CN101666091A - 一种断裂管桩的填芯补强方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种断裂管桩的填芯补强方法，其特征是施工步骤包括：(1)查明桩缺陷位置，利用摄像手段或低应变查明桩缺陷位置；(2)确定施工参数，芯桩长度、配筋以及混凝土强度根据传力和承力要求确定；(3)安放止浆袋，采用止浆袋对桩芯进行封底，封底的措施如下：在填芯底部安放一个止浆袋，止浆袋用特制的帆布做成，并在止浆袋上放一个沙袋，当止浆袋放置到填芯底部后对止浆袋进行灌浆，使止浆袋膨胀；(4)下放钢筋笼，把绑扎好且焊有托板的钢筋笼放入桩管内；(5)投石注浆填芯，管桩内采用投石注浆方法进行加固。本发明操作方便，可靠性强，确保断裂管桩承载力达到要求。

Description

一种断裂管桩的填芯补强方法

技术领域

本发明涉及一种断裂管桩的填芯补强方法，适用于建筑施工领域。

背景技术

预制预应力管桩属于挤土桩，会产生挤压拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时，桩体产生环向裂缝。基坑盲目开挖易出现断桩事故。预制预应力管桩桩身质量不合格会出现断桩现象，例如：由于静压法施工中的夹持力较大，管壁壁厚不够很容易把桩夹碎。管桩的外径尺寸偏差会导致应力集中在夹钳夹持部位，致使该处产生纵裂、环裂、或破损。管桩有效预应力损失过大或桩身强度偏低也会出现断桩。每一个施压行程后松夹时，由于土体和桩身的弹性变形使桩身出现拉应力，当压桩遇到较高的压力时拉应力越大，若桩身有效预应力不足或强度偏低，则易出现环向裂纹。另外，碰到硬夹隔层时压桩用力过猛，管桩抗弯能力不强，往往容易折断。对于打入式基桩施工锤击次数过多容易造成桩顶的疲劳破坏，同时使桩顶部位受到很大冲击力。在桩身某段混凝土强度不够或桩制作时施加预应力不足的情况下很容易将桩身打裂。对于管桩浅部(5m以内)出现断桩，为了将上下两段断桩联结成整体，从而顺利传递上部结构荷载，可采用填芯补强法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种断裂管桩的填芯补强方法，解决断裂管桩承载力不足的问题。

本发明施工步骤包括：

(1)查明桩缺陷位置

利用摄像手段或低应变查明桩缺陷位置。

(2)确定施工参数

芯桩在一定长度范围应满足传力和承力要求。

①传力要求：

根据传力要求，芯桩锚固长度为：

$h_{\min }=\frac{2P}{\mathrm{\πdf}}---\left(1\right)$

式中h_min为断桩部位离桩顶距离最小值；P为桩设计承载力特征值；d为芯桩直径；f为芯桩与管桩内壁摩擦力系数，内壁粗糙程度可选定0.6～0.95。

芯桩长度为桩身裂缝位置加2m和芯桩锚固长度两者的大值。

根据承压要求，配筋量为：

$A_s\≥(\frac{2P}{0.9\mathrm{\ψ}}-f_{c}A)/f_y---\left(2\right)$

A_s为芯桩的纵向钢筋截面积；ψ为芯桩的稳定系数，可根据l₀/d值按《混凝土结构设计规范》选取，其中l₀为芯桩长度；f_c为芯桩混凝土轴心抗压强度设计值；A为芯桩截面积；f_y为芯桩抗压强度设计值。

混凝土强度比原强度提高一级或二级，如配筋量过大可再提高。

(3)安放止浆袋

采用止浆袋对桩芯进行封底。封底的措施如下：在填芯底部安放一个止浆袋，止浆袋用特制的帆布做成，并在止浆袋上放一个沙袋，当止浆袋放置到填芯底部后对止浆袋进行灌浆，使止浆袋膨胀，从而达到封底的目的。

(4)下放钢筋笼

把绑扎好且焊有托板的钢筋笼放入桩管内。

(5)投石注浆填芯

芯桩内采用投石注浆方法进行加固，采用投石注浆的方法容易保证桩芯混凝土的质量。投石注浆填芯的施工步骤如下：

①安放注浆管。

注浆管可临时固定在钢筋笼下放入桩芯内。

②向管桩内腔投料。

当钢筋笼和注浆管下到指定位置后，就可以向桩孔内进行投料。投料为中砂和石子的混合物，采用漏斗向管桩内投料，保证石子通过漏斗缓缓进入桩孔内。投料过程中不断轻摇钢筋笼促使石子下沉和密实，直至灌至距离孔口1m左右停止。石子粒径为20～40mm；砂子为中砂。

