较低，密实性较差，缺陷以上桩体自重、桩侧土提供的竖向及水平抗力均有限；③裂缝不会影响桩基竖向承载力及沉降控制能力，静载试验成果满足设计要求。但桩基低应变完整性检测结果为Ⅲ、Ⅳ类桩，无法满足设计要求，必须进行完整性修复处理，以提高工程桩耐久性和抗拔承载力。
根据国内外研究文献资料，目前对于螺杆桩桩身完整性缺陷处理还未见相关文献报道。由于螺杆桩缺陷较浅，部分工程采用开挖后人工凿除缺陷以上桩段、再立模浇筑新桩段方法，该工艺代价较高，费时费力，开挖、凿除过程中机械可能对桩体产生二次破坏作用。浙江省岩土基础公司发明专利“灌注桩桩身偏斜及断裂补救处理方法”(CN103437351A)，该发明采用低应变动测测定缺陷位置；然后进行钻孔取芯，取芯长度超过缺陷位置的1～2倍桩径；采用高压水旋喷清孔，清除缺陷位置的泥砂充填物；高压水泥浆冲孔填浆，充填缺陷位置；高压封孔，将芯样孔注满水泥浆；高压注浆，灌注含有速凝剂水泥浆液，对缺陷进行充填；最后对桩周空洞区进行回填固结注浆。机械工业勘察设计研究院有限公司发明专利“一种钻孔灌注桩断桩接桩结构及方法”(CN110438986A)，该发明从钻孔灌注桩桩顶垂直钻设三个修复孔，利用两两修复孔之间的连通特点清孔和注浆，循环性好，水泥浆经断缝流入松动区并形成加固节，实现全面接桩。上海市基础工程集团有限公司发明专利“钻孔灌注桩桩身缺陷修复方法”(CN109322337A)，该发明利用声测报告判断灌注桩缺损位置；在缺损位置周围进行旋喷帷幕施工，隔砂阻水；在确定位置进行钻孔取芯，安装注浆管；高压水清洗缺损位置；高压灌注无收缩、大流动度和早期强度高的注浆材料。
总结上述灌注桩缺陷修复专利技术，其主要修复流程为：缺陷探测；钻孔取芯；高压水洗孔；高压灌注水泥基浆液。相应修复技术对于普通灌注桩施工过程中产生的断桩、夹泥、空洞、桩端沉渣过厚等缺陷均有一定的适用性。但螺杆桩完整性缺陷以上桩体、桩周土抗施工扰动能力十分有限，上述专利技术中的洗孔工艺、注浆工艺及相应辅助工艺，都会对缺陷以上桩体产生较大扰动，造成桩体裂缝进一步扩大或进一步错位，导致完整性缺陷修复效果无法保证。具体主要体现在以下几个方面：①裂缝与桩侧土连通性良好，注浆修复时易在桩土交界面或桩间土相应位置产生漏、跑浆现象，无法进行有效封堵，进而不能满足注浆压力及屏浆时间要求，修复效果无法保证，采用上述专利中的预先设置帷幕方法保证注浆压力，帷幕施工过程中会对螺杆桩裂缝产生扰动，造成桩基裂缝扩大或进一步错位。②高压水裂缝冲洗工艺，也会造成桩基裂缝进一步扩大，且由于螺杆桩桩径有限，高压水会透过桩体裂缝扰动桩周土，形成泥浆，冲洗结束后倒灌入裂缝，进一步加剧裂缝泥砂充填程度。③高压注浆工艺会对缺陷以上桩体产生有害抬动，不利于裂缝修复，且注浆材料采用速凝剂、膨胀剂等外加剂进行改性，增加了修复施工控制难度。从经济性角度考虑，螺杆桩造价低，而上述专利技术涉及高压旋喷洗孔专用设备、专用注浆设备及改性注浆材料，修复成本会高于重新施工一根螺杆桩，限制了相应技术在螺杆桩缺陷修复工程中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，以解决上述现有技术存在的问题，修复处理工艺简单、提高装置的完整性缺陷修复效果，材料浪费小、经济性好。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，包括如下步骤：
