劉志榮廈門(mén)百城交通工程咨詢有限公司(361021)
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靜壓PHC管樁樁基偏位原因分析及處理
劉志榮
廈門(mén)百城交通工程咨詢有限公司(361021)
摘要:近年來(lái),靜壓PHC管樁在基于軟土地基基礎(chǔ)的多層、高層建筑工程中得到了非常廣泛的應(yīng)用。但受到土方開(kāi)挖、沉樁施工、地質(zhì)條件等相關(guān)因素的影響,在靜壓PHC管樁施工期間非常容易出現(xiàn)樁基偏位的問(wèn)題,影響工程基坑施工質(zhì)量。結(jié)合某工程實(shí)例,對(duì)靜壓PHC管樁樁基偏位的主要原因進(jìn)行分析,探討樁基偏位下的設(shè)計(jì)、施工處理措施,望能夠最大限度地解決樁基偏位問(wèn)題,避免對(duì)基坑施工質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。
關(guān)鍵詞:靜壓PHC管樁;樁基偏位;處理措施
靜壓PHC管樁即高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁,與其他樁型相比,靜壓PHC管樁主要具有混凝土強(qiáng)度高、成型質(zhì)量好、耐沖擊性能好、成本低廉、單樁樁基承載力高以及施工方便快捷等多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì),且由于其屬于靜壓管樁,因此在靜壓施工中不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境乃至地基基礎(chǔ)產(chǎn)生較大擾動(dòng),故目前被廣泛應(yīng)用于多層、高層建筑工程地基基礎(chǔ)施工作業(yè)中。但也有相關(guān)工程實(shí)踐中表明:當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)較差,特別是屬于軟土地基基礎(chǔ)的情況下,由于靜壓PHC管樁屬于空心樁,在開(kāi)挖過(guò)程中其抗剪切、抗裂性能比較差,若施工中稍有不慎就可能導(dǎo)致樁基偏位問(wèn)題的產(chǎn)生,影響其承載力水平。故在應(yīng)用靜壓PHC管樁對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地基處理的過(guò)程中,如何深入分析樁基偏位的原因,及時(shí)采取有效措施對(duì)樁基基礎(chǔ)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng),已成為地基基礎(chǔ)施工中亟待解決的問(wèn)題之一。
本工程基坑占地面積為20 100 m2,總建筑面積為90 508 m2,建筑結(jié)構(gòu)為剪力墻結(jié)構(gòu)體系,基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙類,樁基基礎(chǔ)選用靜壓PHC管樁,樁基樁徑為500.0 mm,施工現(xiàn)場(chǎng)靜壓PHC管樁設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度為4.15 m,最深開(kāi)挖深度為6.38 m。樁基基礎(chǔ)選用靜壓施工方法,要求樁端能夠深入持力層1.5 m以上,單樁豎向極限承載力應(yīng)達(dá)到2 800 kN。本工程基坑開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)所采取支護(hù)方案為深層攪拌樁支護(hù),樁底標(biāo)高為-9.93 m,樁基寬度為2.1 m,樁基長(zhǎng)度為4.1 m。工程施工現(xiàn)場(chǎng)中,2#建筑基坑現(xiàn)行開(kāi)挖,占地面積為1 200.0 m2,建筑基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ),開(kāi)挖階段放坡形式為1∶2.5。
工程中基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)土質(zhì)屬于淤泥質(zhì)黏土,地下水滲透系數(shù)低,預(yù)測(cè)降水效果不好,故在施工中未采取降水措施。在2#建筑基坑開(kāi)挖后現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)基坑底部土體上涌現(xiàn)象,開(kāi)挖成型后基坑北側(cè)出現(xiàn)土體滑移現(xiàn)象,伴隨出現(xiàn)樁基偏位問(wèn)題。結(jié)合本工程基坑開(kāi)挖施工現(xiàn)場(chǎng),總結(jié)認(rèn)為靜壓PHC管樁樁基偏位的主要原因包括以下幾個(gè)方面:
1)土質(zhì)問(wèn)題
本工程基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)靜壓PHC管樁周邊90%以上屬于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,此類土體飽和不透水,抗剪強(qiáng)度偏低,土層具有高壓縮以及高靈敏度的特點(diǎn),在靜力壓樁過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力水平集中儲(chǔ)存在土體內(nèi)。
2)時(shí)間問(wèn)題
在本工程靜壓PHC管樁施工期間對(duì)原有土體產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動(dòng),基坑土方實(shí)際開(kāi)挖中出現(xiàn)了淤泥涌動(dòng)的問(wèn)題,加之土體內(nèi)應(yīng)力水平能量尚未被釋放,但此時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)基坑開(kāi)挖同時(shí)仍然同步進(jìn)行打抗拔樁操作。
3)施工問(wèn)題
本工程靜壓PHC管樁施工期間多數(shù)樁未能夠完全達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高水平,在打樁以及挖土環(huán)境中受到設(shè)備影響,基坑土體會(huì)對(duì)靜壓PHC管樁產(chǎn)生較大的水平側(cè)壓力。
