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        軟土地基條件下預(yù)應(yīng)力混凝土管樁頂推糾偏的研究

        2015-09-20 06:32:46
        建筑施工 2015年11期
        關(guān)鍵詞:偏位清孔管樁

        江蘇無(wú)錫二建建設(shè)集團(tuán)有限公司 無(wú)錫 214061

        1 工程概況

        花橋商務(wù)城F地塊酒店公寓工程位于花橋國(guó)際商務(wù)城先導(dǎo)核心區(qū),主樓部位采用PHC-600(130)A-C80-12,12,12,11,其單樁豎向承載力特征值為2 500 kN,裙房部位樁型采用PHC-600(130)B-C80-12,12,11,其單樁豎向承載力特征值為700 kN?;娱_(kāi)挖時(shí)由于挖土順序不正確,導(dǎo)致基坑邊坡失穩(wěn),使基坑圍護(hù)樁產(chǎn)生了較大側(cè)向位移,基坑土產(chǎn)生側(cè)向偏移造成主樓大多數(shù)預(yù)應(yīng)力管樁出現(xiàn)傾斜和偏移?,F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),共有116根管樁發(fā)生偏移,管樁的最大偏移量超過(guò)1 500 mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)范允許的范圍。項(xiàng)目部對(duì)出現(xiàn)樁位偏移較大區(qū)域中的所有工程樁進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè),低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果為:27根為Ⅱ類(lèi)樁,89根為Ⅲ類(lèi)樁。這些樁均在深度11~12 m之間出現(xiàn)缺陷或異常問(wèn)題,在第1和第2節(jié)樁身之間發(fā)生傾斜和偏移。

        2 處理方案分析、評(píng)估及選定

        2.1 方案分析

        由于本工程工期比較短,需要采用既縮短施工工期又要最大程度上節(jié)約投資的補(bǔ)救方法,通過(guò)對(duì)靜壓樁補(bǔ)樁、混凝土灌注樁補(bǔ)樁、推頂法糾偏等3種形式在經(jīng)濟(jì)投入、工期、施工難易程度等方面進(jìn)行綜合比較,推頂法糾正偏位較其他2種方案無(wú)論是在可行性、經(jīng)濟(jì)投入、工期等方面都占有明顯的優(yōu)勢(shì),是切實(shí)可行的。為了充分驗(yàn)證該方案可行性,與會(huì)人員達(dá)成共識(shí),在大范圍施工前,首先挑選其中偏位比較嚴(yán)重的3根樁作為試樁,對(duì)其進(jìn)行糾偏處理,并檢測(cè)其是否達(dá)到預(yù)期的效果。

        2.2 方案選定

        管樁糾偏能否順利實(shí)施的關(guān)鍵因素為[1,2]:

        1)管樁有較好的樁身質(zhì)量和樁身強(qiáng)度,且管徑不宜小于500 mm。

        2)管樁的缺陷部位僅在第1節(jié)樁身范圍以內(nèi),且樁身未出現(xiàn)明顯的斷裂。

        3)管樁的焊接質(zhì)量有一定的保證。

        4)施工場(chǎng)地能提供糾偏的反力結(jié)構(gòu)。

        本工程的管樁樁身質(zhì)量較好,根據(jù)小應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果,偏斜管樁的缺陷部位一般在11.50 m左右,普遍位于第1節(jié)樁接頭部位,且通過(guò)攝像頭觀測(cè)未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫,具備進(jìn)行糾偏的大部分條件。

        根據(jù)方案對(duì)3根試樁進(jìn)行糾偏處理,采用比原混凝土強(qiáng)度高一級(jí)的混凝土進(jìn)行填芯,并作試件留置。對(duì)頂推過(guò)程做用時(shí)記錄,對(duì)填芯過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,對(duì)砂石回填做到分層壓實(shí)以提高密實(shí)度。一段時(shí)間后對(duì)處理過(guò)的樁進(jìn)行靜載試驗(yàn),并將預(yù)先留置的試件送檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)數(shù)據(jù)表明,結(jié)果是符合設(shè)計(jì)要求的,因此選用頂推法是可行的。根據(jù)糾偏過(guò)程中的影像資料、時(shí)間記錄以及承載力試驗(yàn)結(jié)果等數(shù)據(jù),項(xiàng)目部制訂了相應(yīng)的施工工藝,以便于進(jìn)行大面積的糾偏處理。

        3 管樁偏位處理施工工藝

        3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

        管樁偏位主要是由于原有的基坑圍護(hù)樁過(guò)短未進(jìn)入粉土層,只到達(dá)淤泥土層,基坑產(chǎn)生了偏移,導(dǎo)致基礎(chǔ)樁產(chǎn)生偏位,根據(jù)地質(zhì)報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖情況得知現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)很差,土層含水率很高,土層穩(wěn)定性差。因此在施工前提前對(duì)基坑進(jìn)行降水處理,在對(duì)已開(kāi)挖的地方設(shè)置井點(diǎn)降水以降低水位,管樁偏位主要是基坑開(kāi)挖后由于基坑邊坡失穩(wěn),使基坑圍護(hù)樁產(chǎn)生了較大側(cè)向位移,為了防止糾偏后樁基再次出現(xiàn)偏移,應(yīng)先對(duì)基坑周?chē)捎忙?00 mm圍護(hù)樁進(jìn)行加固處理,樁長(zhǎng)超過(guò)原有的圍護(hù)樁,并增加了支撐。

