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锚杆静压钢管桩和压密注浆的应用

来源:搜论文知识网位置:2010年05月时间:2010-10-23 09:04

  摘要:本文结合温州地区一工程实例,分析了预应力管桩基础在基坑开挖后出现偏位和桩体损伤严重的原因,提出了在施工和设计等方面的处理措施,介绍了应用锚杆静压钢管桩和压密注浆对桩基进行补强的措施以及补强处理后的效果。
  关键词:预应力管桩、偏位、处理措施、锚杆静压钢管桩
  
  1、引言
  近年来,PHC高强预应力管桩由于具有桩身成型质量好、混凝土强度高、单桩承载力大、耐冲击性好、穿透性强、价格便宜、施工快捷且采取静压施工时对周围环境影响小等优点而被广泛应用于多层及高层建筑结构的基础工程中。但在土性复杂特别是在土质较差的软弱地基的基坑开挖施工过程中,由于桩身为空心,其抗剪和抗裂性能相对较差,如果土方施工中基坑围护措施不到位或挖土方法不当,常会发生桩体偏位、桩体损伤及断裂等事故,从而大大削弱了基础的承载力。因此发生此种情况如何对基础进行加固补强就成为施工中急待解决的一个难题。
  温州某工程基坑,占地面积约13900㎡。地下室上四幢高层住宅结构均为剪力墙结构体系,桩基础采用PHC–400﹙90﹚AB–80预应力混凝土管桩,桩长32~34m不等,采取静压方式,桩端要求进入⑥层粉砂一细砂层或⑦层细纱层,单桩竖向极限承载力为3000KN。基坑一般开挖深度为5m,最深达6m。该地下室基坑采用Φ700双轴深层搅拌桩支护,桩长10.5m,宽度3.2m坑内布置28口管井降水。整个基坑施工过程为工程桩、支护桩同时交叉进行。基坑土方开挖方向是由北向南依次开挖。
  2、预应力管桩基础出现问题的原因分析
  由于地表下20多米范围内土质为淤泥质粉质粘土,地下水渗透系数很小,降水效果可能不理想。基坑开挖由北向南依次开挖,全长165米,土方开挖采用多台挖机同时施工,呈阶梯式开挖。由北开挖约50米处桩位未见偏位倾斜;再向南开挖时,桩位偏位率逐渐升高,基坑南D区,桩顶偏位800以上达该区桩位的25%。目测观察,桩体倾斜偏位方向性强,大致向北倾斜,按基坑开挖顺序,桩体倾斜偏位由北向南逐渐数量增多,数值加大,桩体损伤严重;基坑内距支护边桩位倾斜角度较大,越往基坑内呈逐渐减少。根据事故现场的具体情况并查阅地质勘查报告及其他相关资料,导致事故的原因初步总结可能为:(1)土质较差桩身范围处于淤泥质粉质粘土,淤泥质粉质粘土饱和不透水、抗剪强度低、属于高灵敏感、高压缩性土层、流塑性大,而且压桩时所产生的应力,以能量的形式存在土中。(2)桩基施工与土方开挖间隔时间短,在整个桩基施工过程中,对原有土体扰动强烈,因此,在土方实际开挖过程中淤泥就会出现涌动现象,同时存在于土中的能量未能释放,对已开挖桩体产生挤压。(3)基坑开挖方案存在缺陷开挖顺序不当,从北边向南边依次性向后退挖,且分层开挖不到位,加上挖土机械、运输车辆扰动,使未开挖一边产生很大侧压力,加上淤泥本身的流动性以及土体中未消散的超孔隙水压力和挤土桩积蓄能量的释放,形成较大的侧向压力。(4)存在较多的桩未打到设计标高,以及在打桩和挖土时受到设备自重影响的土体对桩的水平侧压力较大。(5)基坑支护体系设计的合理性欠缺基坑支护变形过大,最大数值为650㎜,基坑内未考虑加固,支护方案的抗倾覆、抗滑移的安全性不足;搅拌桩施工质量不如人意,强度不足,且与桩基施工的程序及间隔时间未合理安排好。(6)挖土过程中,出现险情后动态应急管理力度不够,在土体滑移时调整开挖方案的及时性有欠缺。
  3、对预应力管桩基础问题的处理方案
  首先是进行桩的可用性评定,以便确定那些桩可以用,那些桩不可以用,把损失减少到最低;然后本着保证质量、技术合理、节约工期、经济合理的原则,从设计和施工等方面研究分析采取何种补救措施,同时对未偏移的桩注意保护,加强监控。具体处理过程和措施如下:
  (1)确定影响区域和影响程度
  采用测定桩顶的水平偏移和垂直度偏差来确定影响区域和影响程度。测量桩的水平偏移用全站仪将建筑物的轴线引至基坑内,根据桩的定位图,用钢尺测量出所有偏位桩偏离轴线的方向和大小,标注在桩位图上,并绘出桩位水平偏位图,作为依据之一。其中,实际测得桩顶最大偏位为1100㎜,偏位严重。测量桩的垂直度偏差桩的垂直度偏差也是反映桩偏位程度的一个重要指标。采用1m长的线锤间接测量垂直度。根据垂直度偏差和水平偏移可大体估算出桩的断裂位置,初步确定影响程度。
  (2)桩身的完整性检测
  为了确切地知道基坑内桩的完整性,对基坑内所有桩均进行了低应变测试,以确定桩是否断裂及断裂位置。共计测试1498根桩,检测结果为:Ⅲ类桩为63根。
  (3)处理措施的确定
  根据以上测试结果以及现场的实际情况,经建设、设计、施工、监理单位共同深入商讨及相关专家充分论证后一致认为①重新打入PHC桩的方案不可行,不仅施工上无法实现,而且即使实现也会对原有未偏位或未断裂的桩产生挤压效应,造成更大的问题,且费用也会很昂贵;②采用锚杆静压钢管桩补强和压密注浆补强相结合的方案。在施工、技术以及经济上均可行,且不影响施工工期,对外界无影响。最后采用了第二种加固补强的方案。
  (4)处理措施
  压密注浆灌入混凝土补强对影响区域内断裂的非废桩内插入6Φ18钢筋笼,根据低应变数据,钢筋笼应插入断裂处以下2m,并用6㎜厚钢板封底。采用压密注浆工艺灌入C35微膨胀混凝土。锚杆静压钢管桩补强对基坑南面D区桩偏位较大的、桩身损坏严重的桩进行锚杆静压钢管桩补强处理,共设26根锚杆桩,采用Φ273㎜×7㎜无缝钢管,桩长30m,并在孔内灌注C35细石混凝土。压桩孔均在底板施工时预留出,底板内孔四边用钢筋作加强,工程施工至三层楼面后立即施工锚杆静压钢管桩。
  4、结论
  采用以上措施对管桩桩基进行处理后,取得良好的效果。对所有采用压密注浆工艺灌注混凝土补强的桩进行低应变检测,均达到Ⅱ类楼,并对2根静压锚杆钢管桩进行现场测试,单桩极限承载力达3000KN,检测结果为合格。根据沉降观测结果,桩顶总沉降量满足设计要求。

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