③封孔。

封孔材料采用C45微膨胀混凝土，混凝土内加入2％UEA膨胀剂。混凝土封口完毕72h后才允许注浆。

④注浆。

封孔混凝土达到70％的设计强度后，就可以进行注浆。注浆需要保持一定压力，加压时压力值不小于1.2MPa，并保持10min，不得间歇。

本发明操作方便，可靠性强，确保断裂管桩承载力达到要求。

附图说明

图1断裂管桩填芯补强示意图。

附图标志：1、桩，2、钢筋笼，3、止浆袋，4、石子，5浆体

具体实施方式

一、事故概况

某五层住宅楼工程，地下室底板结构标高为-4.800m，顶板标高为-1.2m，室内外高差为0.8m。基础采用135根预应力混凝土管桩，摩擦桩的桩长为28m，管桩外径为600mm，内径为400mm。70％桩长处于粉质黏土和淤泥质粉质黏土中。桩基施工完成后不足二周便开始进行地下室基坑开挖工作，基坑开挖深度4m，一次性开挖到标高，一天后就出现了静压管桩大面积倾斜情况。经低应变检测，共有66根桩出现断桩。

二、加固施工方法

(1)查明桩缺陷位置

为更好查明桩缺陷位置，对所有断桩的内壁进行清理。由于黏土充满整个管腔，时间长了已固结，清孔采用YX-100型钻机，将管桩内的土体搅松动，再注水变成泥浆，由泥浆泵打出，再用清水冲洗管壁。待管壁全部清干净后，用一体化夜式摄像机对管桩管壁进行摄像。并将摄像资料变成影像资料，对有缺陷部位拍摄照片，摄像资料显示断桩部位在5～7m。

(2)确定施工参数

需要确定如下两个数据：(一)、芯桩长度；(二)、芯桩混凝土等级、配筋量。

为了确保安全，填芯补强法处理后，假设裂缝处原管桩不承力，只有芯桩承受力，桩的承载力由芯桩传递到裂缝下部的管桩。于是，芯桩在一定长度范围应满足传力和承力要求。

①传力要求：

依靠芯桩与裂缝下段管桩孔壁间的摩擦将桩的承载力传给裂缝下段管桩。

根据上述要求，芯桩锚固长度取：

$h_{\min }=\frac{2P}{\mathrm{\πdf}}---\left(1\right)$

式中h_min为断桩部位离桩顶距离最小值；P为桩设计承载力特征值；d为芯桩直径；f为芯桩与管桩内壁摩擦力系数，内壁粗糙程度可选定0.6～0.95。

芯桩长度根据摄像检测得到的缺陷位置并结合式(1)计算结果来确定，长度为7m。

②满足芯桩的承压要求。

根据钢筋混凝土柱轴心受压公式可以确定出芯桩的配筋量，配筋量取：

$A_s\≥(\frac{2P}{0.9\mathrm{\ψ}}-f_{c}A)/f_y---\left(2\right)$

A_s为芯桩的纵向钢筋截面积；ψ为芯桩的稳定系数，可根据l₀/d值按《混凝土结构设计规范》选取，其中l₀为芯桩长度；f_c为芯桩混凝土轴心抗压强度设计值；A为芯桩截面积；f_y为芯桩抗压强度设计值。经式(2)计算，确定钢筋的截面面积为

采用@300的螺旋箍。

混凝土强度比原强度提高一级。

(3)安放止浆袋

将需要补强的桩芯清理完毕后，为防止高压注浆的水泥浆从底部泄漏，需要对填芯底部进行封底处理。封底的措施如下：在填芯底部安放一个止浆袋，止浆袋用特制的帆布做成，并在止浆袋上放一个沙袋，当止浆袋放置到填芯底部后对止浆袋进行灌浆，使止浆袋膨胀，从而达到封底的目的。

(4)下放钢筋笼

把绑扎好且焊有托板的钢筋笼放入桩管内。

(5)管桩内采用投石注浆方法进行加固。由于管桩的内芯直径一般不大，管桩内还要放置钢筋笼，采用浇筑混凝土方法施工容易出现堵管等不利情况，因此，从确保桩芯混凝土的密实角度而言，采用投石注浆的方法容易保证桩芯混凝土的质量。