        3.2 管樁內(nèi)清孔檢測(cè)

        施工前先對(duì)樁身內(nèi)側(cè)進(jìn)行清孔。樁身清孔采用高壓水槍進(jìn)行沖水取土,清孔深度為超過(guò)第1節(jié)樁長(zhǎng)3~5 m,為糾偏測(cè)量做好準(zhǔn)備,樁外側(cè)混凝土碎塊采用鉆機(jī)清孔,清孔不宜過(guò)大,應(yīng)避免鉆機(jī)對(duì)樁身質(zhì)量的破壞。對(duì)管樁樁身質(zhì)量進(jìn)行小應(yīng)變檢測(cè),并通過(guò)攝像頭觀測(cè)檢查是否有明顯的裂縫及偏斜管樁的缺陷部位。若缺陷部位位于第1節(jié)樁接頭部位,就可以進(jìn)行糾偏。

        若管樁樁身質(zhì)量存在明顯的裂縫,則進(jìn)行補(bǔ)樁處理,然后測(cè)量?jī)A斜度。測(cè)量?jī)A斜度采用吊錘法,用測(cè)繩將吊錘吊入樁孔檢測(cè)3~5 m范圍內(nèi)管樁的傾斜情況,并計(jì)算傾斜度。偏位根據(jù)樁的定位尺寸圖,用經(jīng)緯儀、鋼尺測(cè)量X、Y方向的偏差,做好記錄。

        3.3 糾偏反力結(jié)構(gòu)安裝加固

        由于混凝土墊層將作為頂推千斤頂?shù)闹畏戳Y(jié)構(gòu),千斤頂?shù)闹畏戳Y(jié)構(gòu)在管樁糾偏中起重要作用,但工程地質(zhì)較差,直接在原土上澆混凝土墊層,墊層受力可能會(huì)滑移,因此項(xiàng)目部對(duì)混凝土墊層進(jìn)行了加固處理,混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高為C25,每隔1 m增設(shè)深500 mm、寬300 mm的凹槽,增加抗滑力,同時(shí)也方便糾偏時(shí)定位。若離基坑或已施工結(jié)構(gòu)近時(shí),可利用邊坡土加固及已建結(jié)構(gòu)作為反力支撐結(jié)構(gòu)。

        3.4 設(shè)置糾偏定位導(dǎo)向槽、樁側(cè)土壓力卸載

        先在墊層上彈線確定基坑糾正后的位置,在偏位樁與糾正位置間用開(kāi)槽機(jī)在墊層上開(kāi)1個(gè)導(dǎo)向槽,深度為穿過(guò)混凝土墊層。

        在導(dǎo)向槽側(cè)用鉆機(jī)(或高壓水槍?zhuān)_水取土,孔的深度根據(jù)偏位樁的深度確定,寬度宜為600 mm,同時(shí)排漿清除樁身前側(cè)的土體,用較小的水平推力使樁復(fù)位。對(duì)于淺部混凝土碎塊采用人工鉆機(jī)清孔,在施工過(guò)程中要控制清孔范圍,防止出現(xiàn)清孔過(guò)大,施工機(jī)械對(duì)原有的樁身質(zhì)量造成破壞[3,4]。

        3.5 糾偏直線度檢測(cè)

        直線度檢測(cè)是頂推能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵,若直線度不合格,則頂推會(huì)將樁損壞,因此通過(guò)檢查上下樁身是否貫通(直線度)以確定能否進(jìn)行頂推。若直線度檢測(cè)達(dá)不到頂推要求,則需對(duì)樁進(jìn)行加固。一般采用內(nèi)插導(dǎo)向管法加以解決,由于導(dǎo)向管比樁孔略小,因此頂推時(shí)導(dǎo)向管為受力狀態(tài)(圖1)。

        圖1 導(dǎo)向管示意

        3.6 頂推施工

        3.6.1 確定樁頂水平承載力

        千斤頂就位前應(yīng)對(duì)樁基進(jìn)行樁頂水平承載力設(shè)計(jì)值的確定,當(dāng)頂推力小于樁頂水平承載力時(shí),則頂推對(duì)樁身無(wú)影響。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ 94—2008)相關(guān)規(guī)定,當(dāng)缺少單樁水平靜載試驗(yàn)資料時(shí),可以按照式(1)估算預(yù)制樁單樁水平承載力特征值:

        式中:α——樁的水平變形系數(shù),對(duì)于軟黏土,可取m=4 MN/m4;

        EI——樁身的抗彎剛度,對(duì)于鋼筋混凝土樁,EI=0.85EcI0,其中Ec為混凝土彈性模量,I0為樁身?yè)Q算截面慣性矩,圓形截面為I0=W0d0/2;

