医院综合楼工程桩基补强处理及其加固

摘要：某医院综合楼工程桩基由于设计施工原因导致其存在缺陷，承载力无法满足使用要求，经查主要的缺陷形式有混凝土芯松散、破碎、不成型、夹泥等，需要对其进行补强加固处理。

关键词：成孔灌注桩;桩基承载力;桩基补强;高压注浆

冲（钻）孔灌注桩以其固有的优势，比如承载能力较强、施工过程简单方便、施工周期短等等，在工程项目施工中应用广泛。但是如果施工单位在操作过程中出现质量控制不严格问题容易导致桩基承载力不满足要求的缺陷问题，在工程项目中一旦出现这类问题就会造成严重后果。

一、工程概述和地质情况

（一）工程简介

拟建的某医院综合楼，场地东面为一条公路，南面临家属楼，西面临居民住宅，北面临办公楼。楼高16层，框剪结构。基础设计采用旋挖成孔灌注桩基础，以中风化石灰岩作桩基基础持力层，桩端进入中风化石灰岩不得小于0.4d（d为桩直径）且不小于500mm，中风化石灰岩承载力特征值fak为7000KPa。根据钻芯检测结果，有27根桩存在缺陷，其中主要的缺陷形式有混凝土芯松散、破碎、不成型、夹泥等。为确保桩基承载力能达到设计要求，结合笔者多年相关工程施工经验，对桩基进行了补强和加固处理。

（二）地质情况

根据钻探资料，场地岩土层结构自上而下分为人工填土、黏土和石灰岩，前两个合并为黏土，其工程地质特征分述如下。①黏土：人工成因加残坡积成因，上部为人工填土，松散-中密，下部为黏土，硬塑-硬可塑状态，主要由粘粒组成，土体内不均地含强-中风化石灰岩碎石及角砾10%-30%，土质韧性中等，干强度中等，切面规则-粗糙，摇振无反应。②石灰岩：沉积成因，为石炭系地层。最大埋深15.3m，最小埋深7.0m，按其风化程度可分为强风化石灰岩、中风化破碎石灰岩和中风化石灰岩三个亚层。

二、桩基补强处理及其加固方案分析

（一）总体方案

总体方案可以概述为：①在有缺陷的桩基上，利用桩顶抽芯孔，并适当增加2-3个钻孔，用地质钻机加深成孔，孔深穿过桩底1.5m到达岩面，成孔后经高压风、水清孔，采用高压注浆补强处理;②对于桩身混凝土芯样松散、破碎、不成型30cm以下桩基冲洗后直接注浆进行补强。30cm以上冲洗后采用钢管桩注浆补强，其中钢管顶、底部均应超过缺陷位置1.5m。对于Ф1300mm和Ф1800mm桩基在钢管桩内部应插入3根绑扎好的32mm钢筋。

本实例中采用高压注浆工艺，该工艺特点是浆液粒间渗透能力强，结石率高。注浆对象主要是桩基的离析、桩端持力层夹泥、桩身混凝土连续破碎、松散等，利用压力和水泥浆的流动性，将桩身离析、夹泥、桩端有软弱夹层部位以渗透和填充等方式占据砂砾的孔隙、岩石裂隙，经控制一定时间后，浆液将原来松散的砂砾、软弱层胶结成一个整体，形成一个结构新、强度较大的“结石体”。通过上述方案处理后桩的密实度可以得到显著提升，实现了对存在缺陷桩身进行修复的目的。

（二）加固施工工艺过程

1、抽芯成孔。在桩中指定位置通过钻机进行钻孔。如果桩只需要注浆补强，则成孔直径为90mm，如果桩需要采用钢管桩补强，则成孔直径为130mm。钻孔深度需穿透桩身进入持力层1.5m，钻孔过程中，最好是采用低压力高转速的方式进行钻进，钻进过程中避免孔身出现倾斜现象，严格控制孔身垂直度在0.3%范围以内。