①安放注浆管。

注浆管可临时固定在钢筋笼上，然后随着钢筋笼缓缓地放入桩孔内。注浆管不能固定得太牢，以便在注浆完成后拔出。注浆管采用直径为20mm的塑料管，出浆口用黑胶布临时封口。注浆管临时固定在钢筋笼上，随着钢筋笼缓缓地放入桩孔内。

②投料。

当钢筋笼和注浆管下到指定位置后，就可以向桩孔内进行投料。投料为中砂和石子的混合物，采用漏斗向管桩内投料，保证石子通过漏斗缓缓进入桩孔内。投料过程中不断轻摇钢筋笼促使石子下沉和密实，直至灌至距离孔口1m左右停止。石子粒径为20～40mm；砂子为中砂。

③封孔。

投料完成后，为保证注浆的压力，在注浆之前需要对桩孔进行封口处理。封口方法采用C45微膨胀混凝土，混凝土内加入2％UEA膨胀剂。混凝土封口完毕在72h后才允许注浆。

④注浆。

当桩顶封孔混凝土达到70％的设计强度后，就可以进行注浆。注浆需要保持一定压力，加压时压力值不小于1.2MPa，并保持10min，不得间歇。向上提注浆管时当注浆液从管口冒出或注浆量超过规定值时，应停止注浆，立即拔出注浆管，每拔1m必须补浆一次，直至注浆管拔出为止。

三、加固效果

小应变的检测结果表明桩完整性良好，有91％桩被判定为I类桩，9％的桩被判定为II类桩。静荷载检测结果表明：所随机抽选的3根试验桩单桩竖向承载力均达到了要求。小应变检测结果和静荷载检测均说明管桩经桩芯补强后能够达到要求，可以正常使用。

Claims (4)

1、一种断裂管桩的填芯补强方法，其特征是施工步骤包括：

(1)查明桩缺陷位置

利用摄像手段或低应变查明桩缺陷位置。

(2)确定施工参数

芯桩长度、配筋以及混凝土强度根据传力和承力要求确定。

(3)安放止浆袋

采用止浆袋对桩芯进行封底。封底的措施如下：在填芯底部安放一个止浆袋，止浆袋用特制的帆布做成，并在止浆袋上放一个沙袋，当止浆袋放置到填芯底部后对止浆袋进行灌浆，使止浆袋膨胀。

(4)下放钢筋笼

把绑扎好且焊有托板的钢筋笼放入桩管内。

(5)投石注浆填芯

管桩内采用投石注浆方法进行加固。

2、根据权利要求1所述的填芯补强方法，其特征是：芯桩长度为桩身裂缝位置加2m和芯桩锚固长度两者的大值。

芯桩锚固长度为：

$h_{\min }=\frac{2P}{\mathrm{\πdf}}$

式中h_min为断桩部位离桩顶距离最小值；P为桩设计承载力特征值；d为芯桩直径；f为芯桩与管桩内壁摩擦力系数，内壁粗糙程度可选定0.6～0.95。

3、根据权利要求1所述的填芯补强方法，其特征是配筋量为：

$A_s\≥(\frac{2P}{0.9\mathrm{\ψ}}-f_{c}A)/f_y$

A_s为芯桩的纵向钢筋截面积；ψ为芯桩的稳定系数，可根据l₀/d值按《混凝土结构设计规范》选取，其中l₀为芯桩长度；f_c为芯桩混凝土轴心抗压强度设计值；A为芯桩截面积；f_y为芯桩抗压强度设计值。

4、一种权利要求1所述的填芯补强方法，其特征是投石注浆的施工步骤如下：

①安放注浆管。

注浆管可临时固定在钢筋笼下放入桩芯内。

②向管桩内腔投料。

投料为中砂和石子的混合物，石子粒径为20～40mm；砂子为中砂。采用漏斗向管桩内投料，投料过程中不断轻摇钢筋笼促使石子下沉和密实，直至灌至距离孔口1m左右停止。

③封孔。

封孔材料采用C45微膨胀混凝土，混凝土内加入2％UEA膨胀剂。混凝土封口完毕72h后才允许注浆。

④注浆。

当桩顶封口混凝土达到70％的设计强度后，就可以进行注浆。注浆需要保持一定压力，加压时压力值不小于1.2MPa，并保持10min，不得间歇。

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