        χoa——樁頂允許水平位移;

        γx——樁頂水平位移系數(shù)。

        因此根據(jù)計(jì)算,采用小于Rha的水平推力對(duì)管樁的樁身是安全的。

        3.6.2 頂推施工過(guò)程

        采用千斤頂進(jìn)行頂推,在頂推過(guò)程中千斤頂?shù)淖饔昧?yīng)均勻,在頂推過(guò)程中嚴(yán)格控制頂推速率,防止由于速度過(guò)快使樁身斷裂。在樁的另一側(cè)用千斤頂頂推移位,通過(guò)若干個(gè)行程將管樁推至復(fù)位,速率控制在每分鐘10個(gè)行程,用高壓注漿管貼緊樁身沖孔,深至持力層,借千斤頂初步推樁移位,要嚴(yán)格控制推擠樁頂移位的速率,以2~5 cm/h為宜,完成總偏移量的1/2時(shí)停30~60 min,保持用高壓注漿管擴(kuò)孔,第2次將樁頂推至復(fù)位。施工開(kāi)始后、過(guò)程中、結(jié)束時(shí)對(duì)樁身做3次垂直度測(cè)量,在垂直度達(dá)到設(shè)計(jì)允許偏差( l /1 000)后停止頂推,使得樁身朝著預(yù)定的方向糾正,并避免對(duì)原有的樁產(chǎn)生破壞作用。若另一方向仍有軸線誤差,則在該方向重復(fù)上述頂推過(guò)程(圖2)。

        圖2 施工示意

        3.7 骨料填充

        管樁糾偏到位經(jīng)檢測(cè)達(dá)到要求后,進(jìn)行臨時(shí)固定并穩(wěn)定,然后在樁側(cè)的孔穴內(nèi),四周均勻地分層灌入5~25 mm的碎石以及細(xì)砂,每層振搗密實(shí),并檢測(cè)垂直度。同時(shí)對(duì)處理完成的回填層現(xiàn)場(chǎng)抽檢進(jìn)行密實(shí)度試驗(yàn),檢測(cè)數(shù)據(jù)是否達(dá)到要求[5,6]。

        3.8 樁內(nèi)填芯

        垂直度檢測(cè)合格后,清洗樁管,然后通過(guò)吊機(jī)在管樁內(nèi)下鋼筋籠,在斷裂位置增加加強(qiáng)鋼筋,根據(jù)樁身實(shí)際完整性、垂直度,確定鋼筋籠長(zhǎng)度,并在鋼筋籠底部焊接厚5 mm薄鋼板托板,樁內(nèi)澆筑高級(jí)配微膨脹混凝土,振搗密實(shí)。填芯前再次清洗樁管,然后通過(guò)吊機(jī)在管樁內(nèi)下鋼筋籠,主筋為6φ20 mm,在斷裂部位上下1.50 m范圍內(nèi)另加6φ20 mm加強(qiáng)鋼筋(圖3)。

        3.9 樁偏位復(fù)測(cè)

        在糾偏結(jié)束后,采用吊錘結(jié)合經(jīng)緯儀對(duì)最終糾偏完成的樁進(jìn)行偏位測(cè)量,并用全站儀檢測(cè)軸線是否達(dá)到規(guī)范允許的要求。

        3.10 成品保護(hù)

        在經(jīng)糾偏處理后的管樁周?chē)O(shè)立圍護(hù)保護(hù),實(shí)時(shí)對(duì)基坑圍護(hù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

        圖3 管樁填芯加固施工

        4 實(shí)際效果

        現(xiàn)場(chǎng)共有116根樁產(chǎn)生偏移,糾偏后114根樁在偏差及承載力方面達(dá)到了規(guī)范及設(shè)計(jì)的要求。糾偏成功率達(dá)到了98%,基坑未發(fā)現(xiàn)明顯的偏移,土層未發(fā)生變化。通過(guò)靜載荷、高應(yīng)變及低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果顯示,糾偏加固后的管樁樁身承載力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均滿足要求,可正常使用,2根不合格樁主要是由于直線度檢測(cè)超過(guò)了要求,管樁的缺陷部位超過(guò)了第1節(jié)樁身范圍,承載力達(dá)不到要求,后經(jīng)補(bǔ)樁處理達(dá)到要求[7]。

        5 結(jié)語(yǔ)

        在長(zhǎng)江三角洲沖積平原軟土地基,土層含水率很高、土層穩(wěn)定性差,管樁容易在基坑邊坡失穩(wěn)作用下發(fā)生偏位,只要經(jīng)檢查管樁有較好的樁身質(zhì)量和樁身強(qiáng)度,管徑不小于500 mm,且管樁的缺陷部位僅在第1節(jié)樁身范圍以內(nèi),樁身未出現(xiàn)明顯的斷裂,就可按本施工工藝進(jìn)行糾偏,既可以節(jié)約資金,又保證樁基質(zhì)量,可為今后出現(xiàn)類(lèi)似情況的工程提供參考。

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