翟延彬
(河南省建筑設(shè)計研究院有限公司,河南 鄭州 450014)
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身強(qiáng)度高,單樁承載力大,在合適的地層中采用靜壓法施工噪聲小,施工速度快,其施工能滿足城區(qū)內(nèi)對環(huán)境和環(huán)保的要求,因此較多建設(shè)項目選用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)。
在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工中,受施工操作水平、地層土質(zhì)、地下水、基坑開挖、天氣等原因影響,在施工及后期開挖過程中樁基礎(chǔ)會發(fā)生樁傾斜、斷樁、浮樁、有效樁長相差大等問題。
本文以工程實例為基礎(chǔ),對已施工完成的管樁因開挖發(fā)生傾斜、斷樁、位移等情況進(jìn)行分析,查清原因,根據(jù)樁基檢測報告提供的數(shù)據(jù),依據(jù)規(guī)范對不同類型的問題樁分別采取不同處理方案。處理后的樁經(jīng)檢測均能滿足規(guī)范和設(shè)計要求。
某工程擬建8號高層建筑,地上27層,地下1層,采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁+筏板基礎(chǔ)。標(biāo)高正負(fù)零為73.800m,預(yù)應(yīng)力混凝土管樁型號為PHC400AB95,樁頂標(biāo)高66.950m,有效樁長18m,樁間距1.6m×1.6m,正方形布置,總樁數(shù)327根。場地內(nèi)主要地層情況如表1所示。樁端持力層為第[8]層細(xì)砂層。配樁長度采用10m+8m、11m+7m、12m+6m,單樁豎向承載力特征值Ra取1 000kN。
表1 場地描述及承載力特征值
基底持力層為第[3]層粉砂層,樁身段為軟~可塑粉質(zhì)黏土、中密~密實細(xì)砂層,現(xiàn)場采用高噴攪拌法引孔、靜壓法施工工藝。施工時第[8]層細(xì)砂為中密~密實狀態(tài),標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測擊數(shù)26~52擊,靜壓進(jìn)入該層很困難,因此部分樁有1.0~1.5m的截樁長度。
勘察期間,實測地下水穩(wěn)定水位位于地表下0.20~2.85m(絕對標(biāo)高為70.760~71.050m)。場地抗浮設(shè)計水位高程絕對標(biāo)高可采用72.500m。
8號樓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工時間為2018年7月21日至8月5日,施工工期為16d。該樓基坑于8月16日開挖,場地地面標(biāo)高為73.500m,基底標(biāo)高66.900m,基坑開挖深度6.60m。基坑開挖深度范圍內(nèi)土層為:第[1]層粉土,松散,層厚 0.6~3.7m;第[2]層粉質(zhì)黏土,軟 ~可塑,局部夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土薄層,層厚0.60~2.20m;第[3]層粉砂層。
該樓四周均有地下車庫,根據(jù)建設(shè)單位施工安排,先開挖主樓部位,地下車庫暫不開挖。主樓開挖出的土方未外運,沿基坑長邊方向堆積在基坑南北兩側(cè),堆土距離基坑上邊線僅1.5m,基坑臨時支護(hù)僅進(jìn)行放坡處理?;咏邓捎霉芫?局部輕型井點。
主樓基坑開挖至5.0~5.5m深度時,時至盛夏雨季,連下3d暴雨,基坑內(nèi)外積水,第4d基坑四周坡體滑入基坑內(nèi),尤其南北兩側(cè)堆土泥水流入坑內(nèi),基坑基本被泥水填平,如圖1所示。
圖1 8號樓工程樁實景
從現(xiàn)場看,部分管樁有不同程度的傾斜,檢測單位對327根工程樁采用低應(yīng)變法檢測樁身完整性,判定樁身缺陷的程度和位置,檢測位置為樁頂標(biāo)高處。根據(jù)檢測結(jié)果,Ⅲ類樁123根,占檢測總數(shù)的37.6%,Ⅳ類樁47根,占檢測總數(shù)的14.6%,樁身缺陷位置深淺不等。其余157根樁為Ⅰ類和Ⅱ類樁。
