钟国锋
中科院广州化灌工程有限公司，广州，510650
摘要：本文对某工地CFG桩断桩原因进行了分析，采用一种改进型的注浆施工工艺对断桩进行处理。该工法施工操作简单，场地适应性强，浆液在压力作用下能有效充填和加固断桩裂缝，同时在钻孔孔内置入一根钢筋，增加了断桩处抗弯抗剪能力，提高了断桩的整体性和力的传递，能较好的完成对断桩的补强加固。
关键词：CFG桩, 断桩, 原因分析, 处理措施
1引言
近年来，CFG桩已大量应用于高层建筑中，工程应用中大多先进行CFG桩的施工，然后才进行基坑开挖。由于CFG桩不配置钢筋,属于脆性桩,抗弯性能很差,在开挖与截桩时,往往造成断桩的现象,影响地基的承载力与均匀性。对于断桩的处理，补桩和接桩的方法能较好的处理问题，但是工程量大，造价高，工期长，现应用已较少，而常规注浆的方法又无法增强断桩处的抗剪性能，耐久性也无相关的研究。
2工程概况
某工程位于广州市白云区，拟建6栋16～20层高层住宅，建筑总高度约56.5～68.2米，均设置1层地下室，地下室层高5.9米。根据勘察资料，场地岩土层主要有第四系人工填土、冲积层细砂、淤泥质土、粉质粘土、细砂，下伏基岩为石炭系灰岩，勘察揭露该场地存在溶（土）洞。场地岩土层情况自上至下分述如下：
①人工填土：本层场区广泛分布，全部钻孔均见揭露。出露于地表，揭露厚度0.70～5.80m，平均3.12m。以素填土为主，呈灰褐色、灰色，稍湿，多为稍压实，局部为欠压实，主要由粘性土组成，局部含有少量砼块及小碎石。
②-1 细砂、含粘性土细砂：本层场区内局部分布，层厚0.70~5.80m，平均2.99m。本层呈浅灰黄色，灰色，灰白色，很湿~饱和，松散为主，局部稍密，主要为细砂，局部为含粘性土细砂，主要由石英砂粒组成，局部含较多粘粒，级配差，局部颗粒增大为中砂，局部夹淤泥质土薄层。
②-2淤泥质土：本层场区内局部分布，层厚0.80~4.30m，平均2.31m，本层呈深灰色，浅灰色等，以淤泥质土为主，局部为软塑状粉质粘土。主要由粘粒及有机质组成，局部夹有薄层细砂层或粉质粘土层，饱和，软塑~流塑。
②-3粉质粘土：本层场区内广泛分布，。层厚1.10~25.10m，平均8.04m，本层呈浅灰黄色，浅灰白色，浅红色，灰色等，湿，可塑为主，局部硬塑，主要为粉质粘土，局部为粘土，局部夹有薄层中细砂层。
②-4细砂：本层场区内局部分布，层厚1.20~10.78m，平均3.45m。本层呈灰色、灰黄色，灰褐色等，很湿~饱和，松散为主，局部稍密，以细砂为主，局部为粉砂或含粘性土细砂，局部夹有薄层粗砂或淤泥质土层。主要由石英砂粒组成，局部含粘粒。
③残积粉质粘土层：本层场区内广泛分布，层厚1.10~17.60m，平均13.47m，本层呈褐黄色，棕红色等，湿，可塑为主，局部稍湿，硬塑，以粉质粘土为主，局部为粘土或粉土。主要由粘粒、粉粒组成，局部含少量铁锰质小核或灰岩碎块。
④-1强风化灰岩：本层于场区内零星分布，层厚1.00~3.50m，平均1.86m，呈青灰色，灰白色等，岩芯裂隙极发育，岩芯极破碎，呈碎块状，质软。
④-2中风化灰岩：本层于场区内零星分布，层厚0.20~4.20m，平均1.51m；
岩石呈青灰色、浅灰色等，岩质较硬，岩石裂隙发育，岩芯破碎，多成碎块状，少量呈柱状，且部分岩芯表面见有溶蚀现象。
勘察期间测得地下水位埋深1.70~6.30m。场地地下水主要为孔隙潜水，砂层为主要含水层，赋水性中等，主要靠大气降水和河水侧向迳流补给，排泄条件主要靠大气蒸发。场地基岩裂隙水主要为风化岩带裂隙水及岩溶水，属承压水，承压水头高度不明。
由于该场地上覆地层多松散土层，其强度低，这对地基的强度、稳定性以及拟建建筑基础等都存在不利的影响，进而影响到上部结构的安全,因此需对地基进行处理，本工程设计采用素混凝土CFG桩复合地基，共1878根，桩径为500mm，有效桩长15～20m，桩间距1600～2100mm，桩身混凝土强度为C25。采用长螺旋钻孔，管内泵压混合料灌注成桩施工工艺，桩端持力层为粉质粘土或微风化岩面。
3 CFG桩断桩原因分析
本工程CFG桩施工时间共计96天，有效桩长共23071m。施工完成后进行了基坑土方开挖。由于CFG桩不配置钢筋,属于脆性桩,抗弯性能很差,在开挖与截桩时,如采取的方法不正确,往往造成断桩的现象,影响地基的承载力与均匀性。在土方开挖过程中，对CFG桩的保护措施为：先用PC200挖机开挖至桩顶设计标高以上约2.5m，对于桩间土，采用PC120挖机开挖至桩顶设计标高以上1米，再采用PC60挖机和人工配合开挖至桩顶设计标高。
