大直徑人工挖孔樁離析事故加固設計與施工技術

郭向東

摘 要：人工挖孔樁具有施工方便、承載性能好等一系列的優(yōu)點，因此被廣泛地應用到了工程中。然而在具有較高地下水位的時候，如果一旦施工措施不力就很容易導致樁身混凝土出現(xiàn)離析。在某工程的樁基工程中一共包括三類樁基，也就是抗壓抗拔樁、抗拔樁、抗壓樁等。在對其進行檢驗之后發(fā)現(xiàn)樁基的樁身出現(xiàn)離析的問題，為此，針對導致其離析事故的原因，采取有效措施對其進行加固設計，取得了較好的施工效果。

關鍵詞：大直徑人工挖孔樁；離析；加固設計

中圖分類號： TU32.3 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）19-75-2

0 引言

現(xiàn)在各種增強和錨固等施工工藝和加固措施的水平變得越來越高，在處理大直徑挖孔樁混凝土離析問題的時候，利用各種檢測方法將工程的嚴重程度、缺陷位置、嵌巖深度和巖性、地質情況等確定下來。隨后以樁的受力特性為根據(jù)實施樁基加固設計，加固方案除了要能夠使樁的耐久性和承載力要求得到滿足之外，還要對已施工基樁進行最大限度的利用，嚴格的控制由于事故而造成的經(jīng)濟損失。

1 工程簡介

本工程為山西呂梁離石大土河100萬噸焦化工程中的精煤大棚，該工程為一大型儲煤設施，原設計結構形式條形基礎上部設間距3m的框架柱，柱上部為球型網(wǎng)架結構。該工程于2005年投入使用。該工程東北部分坐落在深雜填土層上，原設計3：7灰土換填深度沒有滿足實際要求，最終導致該部位產(chǎn)生大面積不均勻沉降，使大棚產(chǎn)生了嚴重裂縫，影響了工程的正常使用，后經(jīng)業(yè)主、設計院、勘探單位及我方共同研究討論形成了一套切實可行的改造方案。即在條形基礎的下部每一根柱的處置位置做人工挖孔灌注樁，人工挖孔樁的終端深度必須進入持力層1.5m，這樣每根挖孔樁的深度將達到20m左右。樁徑為1.2m，擴底樁徑為2.5m。

2 離析的特點和導致離析事故的原因

2.1 離析的特點分析

首先，該工程事故的特點就是樁身底部離析，其主要與水下澆筑措施不力以及較高的地下水位等具有十分密切的關系。

其次，其中具有60%的樁基混凝土離析部位具有小于兩米的厚度，而這一特征將地下水的主要影響范圍反映了出來，在不斷澆筑樁身混凝土的同時，比較容易保證中上部混凝土的質量[1]。

2.2 導致離析事故的原因分析

通過現(xiàn)場調查和取芯檢測結果發(fā)現(xiàn)，有下面3個方面的原因導致了該挖孔樁的混凝土離析事故：

首先，過高的地下水位，以及比較落后的降水和排水手段：也就是說太低的排水速度會導致不能夠進行半干孔或干孔作業(yè)，也無法采用澆注水下砼等工藝開展施工，只能夠采用強行澆筑的方式，這樣就很容易導致粗骨料和細骨料分離，最終引發(fā)嚴重的離析現(xiàn)象。

其次，混凝土下料口在澆灌的時候與澆筑面之間具有太遠的距離，這樣就很容易導致骨料與砂漿離析，同時如果沒有很好的振搗部分樁身混凝土，也容易導致離析問題[2]。

再次，施工單位忽視了人工挖孔樁的施工質量，沒有充分地認識到混凝土澆筑在具有較高地下水位情況下的施工技術，在施工現(xiàn)場沒有具備豐富經(jīng)驗的技術人員，或者對工程進度進行片面追求等都是造成離析事故的重要原因。

3 加固思路

在計算和復核樁身出現(xiàn)離析的Ⅳ類基樁的抗拔承載力和抗壓承載力之后，對比其設計承載力，最終決定選擇如下思路對其實施加固。

首先，如果與原抗拔承載力設計值相比，樁身混凝土完整部分具有較小的抗拔承載力/1.2，這時候應通過樁體內增設抗拔錨桿的方式對其實施加固，以計算承載力特征值/1.2與抗拔承載力的設計值的差值大小為根據(jù)將抗拔錨桿的數(shù)量和形式確定下來。

其次，如果與原抗壓承載力設計值相比，樁身混凝土完整部分具有較小的抗壓承載力/1.2，這時候應通過樁體內增設微型鋼管樁的方式對其實施加固。要使微型鋼管樁在上部完整樁身混凝土、底部完整巖石中分別進入，這樣就能夠對抗壓承載力和抗拔承載力進行有效增強。

最后，如果與原設計承載力設計值相比，樁身混凝土完整部分具有較小的承載力/1.2，這時候在原則上不對其進行處理，為了能夠使樁底的密實性得以提升，可以選擇高壓注漿的方式加強其樁底部分。

4 大直徑人工挖孔樁離析事故加固設計和施工

在具體的加固施工中，因為需要在樁內進行二次高壓注漿、微型樁和抗拔錨桿施工，涉及較多的施工工藝，因此施工人員需要對加固的設計意圖具有深刻領悟，嚴格按照相關標準進行操作，從而確保獲得理想的加固效果。