4)設(shè)計(jì)問(wèn)題
本工程前期針對(duì)基坑支護(hù)體系的設(shè)計(jì)不夠科學(xué)合理,攪拌樁深度不夠,且未及時(shí)針對(duì)深部基坑進(jìn)行加固。在設(shè)計(jì)缺陷影響下導(dǎo)致攪拌樁施工質(zhì)量不夠理想。
根據(jù)以上對(duì)本工程中靜壓PHC管樁樁基偏位問(wèn)題的分析,認(rèn)為在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)靜壓PHC管樁樁基偏位問(wèn)題進(jìn)行有效處理,應(yīng)當(dāng)綜合采取設(shè)計(jì)、施工兩個(gè)層面的措施,以最大限度地降低樁基偏位后續(xù)不良影響,避免對(duì)結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生過(guò)多擾動(dòng)。具體處理措施如下:
1)設(shè)計(jì)處理措施
在靜壓PHC管樁樁基偏位問(wèn)題的處理中,在設(shè)計(jì)方面可采取的措施有以下幾個(gè)方面:①針對(duì)出現(xiàn)樁基偏位問(wèn)題的靜壓PHC管樁,若樁基偏位達(dá)到1.8 m以上則直接作為廢樁進(jìn)行處理;針對(duì)樁基偏位程度在0.8~1.8 m內(nèi)的靜壓PHC管樁,可通過(guò)補(bǔ)強(qiáng)方式進(jìn)行處理,原偏位樁承載力僅作為安全儲(chǔ)備。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)中共設(shè)置60根靜壓PHC管樁,錨桿樁選用長(zhǎng)度為37.0 m的無(wú)縫鋼管,要求單樁豎向極限承載力水平達(dá)到2 800 kN。地基基礎(chǔ)處理現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留60個(gè)錨桿靜壓樁壓樁孔,周邊用鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)處理。在上部結(jié)構(gòu)施工至第6層樓面時(shí)立即施工錨桿靜壓鋼管樁,施工范圍為50%,剩余50%錨桿靜壓鋼管樁在上部結(jié)構(gòu)施工至第12層樓面時(shí)集中完成;②針對(duì)靜壓PHC管樁樁基偏位影響范圍內(nèi)的非廢樁,可采取的處理方法是插入截面積為18.0 mm的鋼筋籠,并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)低應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),要求將鋼筋籠插入斷裂部以下2.0 m區(qū)域,并選用厚度為6.0 mm鋼板進(jìn)行封底處理,壓密注漿灌入混凝土(混凝土原料選用C35等級(jí)微膨脹混凝土),要求經(jīng)處理后靜壓PHC管樁可達(dá)到乙類樁基基礎(chǔ)的質(zhì)量要求。
2)施工處理措施
在靜壓PHC管樁具體施工過(guò)程中,針對(duì)樁基偏位問(wèn)題應(yīng)采取的處理措施有以下幾個(gè)方面:①將基坑開(kāi)挖施工現(xiàn)場(chǎng)所有尚未截?cái)鄻痘A(chǔ)均截?cái)嘀猎O(shè)計(jì)標(biāo)高,然后管樁口用模板進(jìn)行完全密封,以免施工現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖環(huán)節(jié)所產(chǎn)生石塊或其他雜物落入管樁內(nèi);②基坑開(kāi)挖面邊坡坡底應(yīng)設(shè)置排水溝,靜壓PHC管樁施工過(guò)程中所產(chǎn)生積水應(yīng)當(dāng)及時(shí)用水泵進(jìn)行抽吸處理;③基坑邊嚴(yán)禁重型機(jī)械設(shè)備停留或經(jīng)過(guò),以免對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)影響;④在上部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)靜壓PHC管樁的沉降觀測(cè)工作,爭(zhēng)取做到每壓一根靜壓PHC管樁,每完成一層上部結(jié)構(gòu)施工即進(jìn)行一次沉降觀測(cè),并根據(jù)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)確定壓樁時(shí)間、封樁時(shí)間以及具體壓樁數(shù)量,最大限度減少施工對(duì)靜壓PHC管樁所產(chǎn)生的影響。
工程中通過(guò)對(duì)靜壓PHC管樁樁基偏位問(wèn)題產(chǎn)生原因的分析,從設(shè)計(jì)、施工等多個(gè)方面探討了有效應(yīng)對(duì)樁基偏位問(wèn)題的措施。經(jīng)處理后取得了良好效果:基坑施工現(xiàn)場(chǎng)20根靜壓PHC管樁中抽取6根樁基進(jìn)行聲波透射檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果顯示樁身結(jié)構(gòu)完整且合格,單樁極限承載力水平為2 800 kN,達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn),沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示基坑上部結(jié)構(gòu)封頂后沉降量極限值為21.5 mm,可滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)本工程經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為把握靜壓PHC管樁樁基偏位的主要原因,制定設(shè)計(jì)、施工方面的針對(duì)性處理措施,方可最大限度地規(guī)避靜壓PHC管樁樁基偏位問(wèn)題的產(chǎn)生,確保靜壓PHC管樁基礎(chǔ)質(zhì)量的穩(wěn)定與可靠。
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