黃 浩
(南京東大巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇 南京 210018)
預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC樁)具有工廠化生產(chǎn)、質(zhì)量有保證、單樁承載力高、對(duì)工程地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、施工速度快、施工周期短、無污染等優(yōu)點(diǎn),因此,工程中備受青睞。王衛(wèi)東等[1],郭院成等[2]對(duì)混凝土灌注樁加固效果及承載機(jī)理進(jìn)行了研究、但只涉及到灌注樁后注漿,文獻(xiàn)[3-6]雖對(duì)PHC管樁承載性能進(jìn)行研究,但未涉及樁側(cè)、樁端注漿方面,加固機(jī)理研究相對(duì)滯后,對(duì)管樁注漿后應(yīng)力、應(yīng)變特性研究也較少,但對(duì)既有管樁樁側(cè)后注漿研究鳳毛麟角。本文針對(duì)既有管樁樁側(cè)后注漿進(jìn)行研究,對(duì)注漿前、后承載特性進(jìn)行分析。
本工程為1幢高層,地下1層,樁筏板基礎(chǔ),樁長(zhǎng)37 m,底板厚度1.2 m,PHC-600-AB-130管樁,持力層為⑩層粉質(zhì)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(duì)3根既有管樁進(jìn)行靜載檢測(cè),結(jié)果顯示,原工程樁單樁承載力極限值為2 200 kN,約為設(shè)計(jì)值的50%。為提高單樁承載力,在工程管樁兩側(cè)對(duì)稱位置進(jìn)行高壓旋噴注漿,旨在改善樁側(cè)土力學(xué)性能,使側(cè)阻力得以增強(qiáng)。
根據(jù)野外鉆探鑒別和室內(nèi)土工試驗(yàn)、原位測(cè)試結(jié)果,結(jié)合甲方提供的原有勘察報(bào)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(zhì)松散、不均勻,局部夾雜少量淤泥。②粉質(zhì)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(zhì)不夠均勻,切面較光滑,干強(qiáng)度中等,韌性中等。③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土~粉質(zhì)黏土:灰色,以軟塑狀粉質(zhì)黏土為主,局部為流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,含云母、少量有機(jī)質(zhì)等,下部夾薄層粉土,土質(zhì)欠均勻。切面稍有光澤,干強(qiáng)度中等,韌性中等。④淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土~粉質(zhì)黏土:灰色,流塑~軟塑,含有機(jī)質(zhì)等,夾薄層粉土,土質(zhì)不夠均勻。切面稍有光滑,干強(qiáng)度中等,韌性中等。⑤粉質(zhì)黏土:灰色,軟塑為主,含有機(jī)質(zhì)等,局部少量淤泥質(zhì)土,土質(zhì)不夠均勻,切面稍有光澤,干強(qiáng)度中等,韌性中等。⑥粉質(zhì)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(zhì)不夠均勻,切面稍有光澤,干強(qiáng)度中低,韌性中低。⑦粉質(zhì)黏土:灰色,軟塑,含粉土、粉砂等,土質(zhì)不均勻,切面較光滑,干強(qiáng)度中等,韌性中低。⑧粉質(zhì)黏土夾粉土:青灰色、灰色,粉質(zhì)黏土為主,夾粉土薄層,局部以粉土為主,可塑,土質(zhì)欠均勻,切面稍有光澤,干強(qiáng)度中等,韌性中等。⑨粉質(zhì)黏土:灰色、青灰色,夾少量粉土薄層,硬塑、硬可塑,土質(zhì)較均勻,切面較光滑,干強(qiáng)度中等,韌性中等。⑩粉質(zhì)黏土夾粉土:灰色、褐灰色,粉質(zhì)黏土為主,夾粉土薄層,局部互層狀,軟塑,土質(zhì)不夠均勻,切面稍有光澤,干強(qiáng)度中低,韌性中低。粉質(zhì)黏土:褐色、青灰色,可塑~可硬塑,土質(zhì)均勻,切面較光滑,干強(qiáng)度中等,韌性中等。含砂粉質(zhì)黏土:青灰色、灰綠色,粉質(zhì)黏土硬塑為主,含粗砂礫,含量不均勻,10%~40%不等。
地質(zhì)報(bào)告顯示,樁基范圍內(nèi)土層主要為粉質(zhì)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(duì)軟弱土體結(jié)構(gòu)的破壞和擾動(dòng),使土層結(jié)構(gòu)中原有節(jié)理裂隙擴(kuò)張,從而使?jié){液在軟弱土體中增加擴(kuò)散距離,達(dá)到改善土層力學(xué)性質(zhì)的目的。
試驗(yàn)選取3根既有管樁作為研究對(duì)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(jié)構(gòu)已封頂,若樁側(cè)全部深度都進(jìn)行高壓旋噴注漿,樁基四周地基土勢(shì)必會(huì)受到擾動(dòng),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(shí),每次施工1根既有樁,加固深度27 m,約占樁長(zhǎng)的70%。
基礎(chǔ)類型為樁-筏板基礎(chǔ),注漿前,首先在筏板定位樁中心,并在既有樁外側(cè)設(shè)置2只注漿孔,呈對(duì)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(shè)而成。注漿時(shí),高壓旋噴設(shè)備從該孔進(jìn)入,注漿采用42.5級(jí)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(yàn)檢驗(yàn)單樁承載力。高壓噴射注漿施工時(shí),孔位的允許偏差應(yīng)為±50 mm,注漿孔垂直度的允許偏差應(yīng)為±1%。
采用原位靜載試驗(yàn)作為檢測(cè)手段。加固前,首先對(duì)既有工程樁試樁進(jìn)行放樣,精準(zhǔn)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(cè)種植錨桿,為靜載試驗(yàn)提供反力;試驗(yàn)中使用自動(dòng)加荷設(shè)備,計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù),并繪制相應(yīng)圖表。加固前后,分別對(duì)既有樁進(jìn)行靜載試驗(yàn),靜載試驗(yàn)依據(jù)《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)進(jìn)行。
本次試驗(yàn)依據(jù)《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2014)[7]進(jìn)行,最大加載量4 400 kN,分10級(jí)加載,每級(jí)440 kN。
加固前,靜載試驗(yàn)結(jié)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(diǎn)Q-S曲線陡降拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)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(duì)3根加固樁靜載試驗(yàn),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(shí),累計(jì)沉降均少于10 mm,曲線未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn),因受反力條件限制,本次試驗(yàn)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(cè)地基土,并采用靜載試驗(yàn)作為檢測(cè)方法,加固效果量化、明確。
2)主體結(jié)構(gòu)完工后,使用高壓旋噴既有管樁樁側(cè)地基土,提高加工樁基礎(chǔ)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(yīng)分批、分段、信息化施工,防止操作不當(dāng)加速大樓沉降。
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