Ⅲ類樁缺陷位置在設(shè)計樁頂標(biāo)高下1.60~7.30m,傾斜值0.14%~0.99%,傾斜值小于規(guī)范規(guī)定值1%。Ⅳ類樁缺陷位置在設(shè)計樁頂標(biāo)高下1.30~8.30m,傾斜值0.21%~12.51%。
結(jié)合預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工記錄、勘察報告及現(xiàn)場情況,Ⅲ、Ⅳ類樁的缺陷位置與接樁位置基本對應(yīng)。下節(jié)樁垂直度未受影響。
樁身上段處為5.0~5.5m厚第[4]層粉質(zhì)黏土,軟~可塑,飽和狀態(tài),承載力低;基坑側(cè)壁第[2]層粉質(zhì)黏土,軟~可塑,局部夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土薄層。當(dāng)連續(xù)下雨時土體飽和,抗剪強(qiáng)度降低;土方開挖時,一次性挖土深度過大;基坑上口未按規(guī)范執(zhí)行,有大量堆土,在沒有支護(hù)的情況下,基坑側(cè)壁連同上部堆土一起發(fā)生整體破壞,土體滑入基坑。
綜合低應(yīng)變檢測曲線及樁身傾斜測量結(jié)果,形成Ⅲ、Ⅳ類樁的主要原因為上部樁側(cè)土較軟、基坑土開挖和堆土造成擠土,導(dǎo)致樁身傾斜及在接頭處開裂。
對于發(fā)生傾斜的樁,目前常規(guī)處理辦法有灌芯補強(qiáng)、人工挖孔接樁及補靜壓樁等方法。從施工難易程度、施工工期、工程造價等方面綜合比較,采用灌芯補強(qiáng)方法最佳。該法主要是通過在管樁內(nèi)灌注鋼筋混凝土芯進(jìn)行補強(qiáng)處理。
根據(jù)低應(yīng)變測試結(jié)果和樁身傾斜值,按照樁身缺陷深度和程度分類處理:[1]第1種:缺陷深度在2.0m以內(nèi),處理方案為開挖至缺陷位置,截樁,澆筑混凝土短樁至樁頂標(biāo)高;[2]第2種:缺陷深度在2.0m以下且傾斜值小于1%時,采用管樁內(nèi)灌注鋼筋混凝土芯處理方案;[3]第3種:缺陷深度在2.0m以下且傾斜值大于1%時,采用補樁方案,即每根樁對角補2根預(yù)應(yīng)力混凝土管樁,型號PHC300AB70,樁長和施工工藝同原工程樁。單樁豎向承載力特征值Ra取600kN。
1)Ⅲ類樁傾斜值均小于1%,有3根缺陷深度小于2.0m,采用第1種處理方案,即開挖至缺陷位置,截樁后澆筑混凝土短樁至樁頂標(biāo)高,短樁樁徑800mm,短樁與原工程樁樁芯重合,接樁詳圖如圖2所示。
圖2 接樁連接詳圖
2)Ⅲ類樁中有120根缺陷深度大于2.0m,采用第2種處理方案,即管樁內(nèi)灌注鋼筋混凝土芯,主筋為425,箍筋為8,間距200mm;填芯材料采用灌漿料,強(qiáng)度等級≥C40,填芯長度為樁頂至缺陷位置以下2.0m(見圖 3)。
圖3 灌芯連接詳圖
3)Ⅳ類樁中有9根缺陷深度小于2.0m,采用第1種處理方案;有4根樁缺陷深度在2.0m以下,傾斜值小于1%,采用第2種處理方案;有34根缺陷深度在2.0m以下,傾斜值大于1%,采用第3種處理方案。
施工單位按照處理方案完成施工后,對原工程樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載荷試驗及承載力驗收檢測外,對3種處理樁也采用單樁豎向抗壓靜載荷試驗進(jìn)行驗收試驗。第1種處理方案有12根樁,選取2根進(jìn)行靜載荷試驗;第2種處理方案有124根,選取3根進(jìn)行靜載荷試驗;第3種處理方案有68根,選取3根進(jìn)行靜載荷試驗。靜載荷試驗單樁豎向抗壓承載力均滿足設(shè)計要求。
工程建設(shè)過程中同時對該樓進(jìn)行沉降觀測,根據(jù)觀測資料,該樓在主體結(jié)構(gòu)竣工1年后的最終沉降量為20.31mm。
1)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁發(fā)生傾斜時及時分析原因,根據(jù)不同傾斜情況采用不同處理方案。
2)工程樁中的問題樁處理后經(jīng)檢測達(dá)到規(guī)范及設(shè)計要求后可正常使用。
3)基坑開挖應(yīng)按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行設(shè)計、施工,基坑周邊堆載不得超過設(shè)計值。