呂永平，趙 卿

（甘肅土木工程科學(xué)研究院，蘭州 730020）

0 引言

某氧化鋁廠第五種分槽場(chǎng)地位于鄭州市上街區(qū)，1978年5月由沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，1989年建成投產(chǎn)。第五種分槽為雙排9個(gè)桶槽，每組桶槽座于同一鋼筋混凝土伐板基礎(chǔ)之上，鋼筋混凝土伐板基礎(chǔ)厚度1.8 m。桶槽下部為鋼筋混凝土圈槽，上部12 mm厚鋼板桶。圈槽高度8.44 m，鋼板桶槽直徑10.5 m，桶槽總高度為32 m，由于種分槽在生產(chǎn)使用中，工藝要求使地面受水量較大，致使基礎(chǔ)周邊環(huán)境受水嚴(yán)重。當(dāng)?shù)鼗两?，產(chǎn)生濕陷變形或使壓縮變形增加，地基產(chǎn)生下沉，導(dǎo)致桶槽傾斜。該構(gòu)筑物最大傾斜率達(dá)到20.7‰，傾斜值為694 mm。沉降觀測(cè)結(jié)果表明，直到加固前沉降尚未完全穩(wěn)定，為此，我們采用靜壓樁加固技術(shù)對(duì)該構(gòu)筑物地基進(jìn)行加固，以提高伐板基礎(chǔ)承載力，使基礎(chǔ)沉降變形穩(wěn)定，滿足種分槽正常使用要求。

1 工程地質(zhì)條件及事故分析

根據(jù)提供的勘察資料，在勘察揭示深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地土自上而下依次為：

1）填土層：多含建筑垃圾、煤渣等，固結(jié)性較差，層厚 3.6～4.5 m。

2）黃土狀粉土層：黃褐色，可塑～軟塑，大孔隙，局部為中細(xì)砂層，在地基上部有堿液浸入，該層檢測(cè)厚度為25 m。

場(chǎng)地內(nèi)地下水為潛水，地下水埋深-12.0～-12.6 m，根據(jù)水質(zhì)分析報(bào)告，該場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性。

通過原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值綜合評(píng)定為200 kPa，土的壓縮系數(shù)為0.25～0.45。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，引起該構(gòu)筑物不均勻沉降的原因主要是在生產(chǎn)過程中，工藝要求使地面受水量較大，致使基礎(chǔ)周邊環(huán)境浸水嚴(yán)重，當(dāng)?shù)鼗两?，產(chǎn)生濕陷變形或使土體壓縮變形增加，導(dǎo)致地基產(chǎn)生不均勻沉降。

2 加固方案的選擇

加固方案的選擇目的是控制原構(gòu)筑物的不均勻沉降及減少地基土所承擔(dān)的荷載，根據(jù)該場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件和構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)特征，以及環(huán)境條件、設(shè)計(jì)、施工及其處理效果等各方面因素綜合考慮，經(jīng)多種方案的比較，靜壓樁施工設(shè)備簡(jiǎn)單，在場(chǎng)地狹窄處也可施工，其施工質(zhì)量易于控制，壓樁力反映直觀，施工速度快，工期能夠得到保證，成本較低，所以最終確定采用靜壓樁技術(shù)。

3 靜壓樁加固原理及加固方案設(shè)計(jì)

3.1 靜壓樁加固原理

靜壓樁加固原理就是以建筑物自重作為反力，在伐板基礎(chǔ)下用壓樁設(shè)備將樁分段逐節(jié)壓入地基土，樁與樁之間的連接采用焊接，使樁端進(jìn)入至可靠的持力層，使建筑物部分荷載轉(zhuǎn)移到靜壓樁上，并使樁土達(dá)到共同作用，減少地基土所承擔(dān)的荷載，達(dá)到加固目的。

3.2 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素

1）由于構(gòu)筑物地基的不均勻沉降，致使上部結(jié)構(gòu)重心偏移，因此布樁時(shí)在1#～5#桶槽一側(cè)多增加一排樁，同時(shí)不同部位樁的壓樁力也可做一些調(diào)整。

2）靜壓樁持力層設(shè)計(jì)在黃土狀粉土層上，不形成端承樁，從而達(dá)到樁土共同作用的目的，自行調(diào)整建筑物的不均勻沉降。

3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

靜壓樁截面尺寸為220×220 mm或 200×200 mm，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，配4φ16鋼筋，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定樁的分段預(yù)制長(zhǎng)度為1.2 m，并預(yù)制少量的0.4～0.8 m的短樁。第一節(jié)樁尖做成錐形，其余樁段的兩端均預(yù)埋10 mm厚的鋼板，和樁的主筋焊接。單樁設(shè)計(jì)承載力為450～600 kN，壓樁力為675～800 kN，現(xiàn)場(chǎng)施工托換力為300～350 kN，分級(jí)焊接成樁，壓樁樁長(zhǎng)根據(jù)壓樁力和進(jìn)入持力層深度雙控制，以壓樁力控制為主。

