黃 浩
(南京東大巖土工程勘察設計研究院有限公司,江蘇 南京 210018)
預應力高強混凝土管樁(PHC樁)具有工廠化生產、質量有保證、單樁承載力高、對工程地質條件適應性強、施工速度快、施工周期短、無污染等優(yōu)點,因此,工程中備受青睞。王衛(wèi)東等[1],郭院成等[2]對混凝土灌注樁加固效果及承載機理進行了研究、但只涉及到灌注樁后注漿,文獻[3-6]雖對PHC管樁承載性能進行研究,但未涉及樁側、樁端注漿方面,加固機理研究相對滯后,對管樁注漿后應力、應變特性研究也較少,但對既有管樁樁側后注漿研究鳳毛麟角。本文針對既有管樁樁側后注漿進行研究,對注漿前、后承載特性進行分析。
本工程為1幢高層,地下1層,樁筏板基礎,樁長37 m,底板厚度1.2 m,PHC-600-AB-130管樁,持力層為⑩層粉質黏土夾粉土層。大樓竣工后,發(fā)生不均勻沉降,且傾斜度略大于規(guī)范限值。為查明大樓沉降原因,對3根既有管樁進行靜載檢測,結果顯示,原工程樁單樁承載力極限值為2 200 kN,約為設計值的50%。為提高單樁承載力,在工程管樁兩側對稱位置進行高壓旋噴注漿,旨在改善樁側土力學性能,使側阻力得以增強。
根據(jù)野外鉆探鑒別和室內土工試驗、原位測試結果,結合甲方提供的原有勘察報告,現(xiàn)將本次所揭露的各土層分述如下:①素填土:灰、灰黃、雜色,以一般黏性土為主,含植物根莖、腐植物等,土質松散、不均勻,局部夾雜少量淤泥。②粉質黏土:灰黃、青灰色,可塑為主,局部軟塑,偶夾少量薄層粉土,土質不夠均勻,切面較光滑,干強度中等,韌性中等。③淤泥質粉質黏土~粉質黏土:灰色,以軟塑狀粉質黏土為主,局部為流塑狀淤泥質粉質黏土,含云母、少量有機質等,下部夾薄層粉土,土質欠均勻。切面稍有光澤,干強度中等,韌性中等。④淤泥質粉質黏土~粉質黏土:灰色,流塑~軟塑,含有機質等,夾薄層粉土,土質不夠均勻。切面稍有光滑,干強度中等,韌性中等。⑤粉質黏土:灰色,軟塑為主,含有機質等,局部少量淤泥質土,土質不夠均勻,切面稍有光澤,干強度中等,韌性中等。⑥粉質黏土夾粉土:青灰色,含氧化鐵條紋,夾粉土,局部互層狀,可塑,土質不夠均勻,切面稍有光澤,干強度中低,韌性中低。⑦粉質黏土:灰色,軟塑,含粉土、粉砂等,土質不均勻,切面較光滑,干強度中等,韌性中低。⑧粉質黏土夾粉土:青灰色、灰色,粉質黏土為主,夾粉土薄層,局部以粉土為主,可塑,土質欠均勻,切面稍有光澤,干強度中等,韌性中等。⑨粉質黏土:灰色、青灰色,夾少量粉土薄層,硬塑、硬可塑,土質較均勻,切面較光滑,干強度中等,韌性中等。⑩粉質黏土夾粉土:灰色、褐灰色,粉質黏土為主,夾粉土薄層,局部互層狀,軟塑,土質不夠均勻,切面稍有光澤,干強度中低,韌性中低。粉質黏土:褐色、青灰色,可塑~可硬塑,土質均勻,切面較光滑,干強度中等,韌性中等。含砂粉質黏土:青灰色、灰綠色,粉質黏土硬塑為主,含粗砂礫,含量不均勻,10%~40%不等。
地質報告顯示,樁基范圍內土層主要為粉質黏土,滲透性較低,比較后選用劈裂注漿,即在較大的注漿壓力作用下,通過對軟弱土體結構的破壞和擾動,使土層結構中原有節(jié)理裂隙擴張,從而使?jié){液在軟弱土體中增加擴散距離,達到改善土層力學性質的目的。
試驗選取3根既有管樁作為研究對象,3根樁呈東、西方向分布,每2根樁間距均約為15 m??紤]大樓結構已封頂,若樁側全部深度都進行高壓旋噴注漿,樁基四周地基土勢必會受到擾動,引起樁基承載力降低,造成大樓沉降加速。為安全起見,高壓旋噴注漿時,每次施工1根既有樁,加固深度27 m,約占樁長的70%。
基礎類型為樁-筏板基礎,注漿前,首先在筏板定位樁中心,并在既有樁外側設置2只注漿孔,呈對稱分布,距離管樁外邊緣凈距100 mm,注漿孔直徑100 mm,在厚度1.2 m筏板上由水鉆孔打設而成。注漿時,高壓旋噴設備從該孔進入,注漿采用42.5級的普通硅酸鹽水泥,水泥漿液的水灰比為1.2,水泥摻量25%。注漿壓力不小于20 MPa,提升速度宜為0.1~0.2 m/min。注漿完畢28 d后,采用靜載試驗檢驗單樁承載力。高壓噴射注漿施工時,孔位的允許偏差應為±50 mm,注漿孔垂直度的允許偏差應為±1%。
采用原位靜載試驗作為檢測手段。加固前,首先對既有工程樁試樁進行放樣,精準定位樁位,其次利用水鉆孔將樁頂混凝土與底板脫離開來,然后在既有樁兩側種植錨桿,為靜載試驗提供反力;試驗中使用自動加荷設備,計算機自動采集數(shù)據(jù),并繪制相應圖表。加固前后,分別對既有樁進行靜載試驗,靜載試驗依據(jù)《建筑樁基檢測技術規(guī)范》(JGJ106-2014)進行。
本次試驗依據(jù)《建筑樁基檢測技術規(guī)范》(JGJ 106-2014)[7]進行,最大加載量4 400 kN,分10級加載,每級440 kN。
加固前,靜載試驗結果顯示,3根樁靜載Q-S曲線均為陡降型(見圖1),曲線發(fā)生明顯陡降的起始點Q-S曲線陡降拐點對應值為2 200 kN左右,該樁極限承載力取2 200 kN。
圖1 既有工程樁注漿前后靜載P-S曲線圖
注漿齡期滿足28 d,對3根加固樁靜載試驗,靜載Q-S曲線均為緩變型,單樁極限承載力大于4 400 kN,樁頂荷載施加至4 400 kN時,累計沉降均少于10 mm,曲線未出現(xiàn)明顯拐點,因受反力條件限制,本次試驗未加載至極限破壞,單樁承載力仍有不少富余。
1)高壓旋噴注漿加固既有管樁樁側地基土,并采用靜載試驗作為檢測方法,加固效果量化、明確。
2)主體結構完工后,使用高壓旋噴既有管樁樁側地基土,提高加工樁基礎承載力,控制大樓沉降,方法可行、有效。
3)大樓完工后,上部荷載較大,注漿施工應分批、分段、信息化施工,防止操作不當加速大樓沉降。
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