巖溶區斷樁加固新方法

賈朋濤，劉之葵

(桂林理工大學土木與建筑工程學院，廣西桂林 541004)

1 前言

隨著國民經濟的發展，各類民用與工業建筑日益走向高層化，人工挖孔樁以其特有的大承載力優勢得到設計單位、施工單位的認可［1］。然而由于施工不當會出現斷樁，其處理方法主要有兩大類:一類是對樁進行補強加固;另一類是重新補樁［2］。在滿足技術要求的前提下，采用加固補強可以降低成本，節省工期，目前補強加固法主要為壓漿法。在巖溶地區由于巖溶裂隙發育，采用壓力注漿容易造成跑漿，斷樁位置很難灌注密實，本人在廣西一斷樁處理工程中對補強加固方法進行了新的嘗試，即采用在斷樁處加鋼筋束并澆筑混凝土后壓力注漿的方法進行了補強加固。

2 工程概況

2008年10月廣西某礦山配礦堆場皮帶廊⑤線鋼管柱樁基承臺發生局部沉降傾斜，皮帶廊、鋼管柱及皮帶正常工作時堆礦情況如圖1所示，樁、承臺及鋼管柱相互關系如圖2所示。據觀測，27號樁平均沉降63 mm，28號樁平均沉降42 mm。單樁豎向承載力特征值為2 000 kPa。

圖1 皮帶廊、鋼管柱及皮帶正常工作時堆礦情況

圖2 樁、承臺及鋼管柱情況

3 場地巖土工程條件

(1)場地地形地貌

場地處于云貴高原臺地與廣西丘陵山區過渡的斜坡地帶，所在區域屬于巖溶地貌，本場地為峰叢－溶蝕洼地，場地平整。

(2)水文氣象條件

場地屬于亞熱帶季風氣候，夏天酷熱，冬天嚴寒，常年平均氣溫為19.1℃ ～19.5℃。年平均降雨量1 658.8 mm，分配不均勻，一般集中在5月～8月，干濕季節分明。

(3)27、28號樁端地質情況

注漿前在27、28號樁中心位置進行鉆探勘察，其地質情況如圖3所示。

圖3 27、28號樁中心位置地質柱狀圖

4 樁基沉降原因分析

經鉆探查實:

(1)27號樁樁底巖石裂隙發育，溶蝕強烈(具體情況見圖3)，樁頂加荷后巖石裂隙被壓密從而導致樁基下沉;

(2)28號樁底以下存在1.5 m高溶洞，其中上部0.8 m為全空，無任何充填物，下部0.7 m為軟塑狀粘性土和少量鋁土礦充填，該樁樁底原設計為擴大頭，現只有樁身，而無擴大頭，且樁底未落到基巖。經調查得知，其原因為人工挖孔樁成孔后，大雨造成地面的粘性土和鋁土礦石被沖進孔底，下鋼筋籠及灌混凝土時未檢查孔底，最終造成斷樁，這是造成該樁沉降的主要原因。

5 樁基沉降治理方案

根據現場情況，設計提出以下加固方案:

(1)在承臺沉降端新增兩根人工挖孔樁，做托梁托住原承臺，并在原承臺側面植筋與新承臺托梁澆筑在一起，共同承擔舊承臺傳遞下來的荷載［3］，如圖4所示。

圖4 樁基沉降加固方案

(2)新增人工挖孔樁在查明樁端以下基巖情況的同時，利用該鉆孔對樁底以下5 m的基巖進行壓力注漿，以加固破裂的巖體，避免樁基再次下沉。

(3)在原27號、28號兩根已沉降的樁中心，鉆孔至樁底端下大于5m范圍進行壓力注漿，避免繼續下沉。該兩根樁注漿后，可作為安全儲備，使加固后的樁基承臺更安全可靠。

施工后由于新舊承臺銜接處存在混凝土澆注不密實，造成新增兩根人工挖孔樁失去分擔舊承臺傳遞下來的荷載的作用，迫使對27號、28號兩根樁重新發揮承重樁的作用，必須及時有效地進行加固。

27號樁已經進行了注漿加固，下文不再進行詳說，現主要對28號樁斷樁加固即本文重點進行詳細闡述。

6 28號斷樁加固

6.1 28號斷樁加固機理

鋼筋混凝土置換法是采用和上部完好樁基同樣標高和強度的鋼筋混凝土，置換斷樁處部分粘土和空隙，使得斷樁處充填密實，達到和上部完好樁基完整銜接的目的［4］。壓漿法是采用一定的壓力，將高標號的水泥化學漿注入孔內，壓力使樁基礎混凝土缺陷段大空隙產生類彈性擴散，從而使水泥化學漿在缺陷混凝土內擴散、滲透、凝聚，充填混凝土內的空隙，增強混凝土的密集性、連續性和完整性，改良混凝土的膠結狀態，達到補強的目的［5］。