4 靜壓樁施工方案實(shí)施

1）在加固前布置沉降點(diǎn)，該構(gòu)筑物由于不均勻沉降嚴(yán)重，傾斜量較大，需要布置20個(gè)測(cè)點(diǎn)，在壓樁過程中隨時(shí)進(jìn)行沉降觀測(cè)，監(jiān)測(cè)施工時(shí)對(duì)構(gòu)筑物沉降的影響，易于掌握壓樁順序，用于指導(dǎo)施工。

2）由于該構(gòu)筑物的1#～5#桶槽一側(cè)傾斜較大，浸水比較嚴(yán)重，地基土質(zhì)較差，在靜壓樁施工時(shí)，也應(yīng)考慮到靜壓樁的擠土效應(yīng)，土體的抗剪強(qiáng)度容易降低，如果大面積同時(shí)壓樁或樁間距較小時(shí)壓樁，必然會(huì)引起構(gòu)筑物的附加下沉，所以在具體施工時(shí)，在該側(cè)間隔壓樁，才能保證在原沉降量大的一側(cè)不至于產(chǎn)生過大的附加下沉。

3）具體施工時(shí)首先沿伐板基礎(chǔ)邊緣開挖平面尺寸0.9×1.2 m，深度3.6 m導(dǎo)坑。然后向基礎(chǔ)底部水平開挖寬1.6～2.5 m的工作面，開始?jí)簶?，樁段就位要保持垂直，使千斤頂與樁段軸線保持在同一條垂直線上，壓樁時(shí)，樁頂墊一定厚度的鋼板，防止樁頭壓壞。

4）先在基坑內(nèi)放入第一節(jié)樁，并在樁頂上安置千斤頂，再驅(qū)動(dòng)千斤頂壓樁，當(dāng)樁進(jìn)入一定深度后進(jìn)行接樁，接樁時(shí)應(yīng)清除鋼板表面鐵銹，上、下樁節(jié)之間的空隙用鐵片填實(shí)焊牢，焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，確保焊接質(zhì)量，樁身周圍用瀝青進(jìn)行防腐處理。

5）樁位平面偏差不得大于20 mm，樁節(jié)垂直度偏差應(yīng)小于1%的樁節(jié)長(zhǎng)。

6）樁尖應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)持力層深度、且壓樁力達(dá)到國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值的1.5倍，且持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于5 min。

7）當(dāng)樁壓入設(shè)計(jì)深度后即可取出千斤頂，托換鋼管采用Φ159無縫鋼管，鋼管內(nèi)用混凝土充填，用微膨脹早強(qiáng)混凝土將樁與原基礎(chǔ)澆注成整體。

8）壓樁采用人工與機(jī)械結(jié)合方式進(jìn)行，千斤頂均經(jīng)過萬能試驗(yàn)機(jī)率定?；靥钣?∶7灰土夯實(shí)，自基礎(chǔ)下50 cm左右，用干混凝土搗實(shí)。

5 加固效果檢驗(yàn)

1）為了檢驗(yàn)靜壓樁加固效果，對(duì)該構(gòu)筑物基礎(chǔ)周圍加密設(shè)置了18個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，沉降觀測(cè)結(jié)果見下表。施工結(jié)束后，在經(jīng)過一年的觀測(cè)，各測(cè)點(diǎn)的沉降量已減少，并趨于穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的效果。

2）在加固施工過程中，隨時(shí)記錄壓入每節(jié)樁的壓樁力和深度，根據(jù)記錄結(jié)果繪制典型的壓樁力與深度的關(guān)系曲線。由圖可以看出，在靜壓樁施工過程中，當(dāng)樁尖進(jìn)入浸水后的軟弱土層中時(shí)，壓樁力隨深度增大的幅度較小，當(dāng)樁尖進(jìn)入較硬的黃土狀粉土層中粉細(xì)砂夾層時(shí)，壓樁力隨深度的增加而顯著增大

6 結(jié)語

1）本工程根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、環(huán)境條件和地質(zhì)條件，采用靜壓樁加固地基，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，既節(jié)約了投資，又滿足了使用功能的要求，使正常生產(chǎn)得到了保證。

2）本次加固按原設(shè)計(jì)方案達(dá)到了加固目的，壓樁力均高于原設(shè)計(jì)方案壓樁力的要求。終止壓力最小達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的1.5倍，最大達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的2.2倍。

3）該工程采用靜壓樁加固技術(shù)，設(shè)計(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)。具有施工設(shè)備輕便靈活、操作方便、作業(yè)面小，無噪音、無污染等優(yōu)點(diǎn)，施工質(zhì)量易于控制。施工既不影響正常生產(chǎn)，又解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問題。

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[2]龔曉南，俞建霖.地基處理理論與實(shí)踐[M].北京:中國水利水電出版社，2002.

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