S1:获取螺杆桩缺陷的位置；
S2:在所述桩基顶部向下开设一个注浆孔，并使所述注浆孔与所述缺陷连通；
S3:对所述注浆孔的孔壁及所述缺陷处的裂隙进行清理；
S4:对所述注浆孔及其连通的所述缺陷进行初次水泥浆灌注，初次水泥浆灌注至能够使所述缺陷周围的桩周土处充满水泥浆，待所述缺陷周围的桩周土的所述水泥浆进入塑性状态后，形成包裹所述缺陷的塑性加固区；
S5:对所述注浆孔及其连通的所述缺陷进行二次水泥浆灌注，对所述缺陷进行二次填充所述水泥浆，当所述注浆孔中无法再填入所述水泥浆时，封闭所述注浆孔的孔口，所述二次水泥浆注浆结束；
优选的，S1中采用低应变检测仪对所述桩基进行桩基完整性检测，获取所述缺陷位置。
优选的，S3还包括在对所述注浆孔与所述缺陷清理完成后，在所述注浆孔孔口埋设注浆嘴，并将所述注浆嘴的外周与所述注浆孔密封固定。
优选的，S2中采用台式水钻在所述桩基正中心竖直向下钻一个所述注浆孔，所述注浆孔孔径32～40mm，所述注浆孔的深度超过所述桩基缺陷0.5～0.6m，并结合钻孔施工过程中返水情况及所述基桩的芯样情况，获取所述基桩缺陷的位置及程度。
优选的，S3中的对所述注浆孔的孔壁及所述缺陷的裂隙进行清理过程包括：将钢管或硬质塑料管下放至所述注浆孔的孔底，将所述钢管或硬质塑料管顶端连接进水管并多次插拔进行孔壁及裂隙清理，所述硬质孔壁清理管长度长于所述注浆孔深度，洗孔过程中所述孔壁清理管提升高度不低于1.0m，清洗至所述注浆孔的孔口返水中无水泥碎屑或开始返清水。
优选的，在S4中采用手持搅拌器搅拌制作所述水泥浆，所述初次水泥浆灌注采用螺杆泵以纯压方式灌注所述水泥浆，所述水泥浆采用的水灰比为1:1和0.5:1，开灌时所述水泥浆水灰比为1:1，保持螺杆泵的回浆阀处于全关闭状态，当水泥耗量达到10kg，将所述水泥浆的水灰比调至0.5:1，并将所述回浆阀打开1/3～1/2进行灌注，且保持注浆压力为0.05～0.1MPa，持续灌注至所述水泥耗量达到20kg后完成所述初次水泥浆灌注。
优选的，S5中所述二次水泥浆灌注采用水灰比1：1，所述二次水泥浆灌注的注浆压力控制在0.1～0.25MPa范围内，在所述注浆压力下以纯压方式对所述缺陷进行二次填充，填充至注浆孔中无法再注入所述水泥浆，并在注浆压力下屏浆10～15min，并且保证所述二次水泥浆灌注的过程中桩顶抬动不超过1.0mm。
优选的，在S5完成后还包括S6，
S6:在凿除所述注浆嘴后的所述注浆孔处向下开设化学注浆孔，所述化学注浆孔与所述缺陷连通，并对所述化学注浆孔进行清孔处理，对化学注浆孔以纯压方式进行化学注浆，化学浆液为环氧浆液，以对所述基桩的微细裂隙进行充填密实，实时调整所述回浆阀的开度来控制进浆量，通过调整进浆量将注浆压力控制在0.3～0.4MPa范围内，所述化学注浆孔无法再注入化学浆料时，在所述注浆压力下屏浆10～15min，并且化学注浆过程中桩顶抬动不允许超过1.0mm，所述化学注浆结束后，封闭注浆嘴，待凝24h，凿除注浆口并进行桩顶打磨。
优选的，在桩顶设置桩顶抬动检测装置，所述桩顶抬动检测装置用于监测所述二次水泥浆灌注、所述化学注浆过程中的桩顶向上移动的距离，所述桩顶抬动检测装置包括千分表、千分表支架臂和千分表底座，所述千分表用于设置于桩顶边缘处来实时监测注浆过程中的桩顶抬动情况，所述千分表支架臂用于连接所述千分表底座与所述千分表，所述千分表底座设置于所述桩基的桩周土上，所述千分表底座距离桩顶边缘大于15cm。
