岩溶区断桩加固新方法

贾朋涛，刘之葵

(桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林 541004)

1 前言

随着国民经济的发展，各类民用与工业建筑日益走向高层化，人工挖孔桩以其特有的大承载力优势得到设计单位、施工单位的认可［1］。然而由于施工不当会出现断桩，其处理方法主要有两大类:一类是对桩进行补强加固;另一类是重新补桩［2］。在满足技术要求的前提下，采用加固补强可以降低成本，节省工期，目前补强加固法主要为压浆法。在岩溶地区由于岩溶裂隙发育，采用压力注浆容易造成跑浆，断桩位置很难灌注密实，本人在广西一断桩处理工程中对补强加固方法进行了新的尝试，即采用在断桩处加钢筋束并浇筑混凝土后压力注浆的方法进行了补强加固。

2 工程概况

2008年10月广西某矿山配矿堆场皮带廊⑤线钢管柱桩基承台发生局部沉降倾斜，皮带廊、钢管柱及皮带正常工作时堆矿情况如图1所示，桩、承台及钢管柱相互关系如图2所示。据观测，27号桩平均沉降63 mm，28号桩平均沉降42 mm。单桩竖向承载力特征值为2 000 kPa。

图1 皮带廊、钢管柱及皮带正常工作时堆矿情况

图2 桩、承台及钢管柱情况

3 场地岩土工程条件

(1)场地地形地貌

场地处于云贵高原台地与广西丘陵山区过渡的斜坡地带，所在区域属于岩溶地貌，本场地为峰丛－溶蚀洼地，场地平整。

(2)水文气象条件

场地属于亚热带季风气候，夏天酷热，冬天严寒，常年平均气温为19.1℃ ～19.5℃。年平均降雨量1 658.8 mm，分配不均匀，一般集中在5月～8月，干湿季节分明。

(3)27、28号桩端地质情况

注浆前在27、28号桩中心位置进行钻探勘察，其地质情况如图3所示。

图3 27、28号桩中心位置地质柱状图

4 桩基沉降原因分析

经钻探查实:

(1)27号桩桩底岩石裂隙发育，溶蚀强烈(具体情况见图3)，桩顶加荷后岩石裂隙被压密从而导致桩基下沉;

(2)28号桩底以下存在1.5 m高溶洞，其中上部0.8 m为全空，无任何充填物，下部0.7 m为软塑状粘性土和少量铝土矿充填，该桩桩底原设计为扩大头，现只有桩身，而无扩大头，且桩底未落到基岩。经调查得知，其原因为人工挖孔桩成孔后，大雨造成地面的粘性土和铝土矿石被冲进孔底，下钢筋笼及灌混凝土时未检查孔底，最终造成断桩，这是造成该桩沉降的主要原因。

5 桩基沉降治理方案

根据现场情况，设计提出以下加固方案:

(1)在承台沉降端新增两根人工挖孔桩，做托梁托住原承台，并在原承台侧面植筋与新承台托梁浇筑在一起，共同承担旧承台传递下来的荷载［3］，如图4所示。

图4 桩基沉降加固方案

(2)新增人工挖孔桩在查明桩端以下基岩情况的同时，利用该钻孔对桩底以下5 m的基岩进行压力注浆，以加固破裂的岩体，避免桩基再次下沉。

(3)在原27号、28号两根已沉降的桩中心，钻孔至桩底端下大于5m范围进行压力注浆，避免继续下沉。该两根桩注浆后，可作为安全储备，使加固后的桩基承台更安全可靠。

施工后由于新旧承台衔接处存在混凝土浇注不密实，造成新增两根人工挖孔桩失去分担旧承台传递下来的荷载的作用，迫使对27号、28号两根桩重新发挥承重桩的作用，必须及时有效地进行加固。

27号桩已经进行了注浆加固，下文不再进行详说，现主要对28号桩断桩加固即本文重点进行详细阐述。

6 28号断桩加固

6.1 28号断桩加固机理

钢筋混凝土置换法是采用和上部完好桩基同样标高和强度的钢筋混凝土，置换断桩处部分粘土和空隙，使得断桩处充填密实，达到和上部完好桩基完整衔接的目的［4］。压浆法是采用一定的压力，将高标号的水泥化学浆注入孔内，压力使桩基础混凝土缺陷段大空隙产生类弹性扩散，从而使水泥化学浆在缺陷混凝土内扩散、渗透、凝聚，充填混凝土内的空隙，增强混凝土的密集性、连续性和完整性，改良混凝土的胶结状态，达到补强的目的［5］。

