前言
某工程為6層框架結(jié)構(gòu),總建筑面積6924m2。設(shè)計(jì)采用靜壓施工PTC550～70預(yù)應(yīng)力管樁,設(shè)計(jì)要求樁端進(jìn)入⑤層(粉質(zhì)粘土)≥2000mm，單樁極限承載力2100kN，單樁設(shè)計(jì)承載力特征值1050kN?？倶稊?shù)為190根。
一、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,該場(chǎng)地上部主要為填土,中部為海相沉積的粘性土層,下部為陸相沉積物。各土層厚度分布不均勻,自上而下依次為:①1雜填土灰褐色、灰黃色,夾有少量碎磚、石子,層厚0.6～1.1m;①2素填土灰褐色、灰黃色,主要為粘性土的耕植土,含大量植物根莖和有機(jī)質(zhì),局部含少量碎磚、石子等,厚0.5～0.7m;②粉質(zhì)粘土灰黃色,軟塑,局部流塑，稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等,含有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì),層頂高程為0.41～1.23m,層厚0.6～1.1m;④淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土灰色,流塑,稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等,含有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì),見少量貝殼碎屑,層頂高程為-0.33～0.33m,層厚7.5～9.3m;⑤1粉質(zhì)粘土灰黃色、黃褐色,可塑,局部軟塑,稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等,含氧化鐵,微層狀～層狀,層頂高程為-9.39～-7.53m,層厚0.9～6.0m;⑤2粉質(zhì)粘土灰黃色、黃褐色,可塑～硬塑,局部軟塑,稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等,含氧化鐵,微層狀～層狀,層頂高程為-12.45～-8.47m,層厚3.0～6.5m;⑤3粘土灰黃色、灰色,可塑,局部軟塑,稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等,含氧化鐵,層頂高程為-15.54～-13.47m,層厚0.8～3.8m;⑤4粉質(zhì)粘土灰黃色、黃褐色,硬塑,局部可塑,稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等,含氧化鐵,微層狀～層狀,層間局部夾有少量粉土,層頂高程為-19.25～-15.27m,層厚7.2～12.4m;⑥粉質(zhì)粘土灰色、黃褐色,軟塑,局部可塑,稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等,層頂高程為-27.99～-25.53m,層厚1.9～3.2m;⑦粉質(zhì)粘土灰黃色、黃褐色,可塑,局部硬塑,稍有光澤反應(yīng),干強(qiáng)度中等,韌性中等,含氧化鐵,夾有少量鈣質(zhì)結(jié)核,微層狀～層狀,層頂高程為-30.79～-27.53m。
二、工程施工概況
工程樁為預(yù)應(yīng)力管樁,采用靜力法壓樁,施工壓樁力為1050kN。施工路線,由北向南往返,從東向西逐排推進(jìn)。
打樁工程在1個(gè)月內(nèi)結(jié)束,平均每天壓樁6～7根。壓樁深度以設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高控制為主。土方開挖采用YW﹣100挖掘機(jī),由中間開始,從北向南反鏟挖土,挖土深度小于1.5m,未放坡,且一次性開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。兩天后發(fā)現(xiàn)局部有斜樁,馬上停止挖土,在基坑?xùn)|南兩面用松木樁支護(hù)。改變挖土順序,從東往西分層開挖,預(yù)留20～30cm人工開挖?；A(chǔ)開挖結(jié)束后發(fā)現(xiàn)大批工程樁傾斜,對(duì)全部190根基樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)測(cè),其中Ⅰ、Ⅱ類樁99根,占52.11%,Ⅲ類樁83根,占43.68%,Ⅳ類樁8根,占4.21%。另外,工程樁傾斜、偏位、斷裂問題、。
三、基樁偏位，斷裂處理的原理及施工方法
工程樁傾斜會(huì)降低基樁承載力,同時(shí)使樁身產(chǎn)生初始彎矩。將傾斜樁糾偏扶直,使基樁恢復(fù)承載力,消除初始彎矩,是較為理想的處理辦法。樁身斷裂會(huì)在斷裂處產(chǎn)生橫向變形,破壞樁的整體性,降低承載力。應(yīng)對(duì)樁身裂縫部位進(jìn)行加固,保持樁身整體工作特性。
3.1傾斜樁糾偏