优选的，还包括S7：所述水泥浆和所述环氧浆液待凝3～7d后，对所述螺杆桩开展低应变完整性检测，确定完整性修复效果。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，基于水泥浆液屈服强度时变特性，采用二次水泥注浆工艺对螺杆桩完整性缺陷进行快速修复，初次灌注水泥浆采用定量控制，对桩基裂缝及缺陷周围一定范围土层进行充填，在缺陷形成塑性固结区，二次水泥注浆时的水泥浆不会在进入桩周土对桩周土进行扰动，增强桩体桩周土的抗施工扰动能力，二次水泥浆液灌注在初次灌注浆液进入塑性状态后进行，对裂缝进行二次充填密实，水泥注浆修复材料为纯水泥浆，充分利用水泥浆液屈服强度时变特性，减少修复施工过程对桩体和桩侧土扰动，通过提高桩基完整性及桩侧土阻抗，共同保证桩基完整性检测结果满足设计要求，修复处理工艺简单、可靠度高、材料浪费小、经济性好，适用于现场螺杆桩缺陷修复工程应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一中螺杆桩完整性缺陷注浆修复结构示意图；
图2为实施例一中螺杆桩完整性缺陷注浆修复流程图；
图3为实施例1中的水灰比0.5:1水泥浆不同温度下屈服强度时程变化曲线；
图中：1、螺杆桩；2、桩侧土；3、桩体缺陷；4、注浆孔；5、注浆嘴；6、棉纱塞填区；7、水泥封闭体；8、千分表；9、千分表支座；10、注浆泵；11、回浆阀；12、塑性加固区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，以解决上述现有技术存在的问题，修复处理工艺简单、提高桩基的完整性缺陷修复效果，材料浪费小、工期短、经济性好。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，如图1～3所示，包括如下步骤：
S1:获取螺杆桩1缺陷3的位置；
S2:在桩基顶部向下开设一个注浆孔4，并使注浆孔4与缺陷3连通；
S3:对注浆孔4的孔壁及缺陷3处的裂隙进行清理；
S4:对注浆孔4及其连通的缺陷3进行初次水泥浆灌注，初次水泥浆灌注至能够使缺陷3周围的桩周土处充满水泥浆，待缺陷3周围的桩周土的水泥浆进入塑性状态后，形成包裹缺陷3的塑性加固区12；
S5:对注浆孔4及其连通的缺陷3进行二次水泥浆灌注，对缺陷3进行二次填充水泥浆，当注浆孔4中无法再注入水泥浆时，封闭注浆孔4的孔口，二次水泥浆注浆结束；
基于水泥浆液屈服强度时变特性，采用二次水泥注浆工艺对螺杆桩1完整性缺陷3进行快速修复，初次灌注水泥浆采用定量控制，对桩基裂缝及缺陷3周围一定范围土层进行充填，在缺陷3形成塑性固结区，二次水泥注浆时的水泥浆不会在进入桩周土对桩周土进行扰动，增强桩体桩周土的抗施工扰动能力，二次水泥浆液灌注在初次灌注浆液进入塑性状态后进行，对裂缝进行二次充填密实，水泥注浆修复材料为纯水泥浆，充分利用水泥浆液屈服强度时变特性，减少修复施工过程对桩体和转侧土扰动，通过提高桩基完整性及桩侧土2阻抗，共同保证桩基完整性检测结果满足设计要求，修复处理工艺简单、可靠度高、材料浪费小、经济性好，适用于现场螺杆桩1缺陷3修复工程应用。
