醫(yī)院綜合樓工程樁基補強處理及其加固

摘要：某醫(yī)院綜合樓工程樁基由于設(shè)計施工原因?qū)е缕浯嬖谌毕荩休d力無法滿足使用要求，經(jīng)查主要的缺陷形式有混凝土芯松散、破碎、不成型、夾泥等，需要對其進(jìn)行補強加固處理。

關(guān)鍵詞：成孔灌注樁;樁基承載力;樁基補強;高壓注漿

沖（鉆）孔灌注樁以其固有的優(yōu)勢，比如承載能力較強、施工過程簡單方便、施工周期短等等，在工程項目施工中應(yīng)用廣泛。但是如果施工單位在操作過程中出現(xiàn)質(zhì)量控制不嚴(yán)格問題容易導(dǎo)致樁基承載力不滿足要求的缺陷問題，在工程項目中一旦出現(xiàn)這類問題就會造成嚴(yán)重后果。

一、工程概述和地質(zhì)情況

（一）工程簡介

擬建的某醫(yī)院綜合樓，場地東面為一條公路，南面臨家屬樓，西面臨居民住宅，北面臨辦公樓。樓高16層，框剪結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)設(shè)計采用旋挖成孔灌注樁基礎(chǔ)，以中風(fēng)化石灰?guī)r作樁基基礎(chǔ)持力層，樁端進(jìn)入中風(fēng)化石灰?guī)r不得小于0.4d（d為樁直徑）且不小于500mm，中風(fēng)化石灰?guī)r承載力特征值fak為7000KPa。根據(jù)鉆芯檢測結(jié)果，有27根樁存在缺陷，其中主要的缺陷形式有混凝土芯松散、破碎、不成型、夾泥等。為確保樁基承載力能達(dá)到設(shè)計要求，結(jié)合筆者多年相關(guān)工程施工經(jīng)驗，對樁基進(jìn)行了補強和加固處理。

（二）地質(zhì)情況

根據(jù)鉆探資料，場地巖土層結(jié)構(gòu)自上而下分為人工填土、黏土和石灰?guī)r，前兩個合并為黏土，其工程地質(zhì)特征分述如下。①黏土：人工成因加殘坡積成因，上部為人工填土，松散-中密，下部為黏土，硬塑-硬可塑狀態(tài)，主要由粘粒組成，土體內(nèi)不均地含強-中風(fēng)化石灰?guī)r碎石及角礫10%-30%，土質(zhì)韌性中等，干強度中等，切面規(guī)則-粗糙，搖振無反應(yīng)。②石灰?guī)r：沉積成因，為石炭系地層。最大埋深15.3m，最小埋深7.0m，按其風(fēng)化程度可分為強風(fēng)化石灰?guī)r、中風(fēng)化破碎石灰?guī)r和中風(fēng)化石灰?guī)r三個亞層。

二、樁基補強處理及其加固方案分析

（一）總體方案

總體方案可以概述為：①在有缺陷的樁基上，利用樁頂抽芯孔，并適當(dāng)增加2-3個鉆孔，用地質(zhì)鉆機加深成孔，孔深穿過樁底1.5m到達(dá)巖面，成孔后經(jīng)高壓風(fēng)、水清孔，采用高壓注漿補強處理;②對于樁身混凝土芯樣松散、破碎、不成型30cm以下樁基沖洗后直接注漿進(jìn)行補強。30cm以上沖洗后采用鋼管樁注漿補強，其中鋼管頂、底部均應(yīng)超過缺陷位置1.5m。對于Ф1300mm和Ф1800mm樁基在鋼管樁內(nèi)部應(yīng)插入3根綁扎好的32mm鋼筋。

本實例中采用高壓注漿工藝，該工藝特點是漿液粒間滲透能力強，結(jié)石率高。注漿對象主要是樁基的離析、樁端持力層夾泥、樁身混凝土連續(xù)破碎、松散等，利用壓力和水泥漿的流動性，將樁身離析、夾泥、樁端有軟弱夾層部位以滲透和填充等方式占據(jù)砂礫的孔隙、巖石裂隙，經(jīng)控制一定時間后，漿液將原來松散的砂礫、軟弱層膠結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度較大的“結(jié)石體”。通過上述方案處理后樁的密實度可以得到顯著提升，實現(xiàn)了對存在缺陷樁身進(jìn)行修復(fù)的目的。

（二）加固施工工藝過程

1、抽芯成孔。在樁中指定位置通過鉆機進(jìn)行鉆孔。如果樁只需要注漿補強，則成孔直徑為90mm，如果樁需要采用鋼管樁補強，則成孔直徑為130mm。鉆孔深度需穿透樁身進(jìn)入持力層1.5m，鉆孔過程中，最好是采用低壓力高轉(zhuǎn)速的方式進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中避免孔身出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，嚴(yán)格控制孔身垂直度在0.3%范圍以內(nèi)。

