某堤防抗滑桩质量缺陷处理技术的研究
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摘 要：某堤防除险加固工程堤身软基段采用抗滑桩，在施工中发生质量缺陷，有3根桩强度不够，不满足设计要求，根据抗滑桩设计方法，对抗滑桩质量缺陷处理方案进行分析和计算，制定了处理方案，研究表明，抗滑桩经过处理后能满足设计要求，可为类似施工提供参考。
关键词：抗滑桩 质量缺陷 方案研究 处理
1.工程概况
某堤防除险加固工程堤身采用塑性混凝土防渗墙截渗。在防护堤T1+310～T1+440、T3+190～T3+700两段为淤泥软基段，为了确保防渗墙的抗渗效果，在两段淤泥段增加一排抗滑灌注桩，抗滑桩须深入不透水层以下0.5～1.0m，其底高程与同桩号防渗墙的高程相同。抗滑桩砼强度等级为C25，桩顶高程为28.7m，设计桩长25.30～34.80m，抗滑桩直径为1.2m，桩距为4.0m，布置在防渗墙往迎水面3.07m处。软基段抗滑桩共167根，完成混凝土5464m3。
2.检测情况
为了检测桩身质量、强度是否满足设计要求，检测站对抗滑桩进行钻芯法检测。根据监理通知要求，本次钻芯法检测抗滑桩共20根。根据各桩检测结果，依据广东省标准《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）判定：17根满足设计要求，3根不满足设计要求。不满足设计要求的3根桩的检测情况为：NZ012#桩桩身完整，上部4.47～4.97m局部抗压强度不够，抗压强度代表值为21.5MPa，不满足设计要求；NZ024#桩桩身完整，上部0.60～14.21m局部抗压强度不够，抗压强度代表值为21.2MPa ，不满足设计要求；NZ035#桩桩身完整，上部0.55～14.33m局部抗压强度不够，抗压强度代表值为19.9MPa，不满足设计要求。
根据批准的抗滑桩项目单元划分，10根桩为一个单元。为了判断检测为不合格桩所在单元其它桩的质量，决定对检测为不合格桩所处单元的其它桩随机选取2根进行抽芯检测。本次钻芯法扩大检测抗滑桩共6根，扩大检测结果全部满足设计要求。即不合格桩所在单元的其它桩均满足设计要求。对检测有质量缺陷的NZ012#、NZ024#、NZ035#桩进行处理。
3.处理方案分析研究
根据抗滑桩钻芯检测报告，对NZ012、NZ024、NZ035桩身混凝土强度达不到设计要求的情况进行处理方案分析研究，三根桩的混凝土强度检测结果为21.5MPa、21.2MPa、19.9MPa，分析时按19.9MPa的混凝土选用相关参数。
（1）根据抗滑桩的设计方法，是根据荷截算出桩身最大弯矩和剪力，按正截面受弯构件进行配筋计算，再验算斜截面抗剪强度。
（2）分析时根据设计指标，根据《GB50010-2010钢筋混凝土结构设计规范》中圆形截面受弯构件正截面承载力计算公式反推最大弯矩设计值，如下：
（4）推算出最大彎矩和剪力后，同样采用上述公式，根据实际混凝土强度计算配筋并验算剪力。
根据抗滑桩钻芯检测报告，出现质量缺陷的混凝土强度最低为19.9MPa，相应的轴心抗压强度设计值（fc）取9.6MPa，轴心抗拉强度设计值（ft）为1.1MPa，通过上述公式计算，需配17根φ18的HRB400钢筋，比原设计多一根，可满足抗弯要求；通过上式计算最大可承受剪力984kN，比反推的最大剪力小121kN。
由于钢筋混凝土结构设计中只考虑箍筋及混凝土的抗剪承载力，不计纵向钢筋的抗剪承载力，但现状抗滑桩已经无法增大箍筋及混凝土的抗剪承载力，因此按“螺栓连接”的理论中抗剪承载力计算的公式来计算因抗剪承载力不足而需增加的钢筋面积。
根据《GB50017-2003钢结构设计规范》中普通螺栓抗剪承载力计算公式计算需增加的钢筋面积如下：
N=s×fv
式中：N—抗剪承载力，121kN；
S—钢筋面积；
fv—抗剪强度设计值，120Mpa。
经计算，s=1008mm2，因此配3根φ22钢筋（s=1140mm2）可满足抗剪要求。
综上所述，为达到原设计要求的抗弯、抗剪承载力，每根桩需增加3根φ22钢筋。为了加大安全系数，决定每根桩增加9根φ25钢筋，
为保证有效的桩身受力截面，增加的钢筋尽量靠近原钢筋笼内侧布置；由于不能确定缺陷段桩身受拉区部位，为保证增加的钢筋可以起到抗弯作用，因此增加的钢筋按原钢筋笼内接等边三角形，每角一孔，分三孔布置，每孔3根φ25钢筋。
4.缺陷处理
对于NZ012#桩、NZ024#桩和NZ035#桩，其桩身完整，抗压强度代表值低于设计值的部位在桩的中下部，决定采用钢筋补强的方法进行处理：根据分析计算，决定采用地质钻机钻三个补强孔，每孔放3根φ25mm钢筋补强（9根/桩，三角形布置，每孔孔径110mm，钢筋深入合格桩身的深度不少于3.6m），最后用高强砂浆封孔。施工过程如下：
（1）钻孔：采用XY-100地质钻机钻三个φ110mm的孔至缺陷位置下3.6m。钻机在钻孔过程中，对钻机主轴进行垂直度校正，钻孔垂直度保证≤0.5%。
（2）钢筋制安：钢筋在堤顶采用直螺纹套筒连接，相邻接头错开不少于2.0m，三根钢筋之间以跳段焊缝的形式连接成钢筋束，每条焊缝长不少于5d，焊缝沿钢筋束间距不大于5m，钢筋束加工完成后在外围每5m焊一组定位筋，用来保证钢筋束在孔内居中，每组钢筋束采用8t汽车起重机吊入补强孔。钢筋在进场前，必须进行检验，检验合格并报监理工程师审批后，方可使用。
（3）砂浆封孔：封孔砂浆采用M30水泥砂浆，施工前委托有资质的检测单位做配合比试验，确定砂浆配合比，施工时采用搅拌机拌制，人工运输至工作面灌入补强孔，人工用钢筋分层插捣密实。封孔砂浆按要求每桩留置一组试块，进行28天抗压强度检测。
5.结论
本文通过工程实例，依据抗滑桩的设计方法和指标，反推出桩身最大弯矩和剪力设计值，根据抗滑桩检测实际混凝土强度，计算出配筋并验算剪力，经过复核计算制定出钢筋补强的缺陷处理方案。解决了抗滑桩强度不足的问题，取得比较好应用效果，该处理方案对类似工程施工具有一定的借鉴性。
参考文献：
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