在一个优选的实施例中，S1中采用低应变检测仪对桩基进行桩基完整性检测，获取缺陷3位置，通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播的过程中，遇到不连续的界面(本实施例中是断裂产生的裂缝)和桩底面时，将产生反射波，检测反射波的到时、幅值和波形特征就能够判断桩身的完整性。
在一个优选的实施例中，S3还包括在对注浆孔4与缺陷3清理完成后，在注浆孔孔口埋设注浆嘴5，并将注浆嘴5的外周与注浆孔密封固定，设注浆嘴5方便与注浆机的出料口固定，将注浆嘴5的外周与注浆孔密封固定，防止在注浆孔孔口处返浆，造成材料浪费。
在一个优选的实施例中，S2中采用台式水钻在基桩正中心竖直向下钻一个注浆孔4，注浆孔4孔径32～40mm，注浆孔4的深度超过桩基缺陷3位置0.5～0.6m，并结合钻孔施工过程中返水情况及桩体的芯样情况，获取桩基缺陷3的位置及程度。
在一个优选的实施例中，S3中的对注浆孔4的孔壁及缺陷3的裂隙进行清理过程包括：将钢管或硬质塑料管下放至注浆孔4的孔底，将钢管或硬质塑料管顶端连接进水管并多次插拔进行孔壁及裂隙清理，钢管或硬质塑料管长度长于注浆孔4深度，洗孔过程中孔钢管或硬质塑料管提升高度不低于1.0m，直至注浆孔4的孔口返水中无水泥碎屑或开始返清水，防止钻渣、充填物堵塞裂隙，影响修复效果。
在一个优选的实施例中，在S4中采用手持搅拌器搅拌制作水泥浆，初次水泥浆灌注采用螺杆泵以纯压方式灌注水泥浆，水泥浆采用的水灰比有1:1和0.5:1，开灌时水泥浆水灰比为1:1，保持螺杆泵的回浆阀11处于全关闭状态，当水泥耗量达到10kg，将水泥浆的水灰比调至0.5:1，并将回浆阀11打开1/3～1/2进行灌注，且保持注浆压力0.05～0.1MPa，持续灌注至水泥耗量达到20kg后完成初次水泥浆灌注。
在一个优选的实施例中，S5中二次水泥浆灌注采用水灰比1：1水泥浆灌注，二次水泥浆灌注的注浆压力控制在0.1～0.25MPa范围内，在注浆压力下以纯压方式对缺陷3进行二次填充，填充至注浆孔4中无法再填入水泥浆，并在注浆压力下屏浆10～15min，并且保证二次水泥浆灌注的过程中桩顶抬动不超过1.0mm。
在一个优选的实施例中，在S5完成后还包括S6，
S6:在凿除注浆嘴5后的注浆孔4处向下开设化学注浆孔，化学注浆孔与缺陷3连通，并对化学注浆孔进行清孔处理，对化学注浆孔以纯压方式进行化学注浆，以对桩基的微细裂隙进行充填密实，实时调整回浆阀11的开度来控制进浆量，通过调整进浆量将注浆压力控制在0.3～0.4MPa范围内，化学注浆孔无法再注入化学浆料时，在注浆压力下屏浆10～15min，并且化学注浆过程中桩顶抬动不允许超过1.0mm，化学注浆结束后，封闭注浆嘴5，待凝24h，凿除注浆口并进行桩顶打磨。
在一个优选的实施例中，在桩顶设置桩顶抬动监测装置，桩顶抬动监测装置用于监测二次水泥浆灌注、化学注浆过程中的桩顶向上移动的距离，桩顶抬动监测装置包括千分表8、千分表8支架臂和千分表8底座，千分表8用于设置于桩顶边缘处来实时监测注浆过程中的桩顶抬动情况，千分表8支架臂用于连接千分表8底座与千分表8，千分表8底座设置于桩基的桩周土上，千分表8底座距离桩顶边缘大于15cm。
在一个优选的实施例中，螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法还包括S7：水泥浆和化学浆液待凝3～7d后，对螺杆桩开展低应变完整性检测，确定桩基完整性修复效果。
