既有樁基破壞的原因分析及再加固處理

高懷玉 宋海武 潘均強

(南京恒海水泥工程設計有限公司，江蘇 南京 210011)

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既有樁基破壞的原因分析及再加固處理

高懷玉 宋海武 潘均強

(南京恒海水泥工程設計有限公司，江蘇 南京 210011)

結合重慶某水泥廠2號窯墩的工程概況，分析了窯墩樁基發生斷裂的原因及破壞程度，并提出了加固方案，闡述了加固的關鍵工序，實踐表明：該加固方案保證了樁基的穩定性，滿足安全生產的要求。

樁基，窯墩，加固，混凝土

1 工程概況

重慶某水泥廠的B線2號窯墩，在2014年8月份后開始出現晃動，后廠里組織人員進行觀測并組織招標加固，同年9月進行了初次加固。第一次加固，甲方未委托設計單位進行設計，將工程直接委托給某巖土勘察施工單位，并商討了一個方案，未勘察清發生晃動的真實原因及破壞的程度，倉促的實施了加固。加固后生產線正常運作了大約一個月的時間，窯墩和承臺又開始了左右晃動，晃動幅度沒有第一次加固之前大。但是還是會影響正常的安全生產。如果不進行再次加固處理，長期運轉會使窯產生破壞，最終導致較大的經濟損失。

為使產生的損失不再擴大，廠里再次組織招標進行再加固[1]，委托南京恒海水泥工程設計有限公司進行勘察并設計加固，由于基礎和樁基[2]都處在地面以下的土層中，為了準確的查明破壞的原因和破壞的程度，我們提出一邊開挖一邊設計，設計人員必須到現場時時跟蹤項目，以便較為及時的查明破壞的原因并觀測破壞的程度。通過開挖樁基承臺的掩埋土體，并進行了詳細勘察觀測[3]，分析其破壞原因，總結歸納出窯墩及承臺的病害和破壞程度[4]，主要表現為：

1)出現晃動后，當窯墩上部被支撐的窯體轉動時，窯墩及其下部承臺會在窯軸線兩側左右搖擺，且窯墩承臺兩層翼緣邊擺動幅度達到±80 mm，第一次加固后擺動幅度變為±40 mm，當承臺底部的土體挖除后，到基坑底部觀察。

2)承臺沿窯軸線出現裂縫，裂縫上下基本延伸到承臺上下表面，窯軸線方向裂縫發展至承臺邊緣，但是裂縫的產生并未拉斷承臺內部的鋼筋，承臺仍然是一個整體，如果進行適當的加固，控制住裂縫的發展，承臺的功能可以繼續發揮。

3)停止窯的轉動，開挖掏土至承臺底，查看樁基與承臺的連接情況。其底部樁基為10根直徑1 m的混凝土灌注樁，其中6根為第一次加固之前的原樁基，4根為第一次加固增補的樁。原6根樁與承臺的連接部位已經斷裂，完全脫開，裂縫齊平整，鋼筋斷開的部位，錨入承臺的鋼筋與對應的下部樁鋼筋有明顯的錯位，錯位水平距離為30 mm。增補的4根樁也有細小的裂縫，無法承受水平剪力及上部水平力引起的彎矩。

4)地質勘查發現，地面以下15 m左右為巖層可作為樁基的持力層，巖層上面大約有4 m的回填土，土質比較松散，其余為老土層，土質為粉質粘土，原6根樁有一根樁混凝土骨料松散，可以用小錘將其敲散。

2 工程破壞分析

綜合分析上述樁基破壞的現象和破壞達到的程度，窯墩整體擺動的原因可確定為外部因素帶來的[5]：

1)排除是原結構自身的設計不足而導致的樁斷裂，因為在B線側邊100 m處，有一條平行的，生產能力相同的A生產線，和A線的2號窯墩相比，兩個窯墩的設計是一樣的，但A線完好，沒有受到破壞。

2)排除是由于上部設備的不正常運轉導致窯墩受水平力過大，而引起承臺受力過大，最終超過原6根樁基的水平承載力，而使樁基被剪斷。因為通過組織人員觀測發現，設備各項參數都正常，窯體也沒有變形。

3)排除是施工質量的單一原因導致的樁基破壞，因為施工質量從一開始就存在，如果正常運轉時破壞的話，早就應該出現了，不會等到幾年之后才出現破壞。

4)樁基的破壞可以確定為，6根原樁基有一根施工質量的問題再疊加某種瞬時的大的水平力而引起的。如果沒有大的水平力的話，樁基是不會這么徹底的斷裂，并發生位移后，而不引起周圍土體的變化，在剛出現窯墩擺動的時候，沒有發現承臺周圍的土體鼓起或其他別的變換。2014年8月3日云南魯甸地震，此廠有明顯的震感。而當時出現搖擺也是在這個時間，也符合地面沒有引起其他變化而樁斷裂，同時承臺也發生位移后擺動。

5)第一次加固的方案為：在窯軸線方向，增加4根相同規格的混凝土灌注樁，同時加寬相應部位的承臺。承臺的厚度和原承臺厚度保持相同。承臺加寬部位的混凝土與原承臺的結合部位，采用植筋技術處理連接。由于第一次加固單位沒有查明原6根樁都斷裂破壞的原因，盲目的進行了加固，導致補充的4根樁的水平承載力不夠，致使加固后仍然還在晃動。當然第一次的加固措施還是起到一定的作用，首先控制住了裂縫在窯軸線方向發展；其次增大了承臺的質量，所以擺動的幅度較之前減小了許多。

