高懷玉 宋海武 潘均強

(南京恒海水泥工程設(shè)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(shè)計有限公司，江蘇 南京 210011)

結(jié)合重慶某水泥廠2號窯墩的工程概況，分析了窯墩樁基發(fā)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(guān)鍵工序，實踐表明：該加固方案保證了樁基的穩(wěn)定性，滿足安全生產(chǎn)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(xiàn)晃動，后廠里組織人員進(jìn)行觀測并組織招標(biāo)加固，同年9月進(jìn)行了初次加固。第一次加固，甲方未委托設(shè)計單位進(jìn)行設(shè)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)。如果不進(jìn)行再次加固處理，長期運轉(zhuǎn)會使窯產(chǎn)生破壞，最終導(dǎo)致較大的經(jīng)濟損失。

為使產(chǎn)生的損失不再擴大，廠里再次組織招標(biāo)進(jìn)行再加固[1]，委托南京恒海水泥工程設(shè)計有限公司進(jìn)行勘察并設(shè)計加固，由于基礎(chǔ)和樁基[2]都處在地面以下的土層中，為了準(zhǔn)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(shè)計，設(shè)計人員必須到現(xiàn)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(jìn)行了詳細(xì)勘察觀測[3]，分析其破壞原因，總結(jié)歸納出窯墩及承臺的病害和破壞程度[4]，主要表現(xiàn)為：

1)出現(xiàn)晃動后，當(dāng)窯墩上部被支撐的窯體轉(zhuǎn)動時，窯墩及其下部承臺會在窯軸線兩側(cè)左右搖擺，且窯墩承臺兩層翼緣邊擺動幅度達(dá)到±80 mm，第一次加固后擺動幅度變?yōu)椤?0 mm，當(dāng)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(xiàn)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(fā)展至承臺邊緣，但是裂縫的產(chǎn)生并未拉斷承臺內(nèi)部的鋼筋，承臺仍然是一個整體，如果進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸?，控制住裂縫的發(fā)展，承臺的功能可以繼續(xù)發(fā)揮。

3)停止窯的轉(zhuǎn)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(jīng)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(yīng)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(xì)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(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，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(zhì)比較松散，其余為老土層，土質(zhì)為粉質(zhì)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(xiàn)象和破壞達(dá)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(jié)構(gòu)自身的設(shè)計不足而導(dǎo)致的樁斷裂，因為在B線側(cè)邊100 m處，有一條平行的，生產(chǎn)能力相同的A生產(chǎn)線，和A線的2號窯墩相比，兩個窯墩的設(shè)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(shè)備的不正常運轉(zhuǎn)導(dǎo)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(fā)現(xiàn)，設(shè)備各項參數(shù)都正常，窯體也沒有變形。

3)排除是施工質(zhì)量的單一原因?qū)е碌臉痘茐?，因為施工質(zhì)量從一開始就存在，如果正常運轉(zhuǎn)時破壞的話，早就應(yīng)該出現(xiàn)了，不會等到幾年之后才出現(xiàn)破壞。

4)樁基的破壞可以確定為，6根原樁基有一根施工質(zhì)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(fā)生位移后，而不引起周圍土體的變化，在剛出現(xiàn)窯墩擺動的時候，沒有發(fā)現(xiàn)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?shù)榈卣穑藦S有明顯的震感。而當(dāng)時出現(xiàn)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(fā)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(guī)格的混凝土灌注樁，同時加寬相應(yīng)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(jié)合部位，采用植筋技術(shù)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(jìn)行了加固，導(dǎo)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(dāng)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(fā)展；其次增大了承臺的質(zhì)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(jié)構(gòu)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(biāo)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(chǔ)外包擴大形成一個新的整體，用于提高基礎(chǔ)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(jié)合部位的處理[6]：原承臺與新澆混凝土的結(jié)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(zhì)量，每根植筋[7]均完成抗拔試驗。

3)原樁基礎(chǔ)與新澆混凝土的結(jié)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(zhì)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(jié)構(gòu)結(jié)合為一個整體。其二是重新利用原有的10根樁基礎(chǔ)，使其完全錨入新澆混凝土當(dāng)中，致使結(jié)構(gòu)整體發(fā)揮作用。

4)注漿：整個混凝土的澆筑要求不間斷連續(xù)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(dá)到設(shè)計高度?；炷翝仓r使用兩臺振搗設(shè)備，不間斷的振搗密實，以達(dá)到新老混凝土接觸面間無縫隙粘結(jié)，為保證不出現(xiàn)間隙使用微膨脹混凝土。由于所澆筑混凝土結(jié)構(gòu)屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，故須降低要成型結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水化熱。降低水化熱的方法采用通循環(huán)水的方法降溫。在內(nèi)部預(yù)先布置兩層循環(huán)水管道，使用現(xiàn)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(jié)束后，按照正常養(yǎng)體條件，養(yǎng)護28 d后，恢復(fù)生產(chǎn)線生產(chǎn)，窯體在各種工況下工作60 d，未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)有異?，F(xiàn)象，基礎(chǔ)均完好無破壞，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，由此說明本次加固達(dá)到了正常安全生產(chǎn)的要求。

5 結(jié)語

工程竣工后，通多兩個月的不間斷的監(jiān)測和檢查，本次加固處理都表現(xiàn)出良好的工作狀態(tài)，沒有發(fā)現(xiàn)任何擺動和其他異常現(xiàn)象。通過本次加固工程總結(jié)經(jīng)驗如下：

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

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(tài)，不能單靠表象或理論上的判斷得出結(jié)論，并進(jìn)行加固處理，這樣不僅不能達(dá)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(jìn)行開挖并再設(shè)計，這樣能夠使結(jié)構(gòu)處在正常的生產(chǎn)運作狀態(tài)，觀察基坑中樁基和承臺結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化，并判斷出工程破壞的更詳細(xì)的原因和工程破壞的發(fā)展程度。當(dāng)然這樣做的前提是開挖后結(jié)構(gòu)正常運轉(zhuǎn)時，結(jié)構(gòu)要保持安全的工作狀態(tài)。

[1] JGJ 123—2012，既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 岑政平,樓東浩,葉 軍,等.某樁基工程加固設(shè)計實例及動態(tài)監(jiān)測分析[J].結(jié)構(gòu)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(xué)報，2011(S2)：58-63.

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

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

[7] 戴選峰.植筋加固技術(shù)在橋梁樁基施工中的運用[J].中國新技術(shù)產(chǎn)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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