实施例一
本实施例提供一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，如图1～3所示，包括如下步骤：
(1)按照检测规范要求，采用低应变检测仪对螺杆桩1完整性检测，对桩侧土2基本工程性质进行分析，确定缺陷3具体位置。本次修复实例裂缝缺陷3位于桩顶以下2.5m。
(2)采用台式水钻在桩基正中心竖直向下钻一个注浆孔4，注浆孔4孔径32mm，深度超过桩基缺陷3部位0.5m。注浆孔4深为3.0m。
(3)将外径20mm、4.0米长的PVC管下放至注浆孔4底，连接进水管，反复插拔进行孔壁及裂缝清理，直至孔口返水中无明显水泥碎屑。
(4)埋设单头外丝铸铁注浆嘴5，注浆嘴5外径25mm，长度20cm，用棉纱包裹注浆嘴5中部以下部分，将注浆嘴5下部12cm置于注浆孔4内，用改锥将棉纱塞入注浆嘴5与孔壁间的空隙，形成棉纱塞填区6。用普通水泥浆封堵注浆嘴5周围区域，形成水泥封闭体7。
(5)在桩顶边缘设置1块千分表8，实时监测注浆过程中的桩顶抬动。采用千分表支架9壁长度为20cm，防止桩周附近土随桩体一起抬动影响监测结果准确性。
(6)采用手持搅拌器搅拌水泥浆，采用注浆泵10以纯压方式灌注水泥浆，注浆泵10额定功率1kw，额定排量2.5m3/h。初次灌注水泥浆采用定量控制，水泥耗量控制在20kg。水泥浆液水灰比采用1:1和0.5:1。开灌水灰比选用1:1，保持注浆泵10回浆阀11基本处于全关闭状态。
持续灌注5min，水泥耗量达到10kg，地面、桩侧同时产生冒浆现象，将浆液水灰比调至0.5:1，回浆阀11打开1/2，注浆压力控制在0.05～0.1MPa，持续灌注至水泥耗量达到20kg。
(7)提前采用旋转粘度计测试并绘制20℃、30℃、35℃温度条件下，水灰比0.5:1浆液屈服强度时程变化曲线，如上图3所示，结合施工时的具体温度，确定浆液现场实际使用的水灰比浆液从搅拌至进入塑性状态的时间。
本实施例中现场施工时温度为30℃，水灰比0.5:1的水泥浆屈服强度达到50Pa的时间约为搅拌后3h，即浆液从搅拌至进入塑性状态的时间约3h。
(8)在初次水泥浆灌注结束后3h，形成塑性加固区12，进行水泥浆二次灌注。采用注浆泵10以纯压方式灌注，水灰比采用1：1。采用注浆压力～桩顶抬动双限控制，注浆过程中桩顶抬动不允许超过1.0mm，根据桩顶抬动情况，实时调整回浆阀11开度，通过调整进浆量实现对于注浆压力的调整，注浆压力控制在0.1～0.25MPa范围内，保证桩顶抬动不超过设计限值，依靠压力将呈现塑性状态的水泥浆劈裂、置换，对桩基裂缝进行二次充填，并在注浆压力下屏浆10min，加速水泥浆液泌水，减少结石后期收缩，最终使整个裂缝面充填饱满。
(9)二次注浆结束后，封闭注浆嘴5阀门，现场温度约为30℃，待凝24h，凿除注浆嘴5，并进行桩顶打磨处理。
(10)对水泥注浆孔4进行扫孔，作为化学注浆孔，重复上述步骤3～6。化学注浆采用压力～桩顶抬动双限控制，注浆过程中桩顶抬动不允许超过1.0mm，根据桩顶抬动情况，实时调整回浆阀11开度，通过调整进浆量实现对于注浆压力的调整，注浆压力控制在0.3～0.4MPa范围内，在注浆压力下屏浆10～15min，对桩基微细裂隙进行充填密实。