3 加固方案

1)加固結構的布置：在垂直于窯軸線方向(見圖1)，每邊各加2根直徑為1 m的混凝土灌注樁，并按窯軸線對稱布置，樁型與原樁相同。這4根樁頂標高同時在垂直于窯軸線的方向外挑出1.2 m，從-3.400 m平面一直澆筑到±0.000 m平面,概括起來就是將原承臺基礎外包擴大形成一個新的整體，用于提高基礎的抗傾覆和抗水平荷載的作用。加固布置圖見圖2，圖3。

2)原承臺與新澆混凝土結合部位的處理[6]：原承臺與新澆混凝土的結合部位分布在承臺長度方向的兩端(見圖2)，每邊各植129根直徑為20的三級鋼，在原承臺厚度方向分為4層布置，第1層為42根，向下3層每層29根，4層鋼筋每層間距為400 mm，原承臺表面鑿毛清洗干凈，為保證植筋質量，每根植筋[7]均完成抗拔試驗。

3)原樁基礎與新澆混凝土的結合部位指的是最初的6根樁和第一次加固增加的4根樁，總共10根樁，這10根樁的樁身植筋，植筋上下間距為200 mm，每層8根均勻布置，整體呈梅花形布筋。樁身表面鑿毛清洗干凈，同時敲掉松動的混凝土及承臺底部的墊層，為保證植筋質量，每根植筋均完成抗拔試驗。這樣做的目的，其一是將新加混凝土與原來的結構結合為一個整體。其二是重新利用原有的10根樁基礎，使其完全錨入新澆混凝土當中，致使結構整體發揮作用。

4)注漿：整個混凝土的澆筑要求不間斷連續完成。沿窯軸線方向布置3個直徑為800 mm的通孔，用于澆筑和振搗混凝土，等到施工完成后將3個孔封堵填實。澆筑時先通過3個通孔澆筑且振搗，澆筑到混凝土從原承臺底部完全溢出且淹沒有一定的高度時，停止從中間孔的混凝土并封堵孔口的澆筑。接下來由兩邊基坑澆筑，并達到設計高度。混凝土澆筑時使用兩臺振搗設備，不間斷的振搗密實，以達到新老混凝土接觸面間無縫隙粘結，為保證不出現間隙使用微膨脹混凝土。由于所澆筑混凝土結構屬于大體積混凝土結構，故須降低要成型結構內部的水化熱。降低水化熱的方法采用通循環水的方法降溫。在內部預先布置兩層循環水管道，使用現場自來水通入，這種方法有效的降低了混凝土的水化放熱。

4 加固施工情況及完成工作量

本工程施工結束后，按照正常養體條件，養護28 d后，恢復生產線生產，窯體在各種工況下工作60 d，未發現基礎有異常現象，基礎均完好無破壞，穩定運轉，由此說明本次加固達到了正常安全生產的要求。

5 結語

工程竣工后，通多兩個月的不間斷的監測和檢查，本次加固處理都表現出良好的工作狀態，沒有發現任何擺動和其他異常現象。通過本次加固工程總結經驗如下：

1)要對加固工程所在地進行二次嚴格的地質勘查，并和初建時的地質報告作對比，確切的查明地質條件，判斷工程破壞的原因是否和地質勘查的準確性有關，并以此作為加固工程設計的重要依據；

2)勘查清楚所加固對象的確切破壞程度以及破壞的確切位置，因為樁基工程大多處在掩埋狀態，不能單靠表象或理論上的判斷得出結論，并進行加固處理，這樣不僅不能達到加固的目的，而且會增加再次加固的困難；

3)為確保能夠盡可能的反映出工程破壞的原因，必要時要對所加固處理的工程進行開挖并再設計，這樣能夠使結構處在正常的生產運作狀態，觀察基坑中樁基和承臺結構的動態變化，并判斷出工程破壞的更詳細的原因和工程破壞的發展程度。當然這樣做的前提是開挖后結構正常運轉時，結構要保持安全的工作狀態。

[1] JGJ 123—2012，既有建筑地基基礎加固技術規范[S].

[2] JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范[S].

[3] 岑政平,樓東浩,葉 軍,等.某樁基工程加固設計實例及動態監測分析[J].結構工程師，2014(4)：131-136.

[4] 劉金波,張中南,孫 明,等.某樁基承載力不滿足要求處理實例及分析[J].巖土工程學報，2011(S2)：58-63.

[5] 趙 峰.淺析橋梁樁基施工中存在的質量問題及解決策略[J].四川水泥，2016(2)：251.

[6] 王振領,林擁軍,錢永久.新老混凝土結合面抗剪性能試驗研究[J].西南交通大學學報，2005(5)：600-604.

[7] 戴選峰.植筋加固技術在橋梁樁基施工中的運用[J].中國新技術產品，2009(11)：61.

Both of the reasons for damage of the pile foundation analysis and reinforcement

Gao Huaiyu Song Haiwu Pan Junqiang

(Nanjing Henghai Cement Engineering Design, Nanjing 210011, China)

Combining with the engineering survey of No.2 pier of some cement plant of Chongqing, the paper analyzes the reasons for the cracks on pier’s pile foundation and its damage, points out the reinforcement scheme, illustrates the key procedure for the reinforcement, and proves by the practice that the reinforcement scheme can ensure the stability of the pile foundation and meet the demands for the safe production.

pile foundation, pier, reinforcement, concrete

1009-6825(2016)12-0075-02

2016-02-15

高懷玉(1985- )，男，助理工程師； 宋海武(1965- )，男，教授級高級工程師； 潘均強(1976- )，男，高級工程師

TU753.8

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