在原28號斷樁位置用鋼筋混凝土置換斷樁中的部分粘土和空隙，然后用壓力注漿法把水泥漿注入鋼筋混凝土澆筑產生的空隙處，使得斷樁處充填密實，形成小直徑鋼筋混凝樁(樁徑110 mm)，與原人工挖孔樁一起形成新的樁基，最終強度達到原樁設計承載力。

6.2 28號斷樁加固方案

(1)成孔

在樁中心及距樁中心0.4 m等距離對稱鉆共7個孔，孔徑110 mm，每孔穿過樁底空洞入巖2.5 m，詳細布置如圖5所示。

圖5 28號樁鉆孔平面布置圖

(2)沖洗

用鉆機取樣管通過7個孔分別將空洞部分的沙子和軟塑粘土盡量抓出。用高壓水對空洞部分進行沖洗，使沙子和泥漿返出地面，沖洗至返清水為此。

(3)灌注

向7個鉆孔內灌C30細石砼，使空洞內充填密實，然后重新掃孔，無壓向孔內注滿0.5∶1的濃漿，接著下鋼筋束，錨入巖石內2.5 m，錨入樁內 2.0 m，空洞部分為1.5 m。7個鉆孔每孔一束，每束由5根直徑25 m、長6 m鋼筋焊接而成。

(4)壓力注漿

采用壓力向7個已經放入鋼筋束的孔內灌濃漿，壓力達0.8 MPa～1.0 MPa，并穩壓30 min為此。

(5)效果檢測

采用堆載試驗進行檢測。在本次加固28 d后，采用礦高4 m、8 m、12 m三個階段進行堆載試驗，最終沉降控制在10 mm以內，堆載情況如圖1所示。

6.3 28號斷樁加固施工

(1)鉆探

采用XY－150型鉆機完成了7個直徑為110 mm的注漿孔鉆探。

(2)沖洗

采用泥漿泵把清水通過鉆桿送至孔底，在鉆桿底端部加一根1 m多長的短鉆桿，并將短鉆桿的底端封閉，周邊鉆4個小孔，兩孔噴水，兩孔對穿鋼絲繩(30 cm～40 cm長)，利用鉆機轉動對粘土和沙子進行沖刷將泥漿及砂沖出孔口。共計5天時間反復洗孔，最終7個孔洗孔時全部返清水，洗孔結束。

(3)灌注

樁底空洞部分清洗并等水滲走以后用人工從孔口灌C30細石砼，利用邊灌細石砼邊用鉆桿搗實的辦法灌入細石砼1.0 m3，實際進入空洞內的部分約為0.5 m3。

在灌細石砼結束后每個鉆孔均掃孔、洗孔至返清水、低壓注入0.5∶1的濃漿至返到孔口等過程。最終鋼筋束放置位置除鉆孔 ZK28－2、ZK28－5離孔底0.3 m和0.15 m外，其他都放到了孔底。未放到孔底的鋼筋束下面為鋁土礦石，經水泥漿充填后變成混凝土，完全可以支撐上部荷載。

(4)壓力注漿

注漿材料選用強度為42.5 MPa的普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.5∶1，在0.8 MPa壓力下采用孔口封閉全段注漿，7個孔共灌入9.37 m3漿液。

(5)加固效果

①初步分析結論

按已挖樁孔的深度及底部擴大頭總共空洞部分的體積為3 m3左右，除殘存粘土、沙子及0.5 m3的砼外，剩余空間不到2 m3。本次對該樁灌漿共用水泥16 t，細石砼0.5 m3。部分漿從巖石裂隙中流失，其他部分留在空洞內形成結石。7個鉆孔所鉆所圍范圍內通過洗孔和注漿時觀察，已形成7個直徑為0.11 m的混凝土小樁，并和28號樁其他部分共同形成直徑1.5 m混凝土圓樁，一起承擔上部傳遞下來的荷載。

②檢測效果

經過三階段堆載試驗，樁基沉降未超過允許值，且經過近一年半時間的地面間斷性堆礦壓力下，未發現28號樁基再次沉降，保證了礦山配礦堆場皮帶廊的正常運轉和地面堆礦的工作安全。

7 結語

28號樁經過加固處理，阻止了其繼續下沉，保證了整條造價不菲的皮帶廊的及時運轉，也為整個選礦廠正常工作贏得了時間。本斷樁補強加固方法經過實踐檢驗，證明是比較成功的一種處理方法，可以作為其他類似工程的參考。

［1］周江玫，單麗艷.關于建筑人工挖孔樁的施工特點［J］.城市建設，2010(24)

［2］朱奎，徐日慶，周鵬飛.人工挖孔樁質量事故處理工程實例［J］.鐵道建筑，2008(10):81～83

［3］陳信春.某跨海大橋超長樁斷樁的處理方法［J］.中外公路，2010，30(5):225 ～227

［4］JGJ79－2002.建筑地基處理技術規范［S］.

［5］莫海鷹.采用壓漿法處理斷樁［J］.公路與汽運，2002(1):40～41