化学注浆材料主要是环氧浆液，由主剂和固化剂现场配制，并根据现场温度，主剂和固化剂质量比采用1：0.10～1：0.15。温度越低，固化剂掺量越高。
化学注浆结束后，封闭注浆嘴5，待凝24h，凿除注浆口并进行桩基打磨。
(11)修复施工完成3～7d后，对桩基开展低应变完整性检测，确定桩基完整性修复效果。
本申请的工作原理：
普通硅酸盐水泥浆液屈服强度是表征浆液流动能力的参数。根据相应研究成果，不同水灰比水泥浆液屈服强度具有时变特性，随着时间延长而逐渐增大。当水泥浆液屈服强度达到50Pa左右时进入塑性状态，呈现膏状，在自重应力下基本丧失流动性，但在注浆压力作用下仍具有流动性，浆液可控性增加。
采用二次水泥注浆结合化学注浆的联合注浆工艺对螺杆桩1缺陷3进行处理，初次灌注采用定量控制，减小注浆压力对于桩体及桩周土的扰动，同时对桩基裂缝及周围一定范围土层进行占位充填，浆液进入塑性状态后，可在缺陷3部位形成塑性加固区12，增强桩体及桩周土的抗施工扰动能力，堵塞桩周浆液渗漏通道，提高桩侧土2的阻抗，既防止浆液扩散过远造成材料、工期浪费，保证二次注浆具有一定压力，同时可以提升桩基低应变检测结果，提高修复处理工效。二次水泥浆液灌注在初次灌注浆液进入塑性状态后进行，采用注浆压力～桩顶抬动双限控制，注浆过程中对桩顶抬动进行监测，根据桩顶抬动实时调整注浆压力，保证桩顶抬动不超过设计限值，依靠压力将呈现塑性状态的水泥浆劈裂、置换，对桩基裂缝进行二次充填，并加速浆液泌水，减少结石后期收缩。化学注浆在水泥注浆结束后24h进行，主要对水泥浆液无法灌入的微细裂隙及因水泥浆固结收缩产生的微细裂隙进行充填。通过联合注浆修复，最终达到整个裂缝面充填饱满，与桩基混凝土完全粘结，从而提高桩基完整性，保证低应变检测结果达到Ⅱ类及以上，满足桩基完整性设计要求，修复施工过程只涉及台式水钻、小型注浆泵10、手持搅拌器及不同水灰比水泥净浆、环氧树脂注浆材料，设备及材料成本可控，操作工艺简单，具有良好的经济性。
本发明充分利用水泥浆液屈服强度时变特性，减少修复施工过程对桩体和桩侧土2扰动，通过提高桩基完整性及桩侧土2阻抗，共同保证桩基低应变完整性检测结果满足设计要求，修复处理工艺简单、可靠度高、材料浪费小、工期短、经济性好，适用于现场螺杆桩1缺陷修复工程应用。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1:获取螺杆桩缺陷的位置；
S2:在所述螺杆桩顶部向下开设一个注浆孔，并使所述注浆孔与所述缺陷连通；
S3:对所述注浆孔的孔壁及所述缺陷处的裂隙进行清理；
S4:对所述注浆孔及其连通的所述缺陷进行初次水泥浆灌注，初次水泥浆灌注至能够使所述缺陷周围的桩周土处充满水泥浆，待所述缺陷周围的桩周土的所述水泥浆进入塑性状态后，形成包裹所述缺陷的塑性加固区；
S5:对所述注浆孔及其连通的所述缺陷进行二次水泥浆灌注，当所述注浆孔中无法再填入水泥浆时，封闭所述注浆孔的孔口，二次水泥浆注浆结束；
S3中的对所述注浆孔的孔壁及所述缺陷的裂隙进行清理过程包括：将钢管或硬质塑料管下放至所述注浆孔的孔底，将所述钢管或硬质塑料管顶端连接进水管，并多次插拔进行孔壁及裂隙清理，所述钢管或硬质塑料管长度长于所述注浆孔深度，洗孔过程中所述钢管或硬质塑料管提升高度不低于1.0m，冲洗至所述注浆孔的孔口返水中无水泥碎屑或开始返清水；