2、高壓清洗孔身。正式注漿之前采用高壓旋噴機對樁基問題部分反復(fù)多次沖洗，沖洗時提管速度控制在4cm/min，對于重點部位應(yīng)該適當(dāng)降低提管速度，通?？刂圃?cm/min。利用高壓風(fēng)、水循環(huán)清洗鉆孔30～60min。同時，在同一根樁另一個孔插入Ф75mm的PVC管到底，內(nèi)部接入風(fēng)管通風(fēng)，采用氣舉反循環(huán)的形式進(jìn)行抽砂、抽泥清孔，旋噴機采用7.5kg的空壓機帶動，氣舉反循環(huán)中的高壓風(fēng)采用3kg空壓機提供，當(dāng)抽出的清洗液只帶有少量或無巖粉時方可結(jié)束清洗鉆孔。

3、全孔段高壓循環(huán)灌漿。①樁身沖洗完畢后，在孔口預(yù)埋長0.5m的排氣管。排氣管采用20的鋼管，埋入孔約20cm，露出孔口30cm，管口安裝球閥，待排氣后，關(guān)閉球閥，加壓注漿。②除排氣管外，需要再安裝一根注漿鋼管至孔底，并且采用快硬水泥漿進(jìn)行埋設(shè)，2小時以后才能夠進(jìn)行高壓注漿。③灌漿材料為普通硅酸鹽水泥，正式灌漿前需要對灌漿材料進(jìn)行配合比試驗，保證漿液復(fù)合強度不低于C25。④采用分段灌注，漿液由稀至濃的順序逐漸進(jìn)行灌注，其中水灰比的變化順序為1：1→0.75：1→0.5：1。⑤正常灌漿壓力通?？刂圃?.5～2.0MPa，但是在開始施工作業(yè)時應(yīng)盡量將壓力控制在1MPa左右。⑥灌漿過程應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的吃漿量以及壓力變化具體情況來調(diào)節(jié)水灰比大小，以此來保證灌漿質(zhì)量，這是非常關(guān)鍵的步驟和環(huán)節(jié)。⑦灌漿要持續(xù)進(jìn)行，不能中斷。如特殊原因確實需要中斷，應(yīng)在水泥初凝前半小時恢復(fù)灌漿。如果無法恢復(fù)，則需要利用低壓水進(jìn)行清洗，正常后再重新灌漿。⑧漿液濃度為0.5：1、壓力為2Mpa、穩(wěn)壓持續(xù)時間為30min、樁身停止吸漿或者吸漿量不大于0.2L/min時，可以結(jié)束灌漿過程。⑨通過前期檢測抽芯發(fā)現(xiàn)樁底存在少量砂土，因此在灌漿過程中需要設(shè)置一個孔灌漿，并且此孔需要通風(fēng)擾動，通過這樣的方式可以防止砂土沉淀，從而影響樁身的完整性。

（三）高壓循環(huán)灌漿質(zhì)量控制措施

1、高壓循環(huán)注漿過程中如果出現(xiàn)串漿現(xiàn)象時，如串漿孔具備條件可以同時對串漿的孔進(jìn)行注漿，但是需要確保每個孔設(shè)置一個泵。如果只有一個泵，那么就需要采取措施將注漿孔堵塞，等到該孔注漿結(jié)束后，再對串漿孔進(jìn)行掃孔、沖洗，然后繼續(xù)注漿。

2、高壓循環(huán)注漿過程中如果出現(xiàn)冒漿、漏漿問題，可以采取的措施包括但不限于封墻、低壓、濃漿、限流、限量、間歇注漿等。

3、高壓循環(huán)注漿過程中如果出現(xiàn)不可控因素導(dǎo)致注漿工作中斷，則可以按照下述原則來進(jìn)行處理：①盡可能快的恢復(fù)注漿過程，如果無法在短時間內(nèi)恢復(fù)那么需要立即進(jìn)行沖洗鉆孔，然后待條件許可后再恢復(fù)注漿過程。如果現(xiàn)場無法對鉆孔進(jìn)行沖洗或者沖洗效果不佳，那么久需要進(jìn)行掃孔，然后再恢復(fù)注漿過程;②恢復(fù)注漿以后，如果漿液的注入率與中斷之前相比存在了大幅度的減少，并且出現(xiàn)了較短時間停止吸漿的現(xiàn)象，那么需要采取行之有效的措施及時予以補救;③注漿過程中，如果出現(xiàn)注漿壓力或者注入率突變的情況，應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場具體情況盡快找到原因，并且采取相應(yīng)措施進(jìn)行及時處理。

三、樁基補強后的承載力分析

如表1所示為原始方案和補強方案樁基單樁豎向承載力比較。由表中數(shù)據(jù)可知，通過存在缺陷的樁基進(jìn)行補強處理和加固后，其豎向承載能力得到了顯著的提升?？傊?，補強后樁身截面承載力完全滿足單樁承載力要求，樁基補強效果顯著。

四、結(jié)語：

某醫(yī)院綜合樓工程樁基在完成施工后發(fā)現(xiàn)存在混凝土芯松散、破碎、不成型、夾泥等缺陷，導(dǎo)致樁基的承載力無法滿足使用要求，本項目利用高壓注漿工藝對缺陷樁基進(jìn)行補強處理。實踐經(jīng)驗表明，通過高壓注漿工藝對存在缺陷的樁基進(jìn)行補強加固處理能夠顯著提升樁基的承載能力。并且該工藝存在施工簡單、經(jīng)濟(jì)性良好等優(yōu)勢，值得推廣使用。

作者簡介：唐凌捷（1985.09.11），男，工程師，本科，主要從事工作：項目經(jīng)理，工程管理。