在原28号断桩位置用钢筋混凝土置换断桩中的部分粘土和空隙，然后用压力注浆法把水泥浆注入钢筋混凝土浇筑产生的空隙处，使得断桩处充填密实，形成小直径钢筋混凝桩(桩径110 mm)，与原人工挖孔桩一起形成新的桩基，最终强度达到原桩设计承载力。

6.2 28号断桩加固方案

(1)成孔

在桩中心及距桩中心0.4 m等距离对称钻共7个孔，孔径110 mm，每孔穿过桩底空洞入岩2.5 m，详细布置如图5所示。

图5 28号桩钻孔平面布置图

(2)冲洗

用钻机取样管通过7个孔分别将空洞部分的沙子和软塑粘土尽量抓出。用高压水对空洞部分进行冲洗，使沙子和泥浆返出地面，冲洗至返清水为此。

(3)灌注

向7个钻孔内灌C30细石砼，使空洞内充填密实，然后重新扫孔，无压向孔内注满0.5∶1的浓浆，接着下钢筋束，锚入岩石内2.5 m，锚入桩内 2.0 m，空洞部分为1.5 m。7个钻孔每孔一束，每束由5根直径25 m、长6 m钢筋焊接而成。

(4)压力注浆

采用压力向7个已经放入钢筋束的孔内灌浓浆，压力达0.8 MPa～1.0 MPa，并稳压30 min为此。

(5)效果检测

采用堆载试验进行检测。在本次加固28 d后，采用矿高4 m、8 m、12 m三个阶段进行堆载试验，最终沉降控制在10 mm以内，堆载情况如图1所示。

6.3 28号断桩加固施工

(1)钻探

采用XY－150型钻机完成了7个直径为110 mm的注浆孔钻探。

(2)冲洗

采用泥浆泵把清水通过钻杆送至孔底，在钻杆底端部加一根1 m多长的短钻杆，并将短钻杆的底端封闭，周边钻4个小孔，两孔喷水，两孔对穿钢丝绳(30 cm～40 cm长)，利用钻机转动对粘土和沙子进行冲刷将泥浆及砂冲出孔口。共计5天时间反复洗孔，最终7个孔洗孔时全部返清水，洗孔结束。

(3)灌注

桩底空洞部分清洗并等水渗走以后用人工从孔口灌C30细石砼，利用边灌细石砼边用钻杆捣实的办法灌入细石砼1.0 m3，实际进入空洞内的部分约为0.5 m3。

在灌细石砼结束后每个钻孔均扫孔、洗孔至返清水、低压注入0.5∶1的浓浆至返到孔口等过程。最终钢筋束放置位置除钻孔 ZK28－2、ZK28－5离孔底0.3 m和0.15 m外，其他都放到了孔底。未放到孔底的钢筋束下面为铝土矿石，经水泥浆充填后变成混凝土，完全可以支撑上部荷载。

(4)压力注浆

注浆材料选用强度为42.5 MPa的普通硅酸盐水泥，水灰比为0.5∶1，在0.8 MPa压力下采用孔口封闭全段注浆，7个孔共灌入9.37 m3浆液。

(5)加固效果

①初步分析结论

按已挖桩孔的深度及底部扩大头总共空洞部分的体积为3 m3左右，除残存粘土、沙子及0.5 m3的砼外，剩余空间不到2 m3。本次对该桩灌浆共用水泥16 t，细石砼0.5 m3。部分浆从岩石裂隙中流失，其他部分留在空洞内形成结石。7个钻孔所钻所围范围内通过洗孔和注浆时观察，已形成7个直径为0.11 m的混凝土小桩，并和28号桩其他部分共同形成直径1.5 m混凝土圆桩，一起承担上部传递下来的荷载。

②检测效果

经过三阶段堆载试验，桩基沉降未超过允许值，且经过近一年半时间的地面间断性堆矿压力下，未发现28号桩基再次沉降，保证了矿山配矿堆场皮带廊的正常运转和地面堆矿的工作安全。

7 结语

28号桩经过加固处理，阻止了其继续下沉，保证了整条造价不菲的皮带廊的及时运转，也为整个选矿厂正常工作赢得了时间。本断桩补强加固方法经过实践检验，证明是比较成功的一种处理方法，可以作为其他类似工程的参考。

［1］周江玫，单丽艳.关于建筑人工挖孔桩的施工特点［J］.城市建设，2010(24)

［2］朱奎，徐日庆，周鹏飞.人工挖孔桩质量事故处理工程实例［J］.铁道建筑，2008(10):81～83

［3］陈信春.某跨海大桥超长桩断桩的处理方法［J］.中外公路，2010，30(5):225 ～227

［4］JGJ79－2002.建筑地基处理技术规范［S］.

［5］莫海鹰.采用压浆法处理断桩［J］.公路与汽运，2002(1):40～41