2、高压清洗孔身。正式注浆之前采用高压旋喷机对桩基问题部分反复多次冲洗，冲洗时提管速度控制在4cm/min，对于重点部位应该适当降低提管速度，通常控制在2cm/min。利用高压风、水循环清洗钻孔30～60min。同时，在同一根桩另一个孔插入Ф75mm的PVC管到底，内部接入风管通风，采用气举反循环的形式进行抽砂、抽泥清孔，旋喷机采用7.5kg的空压机带动，气举反循环中的高压风采用3kg空压机提供，当抽出的清洗液只带有少量或无岩粉时方可结束清洗钻孔。

3、全孔段高压循环灌浆。①桩身冲洗完毕后，在孔口预埋长0.5m的排气管。排气管采用20的钢管，埋入孔约20cm，露出孔口30cm，管口安装球阀，待排气后，关闭球阀，加压注浆。②除排气管外，需要再安装一根注浆钢管至孔底，并且采用快硬水泥浆进行埋設，2小时以后才能够进行高压注浆。③灌浆材料为普通硅酸盐水泥，正式灌浆前需要对灌浆材料进行配合比试验，保证浆液复合强度不低于C25。④采用分段灌注，浆液由稀至浓的顺序逐渐进行灌注，其中水灰比的变化顺序为1：1→0.75：1→0.5：1。⑤正常灌浆压力通常控制在1.5～2.0MPa，但是在开始施工作业时应尽量将压力控制在1MPa左右。⑥灌浆过程应根据施工现场的吃浆量以及压力变化具体情况来调节水灰比大小，以此来保证灌浆质量，这是非常关键的步骤和环节。⑦灌浆要持续进行，不能中断。如特殊原因确实需要中断，应在水泥初凝前半小时恢复灌浆。如果无法恢复，则需要利用低压水进行清洗，正常后再重新灌浆。⑧浆液浓度为0.5：1、压力为2Mpa、稳压持续时间为30min、桩身停止吸浆或者吸浆量不大于0.2L/min时，可以结束灌浆过程。⑨通过前期检测抽芯发现桩底存在少量砂土，因此在灌浆过程中需要设置一个孔灌浆，并且此孔需要通风扰动，通过这样的方式可以防止砂土沉淀，从而影响桩身的完整性。

（三）高压循环灌浆质量控制措施

1、高压循环注浆过程中如果出现串浆现象时，如串浆孔具备条件可以同时对串浆的孔进行注浆，但是需要确保每个孔设置一个泵。如果只有一个泵，那么就需要采取措施将注浆孔堵塞，等到该孔注浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗，然后继续注浆。

2、高压循环注浆过程中如果出现冒浆、漏浆问题，可以采取的措施包括但不限于封墙、低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆等。

3、高压循环注浆过程中如果出现不可控因素导致注浆工作中断，则可以按照下述原则来进行处理：①尽可能快的恢复注浆过程，如果无法在短时间内恢复那么需要立即进行冲洗钻孔，然后待条件许可后再恢复注浆过程。如果现场无法对钻孔进行冲洗或者冲洗效果不佳，那么久需要进行扫孔，然后再恢复注浆过程;②恢复注浆以后，如果浆液的注入率与中断之前相比存在了大幅度的减少，并且出现了较短时间停止吸浆的现象，那么需要采取行之有效的措施及时予以补救;③注浆过程中，如果出现注浆压力或者注入率突变的情况，应该结合现场具体情况尽快找到原因，并且采取相应措施进行及时处理。

三、桩基补强后的承载力分析

如表1所示为原始方案和补强方案桩基单桩竖向承载力比较。由表中数据可知，通过存在缺陷的桩基进行补强处理和加固后，其竖向承载能力得到了显著的提升。总之，补强后桩身截面承载力完全满足单桩承载力要求，桩基补强效果显著。

四、结语：

某医院综合楼工程桩基在完成施工后发现存在混凝土芯松散、破碎、不成型、夹泥等缺陷，导致桩基的承载力无法满足使用要求，本项目利用高压注浆工艺对缺陷桩基进行补强处理。实践经验表明，通过高压注浆工艺对存在缺陷的桩基进行补强加固处理能够显著提升桩基的承载能力。并且该工艺存在施工简单、经济性良好等优势，值得推广使用。

作者简介：唐凌捷（1985.09.11），男，工程师，本科，主要从事工作：项目经理，工程管理。