根據(jù)樁在土體中的理論變形有3種情況:①上節(jié)樁樁身彎折;②上節(jié)樁傾斜;③整樁傾斜。該樁基工程樁長(zhǎng)21m,由10m(上節(jié)),11m(下節(jié))兩節(jié)樁聯(lián)結(jié)而成。根據(jù)地質(zhì)情況分析,下節(jié)樁下部大都嵌于⑤4粉質(zhì)粘土層,上端嵌于⑤2粉質(zhì)粘土,基坑挖土偏載不可能影響下節(jié)樁的位移,所以整樁傾斜可以排除。上節(jié)樁下端少量嵌于⑤1粉質(zhì)粘土層,上部樁身大部分處在④淤泥質(zhì)粘土層中,側(cè)向約束小,出現(xiàn)①和②變形均有可能,特別是預(yù)應(yīng)力管樁截面慣性矩小(外徑550mm,壁厚70mm),出現(xiàn)上節(jié)樁樁身彎折變形的可能性較大。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)證實(shí)上述分析和實(shí)際情況基本相符,樁身裂縫位置絕大部分在基坑面以下5～8m,最淺在3.4m處,最深在9.4m處。樁的傾斜發(fā)生在④淤泥質(zhì)土層中,一個(gè)外力使樁上部?jī)A斜反之，借助反方向的另一個(gè)外力使傾斜樁復(fù),位也是可能的。
淤泥質(zhì)粘土壓縮性強(qiáng),孔隙比大,含水量高,④淤泥質(zhì)粘土層的液性指數(shù)IL=1.483>1,土體呈流塑狀態(tài)。該狀態(tài)下的粘性土,其原狀結(jié)構(gòu)一經(jīng)擾動(dòng)破壞,強(qiáng)度即降低。利用軟土的這一工程特性,在現(xiàn)場(chǎng)選擇反力支點(diǎn),架設(shè)水平施力工具(通常為50kN或80kN手動(dòng)倒鏈),將傾斜樁多次循環(huán)往復(fù)拉放,使土層在循環(huán)應(yīng)力作用下產(chǎn)生擾動(dòng)而減少樁復(fù)位的阻力,同時(shí)結(jié)合應(yīng)力釋放孔,將傾斜樁糾正扶直。
糾偏步驟和方法:①確定糾偏樁的先后順序,架設(shè)工作平臺(tái)與機(jī)器設(shè)備,并設(shè)計(jì)運(yùn)輸路線;②沿糾偏方向清理地面和地下障礙物(淺層石塊);③根據(jù)工程地質(zhì)資料和低應(yīng)變動(dòng)測(cè)資料,在需要糾偏樁的前側(cè)打應(yīng)力釋放孔,直徑300mm,以減少糾偏阻力;④用前方遠(yuǎn)端2或3根正常樁作錨樁,糾偏后方1根傾斜樁;⑤拉動(dòng)水平施力工具,使傾斜樁樁頂向正位方向位移,控制施力速度和大小,待位移達(dá)到30～50mm即可放松施力工具,讓樁回彈,基本穩(wěn)定后再次拉動(dòng)施具,重復(fù)上述過程,直到傾斜樁扶直;⑥最后一次拉動(dòng)施力工具不放松或加臨時(shí)支撐恒定水平力,24h并在糾偏樁周圍空隙中填入密實(shí)的中粗砂以,保持樁位穩(wěn)定。
3.2斷裂樁的補(bǔ)強(qiáng)
工程樁傾斜會(huì)降低基樁承載力,同時(shí)使樁身產(chǎn)生初始彎矩。將傾斜樁糾偏扶直,使基樁恢復(fù)承載力,消除初始彎矩,是較為理想的處理辦法。樁身斷裂會(huì)在斷裂處產(chǎn)生橫向變形,破壞樁的整體性,降低承載力。應(yīng)對(duì)樁身裂縫部位進(jìn)行加固,保持樁身整體工作特性。
3.1傾斜樁糾偏
根據(jù)參考文獻(xiàn),樁在土體中的理論變形根據(jù)動(dòng)測(cè)報(bào)告,對(duì)傾斜的工程樁,將其扶直后,在樁芯用鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng);對(duì)于直樁(傾斜度小于1%)的斷裂處直接補(bǔ)強(qiáng)。
補(bǔ)強(qiáng)步驟:①鉆樁芯至上下節(jié)樁焊接面下2m(即12m),清洗樁芯,抽干樁內(nèi)水;②插放鋼筋籠,澆注C40微膨脹混凝土,做樁內(nèi)補(bǔ)強(qiáng);③混凝土澆注3d后,撤除施加的水平力,觀測(cè)樁位反彈量。
四、糾偏、補(bǔ)強(qiáng)效果檢測(cè)
為了檢測(cè)糾偏扶直后樁的承載力,該工程抽檢了根糾偏扶直后的樁,對(duì)其進(jìn)行靜載荷試驗(yàn),這2根樁均為Ⅲ類樁,原傾斜度分別為4%和8%,斷裂深度分別為7.8m和7.5m。糾偏后傾斜度<1%,經(jīng)當(dāng)?shù)亟ㄖこ藤|(zhì)量測(cè)試中心現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,單樁承載力為2100kN,樁頂總沉降量分別為13.48mm和10.25mm,滿足設(shè)計(jì)要求?？梢哉f傾斜樁經(jīng)糾偏扶直后,承載力恢復(fù)了,基本和正常樁一樣。
5結(jié)語
為盡量減少軟土地基中工程樁施工發(fā)生偏移、傾斜、彎折和斷裂等問題,對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的施工提出如下
建議:
1)為避免打樁過程中樁機(jī)發(fā)生下陷,產(chǎn)生不均勻沉降,靜壓樁施工場(chǎng)地應(yīng)平整,樁機(jī)及配重應(yīng)以滿足沉樁要求為宜,不宜過重,并盡量避免樁機(jī)行走時(shí)擾動(dòng)軟土的原狀結(jié)構(gòu)。
2)在軟土地基中,基坑開挖時(shí),應(yīng)高度重視各類基坑(包括淺基坑)的開挖程序和方法,尤其是對(duì)擠土的靜壓預(yù)制管樁工程,應(yīng)分層均勻進(jìn)行,必須加強(qiáng)圍護(hù),采取預(yù)防挖土?xí)r可能產(chǎn)生樁位移和彎折的有效措施。
3)施工中應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力管樁的樁身質(zhì)量,在樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%、樁身混凝土齡期達(dá)到28d以上后方可施打。
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