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某教学楼基础工程的加固处理

2016/2/19 15:25:46

摘 要:本文首先通过工况分析,质量事故原因调查分析,对几种方案进行比较分析,确定了锚杆静压桩加固方案。其次详细论述了该工程锚杆静压桩的设计、施工过程,最后对加固结果进行了总结。 

关键词:桩基础;锚杆静压桩;加固 

1 工程概况 
      我公司承建的某地区一教学楼为纯框架结构,无地下室,地上主体六层,局部七层,平面呈“[”形。框架柱网尺寸最大为5000mm×9000mm,采用内走廊,占地面积约3000m2,建筑面积约13000m2,抗震设防烈度6度。设计有一条伸缩缝,在纵向中间共计92根柱。 
     本工程所属地质条件较为复杂,建筑整个场地经过人工回填,回填前为岗丘冲沟,局部为水库,水库回填前未抽水,设计人员根据地质条件,将基础设计为主要是单桩单柱形式的人工挖孔桩基础,持力层为第5全风化砂岩、6层强风化砂岩。除伸缩缝处为2柱一桩外,其余为每柱一桩,共计88根人工挖孔桩,桩直径为900 mm、1000 mm、1200mm、1500mm等4种,设计承载力最大的达6800kN。 
    2 人工挖孔桩检测结果及处理方案 
     在施工人工挖孔桩时由于各种原因导致成孔状态极为不好,经过动测小应变的检测发现:Ⅰ类桩65根、Ⅱ类桩7根、Ⅲ类桩15根、Ⅳ类桩5根。经分析造成质量事故的主要原因为:1、操作工人在混凝土配置搅拌时随意性大,导致部分混凝土强度不足;2、桩孔底部的积水、沉渣没有清理,导致桩承载力不足;3、混凝土浇注时下料没有采用溜槽或串筒措施,致使自由下落高度超出规范要求,混凝土在下落过程中已离析,桩底部石子周围砂浆严重缺失。后经抽芯取样也验证了这点。对Ⅳ类桩加桩处理,对部分Ⅱ、Ⅲ类桩进行抽芯取样验证;并进行大应变检测,取得承载力的近似值;在对5根Ⅳ类桩增加9根人工挖孔桩后进行小应变检测又出现6根Ⅲ类桩;对部分Ⅱ、Ⅲ类桩进行的大应变检测的近似承载力结果为Ⅱ类桩的近似承载力比设计值均超过40%以上。Ⅲ类桩的近似承载力比设计值低,其中相差最大的为1348kN。针对上述情况采取以下措施 
2.1 继续采用人工挖孔桩加桩。经过前面的教训,存在成孔困难,工期较长,花费大的缺点; 
2.2 采用静压桩加桩。设备笨重、占地大、进出场费高、占用工期,花费大; 
2.3 灌浆法地基土加固处理。由于桩承载力不足的主要因素之一是桩底泥浆的缘故,且浆液流动方向难以控制、质量不易保证,且占用工期;  
2.4 锚杆静压桩法。利用现有桩先施工主体至3层,再压桩,该法设备简单,经济,质量可靠,不占工期。  
2.5 根据《建筑桩基技术规程》和工程的实际情况,对Ⅲ类桩(共计21根)采取静压锚杆桩进行处理。  
3 布桩设计  
3.1 单桩设计承载力:加桩设计为每根锚杆静压桩的设计承载力为400kN,终压力为600kN。 3.2 桩数:在每根柱基承台下压桩数量为对称的4根,但考虑到部分土层中存在孤石,因此在每根柱下承台施工时在8个方位预留8个压桩孔。同时预埋HRB335φ25的螺纹钢筋作为锚杆。最终压桩孔及锚杆布置。另外4个预留压桩孔分布在4个角上。 

3.3 桩身设计如图1。采用200mm×200mm的断面,每节桩长为2m,采用C25混凝土,主筋配有HRB335,4φ14。采用硫磺胶泥接桩。 

 4 压桩设备  

压桩设备如图2,现场组装设计。格构式的钢支柱加工字钢横梁。  

5 施工 
5.1 准备工作 
a、在预制构件厂预制桩节; 
b、清理压桩孔和锚杆施工工作面; 
C、安装压桩机具。 
 
5.2 压桩 
施工基本流程是:运输→桩机就位→吊桩→压桩→接桩(硫磺胶泥)→压桩(直至压桩力达到设计要求为止)→压桩完成拆卸压桩机具→桩机就位开始第二根桩施工(直到全部施工完毕)→封桩(图2)。 
压桩时要注意:a、压桩架应保持竖直,锚固螺栓的螺帽或锚具应均衡紧固,压桩过程中应随时拧紧松动的螺帽;b、就位的桩节应保持竖直,使千斤顶、桩节及压桩孔轴线重合,不得偏心加压:C、整根桩应一次连续压到设计标高:d、压桩施工应对称进行,但不应数台压桩机在一个独立基础上同时加压:e、采用硫磺胶泥接桩时,使上下桩锚固筋与锚固孔重合。接桩时,要使上下桩面充分粘接对齐,防止桩面错位。f、终压判断,以压桩力必须达到600kN的设计要求为主,桩尖应到达设计持力层深度不少于500mm为辅的方法来判断,并且当压桩力达到600kN时还应维持10min,作为提高桩尖摩擦力和对桩尖嵌入深度的补偿。 
5.3封桩 
在桩端达压桩力和设计持力层深度后,即可使千斤顶卸载,拆除压桩架,焊接锚杆交叉钢筋,清除压桩孔内杂物、积水及浮浆,凿毛和刷洗干净桩顶侧表面后再涂混凝土界面剂,然后浇注C30的微膨胀早强混凝土。  
6 基础加固结果分析 
该教学楼工程的加固设计和研究工作已经完成,工程也于2006年投入使用。未见任何异常情况。 
7 结语 
通过对该工程的加固设计和研究得出了以下几点经验: 
 7.1 加固方案的选择一定要注意结合工期要求,力求经济效益好,施工简便等。 
 7.2 对于已经有成熟理论,有标准施工流程的技术,要根据工程实际情况作出一些调整,不能一味地照搬。比如本工程是对新建工程的基础加固,压桩孔是在做承台时预留的,并且考虑到复杂的地质条件,留设了8个孔。锚杆也是在做承台时就预埋的。 
 7.3 合理确定加固标准,掌握加固尺度 
在加固工程中,加固标准的高低,受到多种因素的制约,如业主的认识与理解、设计水平的高低、施工队伍的技术实力、加固费用的多少、建设工期的长短、使用功能的限制等。这也给我们在本次加固工程的设计带来了一定的困难。我们的参考标准主要是《既有建筑地基基础加固技术规范》(JGJ123-2000)。 
 7.4 质量监督和检测是加固技术中应加强的重要环节。本工程在加固工作中主要控制的是压桩垂直度和压桩力的大小。对于加固施工后的沉降情况、是否有回弹等的监测工作没有进行。但是在同类加固工程中曾经出现过过量沉降和桩身回弹的事故,这在加固工作中应该引起注意。