在土方开挖过程中，施工方未严格执行开挖设计方案，同时实际浇筑桩顶均超过设计桩顶标高，且起伏较大，增加了桩间土开挖的难度。开挖过程中发现存在断桩现象,土方开挖完成后，采用低应变反射波法进行桩基完整性进行了检测，检测共1878根桩，检测结果为：Ⅰ类桩1679根，占抽检桩数的89.4%；Ⅱ类桩67根, 占抽检桩数的3.6%，III类桩132根，占抽检桩数的7.0%；、无IV类桩，无不确定类别桩。其中III类桩缺陷部位多在桩顶至以下3米。
为了验证小应变检测结果，又采用了人工开挖检测。对人工开挖的4根桩进行观察，发现小应变的检测断桩情况和位置基本与实际相符，断桩为水平的较小的裂缝，没有发现断桩有断裂错位现象。
4 断桩处理措施
4.1 处理措施比选
要对CFG桩断桩进行加固，目前常用的方法有：补桩法、接桩法、注浆加固法等。
补桩法是采用CFG桩机在断桩位置边再做一条桩替换断桩，本工程CFG桩桩间距为1.6m～2.1m，且场地经过基坑开挖，断桩分布不均，采用补桩的办法会对现有的桩造成破坏，工期也较长。
接桩法是用人工或机械挖孔至断桩部位,取出断裂桩头后,将桩顶断面修平、凿毛,用水冲洗干净,用与桩身材料和配比相同或高一级标号的混合料接至设计桩顶标高。由于本工程缺陷部分大都在桩顶以下3m位置处,桩分布较密,机械开挖将会对桩造成二次破坏,开挖地层存在淤泥质土，人工开挖较难成孔，且工作量大,工期难以保障。
注浆加固法是通过钻机钻孔向断桩裂缝内注入水泥或化学浆液加固，使裂缝充填浆液恢复桩体的完整性。该工法施工操作简单，场地适应性强。但注浆法无法增强断桩处的抗弯抗剪性能。
通过以上方案对比，我们最终选择在断桩位置处插筋的改进型注浆法对断桩进行修复加固。该方法通过钻机成孔，注浆加固缺陷。
4.2 CFG桩断桩处理措施
改进型注浆法施工工艺流程为：钻孔→洗孔→插筋→安装管路→制浆→注浆→填灌瓜米石。
1. 采用地质钻机在CFG桩桩中心位置钻孔，孔径为96mm，钻孔深度至缺陷位置以下1m处。
2. 采用高压水洗孔，洗孔完成后，放入直径20mm，长度2m的钢筋。
3. 在孔内下入注浆管，安装好管路系统，采用42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比0.45：1，将配制好的浆液通过管路以一定的压力（约0.4MPa）灌入孔内直至孔口返出纯水泥浆，并稳压2～5min后，结束注浆。
填灌瓜米石：瓜米石须清洗，并用浓水泥浆和拌，分批少量多次缓慢投入已注浆的钻孔内，在填灌过程中可使用振动棒进行振浇，使填石骨料下沉和密实,以增强注浆体的强度注浆加固完成后，根据《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）相关规定，选取了5个点进行复合地基平板载荷试验。检测结果均满足设计要求，达到承载力要求。检测结果见表1：
表1：复合地基平板载荷试验检测结果汇总表
检测序号压板面积（m2）复合地基承载力特征值（设计）（kpa）最大试验荷载（KN）复合地基承载力特征值（检测）（kpa）最大
6 结论
由于CFG桩不配置钢筋,属于脆性桩,抗弯性能很差,在施工过程及开挖截桩时,要严格按照设计要求进行,减少断桩率。
本工程采用的改进型注浆法处理断桩，施工操作简单，场地适应性强，浆液在压力作用下渗透性强，能有效充填和加固裂缝，同时在钻孔孔内置入一根钢筋，增加了断桩处抗弯抗剪能力，提高了断桩的整体性和力的传递，有较好的应用推广价值。
参考文献：
[1]. 闫明礼,张东刚.CFG桩复合地基与工程实践(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社,2006.98- 173.
[2].贾立宏,王祥,胡恒.双层土体中CFG桩复合地基施工断桩机理分析[A].龚晓南,俞建霖.2006地基处理理论与实践———第九届全国地基处理学术讨论会论文集[C].浙江杭州:浙江大学出版社,2006.282- 287.
[3].中科院工作化灌工程有限公司.一种插筋修复型CFG桩[I], CN201621300668.9,2017.12.12.
论文作者:钟国锋
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年3月上
论文发表时间:2018/11/16
标签：局部论文; 细砂论文; 粘土论文; 地基论文; 钻孔论文; 注浆论文; 场地论文; 《中国住宅设施》2018年3月上论文;