4.1 大直徑人工挖孔樁離析事故加固設計

通過設置樁內抗拔錨桿的方式加固抗拔樁，以現(xiàn)場的施工條件和抗拔承載力差值為根據(jù)選擇了兩種形式：

第一種形式是就是利用直徑36mm鋼筋作為錨桿主體，其具110mm的成孔直徑。以相應的建筑基礎設計規(guī)范為根據(jù)計算其抗拔承載力特征值，也就是280kN。以其承載力差值大小為根據(jù)可以將一到兩根錨桿設置在每棵樁內；

第二種形式就是選擇5根Φs15.2 鋼絞線作為錨桿主體，其具有220mm的成孔直徑，確定為700kN的抗拔承載力特征值。

采用樁內增設微型鋼管樁的方式加固抗拔抗壓樁和抗壓樁，微型樁具有127mm的鋼管直徑、10mm的壁厚以及220mm的微型樁成孔直徑，其分別具有540kN和750kN設計抗拔、抗壓承載力特征值。

4.2 大直徑人工挖孔樁離析事故加固施工措施

采用增設抗拔錨桿對既有基樁進行加固的時候，可以對基樁中原鉆芯檢測孔進行充分的利用，同時以此為基礎予以鉆孔處理，直到不小于設計錨固長度入中風化巖深度為止。在完成抗拔錨桿成孔之后，將二次高壓注漿管以及鋼絞線或者主體鋼筋放入孔內，直到鉆芯孔底。將撐力環(huán)設置在抗拔錨桿主體鋼筋周圍，每個撐力環(huán)具有1.5-1.8m的水平間距；需要將對中裝置設置在鋼絞線上，每隔150cm的距離將一個擴張環(huán)設置出來，將導向錨設置在前端。在具體的注漿施工中，第一步要將普通注漿管下放到孔底，然后將微膨脹水泥砂漿灌注進去，直到灌滿位置，采用0.2-0.5MPa的注漿壓力。在完成低壓注漿的24小時之后，選擇二次高壓注漿管實施高壓注水泥漿的施工，采用2.0-3.0MPa的注漿壓力。采用微型鋼管樁對樁身進行加固的時候，需要在樁心的位置成孔，具有22cm的成孔直徑，在達到中風化巖錨固長度后，繼續(xù)進行20cm的成孔。在完成清孔之后，將碎石放入到底部的20cm的位置，將二次高壓注漿管和直徑 12.7cm的鋼管同時放入進去，在碎石層的頂部放置鋼管，在孔底伸入高壓注漿管[3]。這樣就能夠有效的避免中風化巖由于受壓作用下的鋼管而被切割和破壞的現(xiàn)象。如果在樁身中部出現(xiàn)混凝土離析的問題，這時候就可以將微型鋼管樁設置在樁身的上部，然后在承臺50cm的部位深入微型鋼管，將高強度法蘭盤焊接在鋼管頂部，這樣就能夠利用微型樁將上部荷載很好的傳到下部完整的樁身上。如果基樁單純的采用高壓注漿進行加固，這時候通過原取芯孔將二次高壓注漿管插入進去，使其達到孔底，完成注漿施工之后即可。與此同時，只需要通過低壓注漿封堵取芯鉆孔針對樁身完好的Ⅱ類基樁進行處理就能夠取得較好的效果。

4.3 加固檢驗

為了對加固設計方案和施工質量進行檢驗，首先實施了加固試驗樁的施工，分別施工了兩顆具有220mm和110mm直徑的微型鋼管樁和抗拔錨桿。為了對是否達到要求的抗拔錨桿的錨固力進行驗證，將封閉閥門設置在兩種抗拔錨桿上，然后只針對其中的錨固段其施注漿施工，在經(jīng)過28天的時間之后，對其實施單純的錨桿抗拔試驗，在完成抗拔實驗之后再實施其余的注漿施工。直接按照設計方案針對微型樁抗壓承載力加固進行施工，在其符合強度要求之后對其實施基樁的抗壓靜載試驗。上述的檢測結果顯示施工質量和設計方案均符合承載力的要求。在完成全部的基樁加固施工之后，隨機地在不同的加固方案中抽取若干實施驗收試驗，試驗結果表明均符合相關要求。

5 結語

人工挖孔灌注樁在具有較高地下水位的時候很容易出現(xiàn)混凝土離析事故，本文提出的加固方案能夠使抗拔抗壓樁、抗壓樁和抗拔樁的承載力不足的問題得到有效解決，而且通過科學合理的施工技術實現(xiàn)了設計思路，通過檢驗表明采用該加固設計方案具有較高的合理性和安全性，能夠很好地解決離析問題，而且還可以對既有樁基進行充分利用，并且在合理的范圍內控制加固施工費用。

參 考 文 獻

[1] 王帥.淺述人工挖孔樁基礎在開工前的組織和技術準備工作[J].黑龍江科學，2016（03）.

[2] 覃海鳳.人工挖孔樁在瓊中縣上安鄉(xiāng)什聯(lián)村崩塌地質災害治理工程中的運用[J].西部探礦工程，2016（04） .

[3] 王春旭.對建筑工程中人工挖孔樁施工技術的探討[J].低碳世界，2016（08）.