在S4中采用手持搅拌器搅拌制作所述水泥浆，所述初次水泥浆灌注采用螺杆泵以纯压方式灌注水灰比为1:1、0.5:1的水泥浆，开灌时水泥浆水灰比1:1，保持螺杆泵的回浆阀处于关闭状态；当水泥耗量达到10kg，将水泥浆的水灰比调至0.5:1，并将所述回浆阀打开1/3～1/2进行灌注，保持注浆压力0.05-0.1MPa，持续灌注至所述水泥耗量达到20kg后完成所述初次水泥浆灌注；
S5中所述二次水泥浆灌注采用水灰比1：1的水泥浆，所述二次水泥浆灌注的注浆压力控制在0.1～0.25MPa范围内，在所述注浆压力下以纯压方式对所述缺陷进行二次填充，填充至注浆孔中无法再注入所述水泥浆，并在注浆压力下屏浆10～15min，并且保证所述二次水泥浆灌注的过程中桩顶抬动不超过1.0mm；
在S5完成后还包括S6，
S6:在凿除注浆嘴后的所述注浆孔处向下开设化学注浆孔，所述化学注浆孔与所述缺陷连通，并对所述化学注浆孔进行清孔处理，对化学注浆孔以纯压方式进行化学注浆，以对所述螺杆桩的微细裂隙进行充填密实，实时调整所述回浆阀的开度来控制进浆量，通过调整进浆量将注浆压力控制在0.3～0.4MPa范围内，所述化学注浆的材料主要是环氧浆液，所述化学注浆孔无法再注入化学浆料时，在所述注浆压力下屏浆10～15min，并且化学注浆过程中桩顶抬动不允许超过1.0mm，所述化学注浆结束后，封闭注浆嘴，待凝24h，凿除注浆口并进行桩顶打磨。
2.根据权利要求1所述的螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，其特征在于：S1中采用低应变检测仪对所述螺杆桩进行桩基完整性检测，获取缺陷位置。
3.根据权利要求1所述的螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，其特征在于：S3还包括在对所述注浆孔与所述缺陷清理完成后，在所述注浆孔孔口埋设注浆嘴，并将所述注浆嘴的外周与所述注浆孔密封固定。
4.根据权利要求1所述的螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，其特征在于：S2中采用台式水钻或地质钻机在所述螺杆桩正中心竖直向下钻一个所述注浆孔，所述注浆孔孔径32～40mm，所述注浆孔的深度超过所述螺杆桩缺陷位置0.5～0.6m，并结合钻孔施工过程中返水情况及所述螺杆桩的取芯情况，获取所述螺杆桩缺陷的位置及程度。
5.根据权利要求1所述的螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，其特征在于：在桩顶设置桩顶抬动监测装置，所述桩顶抬动监测装置用于监测所述二次水泥浆灌注、所述化学注浆过程中的桩顶向上移动的距离，所述桩顶抬动监测装置包括千分表、千分表支架臂和千分表底座，所述千分表用于设置于桩顶边缘处来实时监测注浆过程中的桩顶抬动情况，所述千分表支架臂用于连接所述千分表底座与所述千分表，所述千分表底座设置于所述螺杆桩的桩周土上，所述千分表底座距离桩顶边缘大于15cm。
6.根据权利要求5所述的螺杆桩完整性缺陷注浆修复方法，其特征在于：还包括S7：所述水泥浆和所述环氧浆液待凝3d后，对所述螺杆桩开展低应变完整性检测，确定螺杆桩完整性修复效果。
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