前言
某工程為6層框架結構,總建筑面積6924m2。設計采用靜壓施工PTC550～70預應力管樁,設計要求樁端進入⑤層(粉質粘土)≥2000mm，單樁極限承載力2100kN，單樁設計承載力特征值1050kN。總樁數為190根。
一、場地工程地質條件
根據區域地質資料,該場地上部主要為填土,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質,局部含少量碎磚、石子等,厚0.5～0.7m;②粉質粘土灰黃色,軟塑,局部流塑，稍有光澤反應,干強度中等,韌性中等,含有機質和腐殖質,層頂高程為0.41～1.23m,層厚0.6～1.1m;④淤泥質粉質粘土灰色,流塑,稍有光澤反應,干強度中等,韌性中等,含有機質和腐殖質,見少量貝殼碎屑,層頂高程為-0.33～0.33m,層厚7.5～9.3m;⑤1粉質粘土灰黃色、黃褐色,可塑,局部軟塑,稍有光澤反應,干強度中等,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粉質粘土灰黃色、黃褐色,可塑～硬塑,局部軟塑,稍有光澤反應,干強度中等,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,干強度中等,韌性中等,含氧化鐵,層頂高程為-15.54～-13.47m,層厚0.8～3.8m;⑤4粉質粘土灰黃色、黃褐色,硬塑,局部可塑,稍有光澤反應,干強度中等,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粉質粘土灰色、黃褐色,軟塑,局部可塑,稍有光澤反應,干強度中等,韌性中等,層頂高程為-27.99～-25.53m,層厚1.9～3.2m;⑦粉質粘土灰黃色、黃褐色,可塑,局部硬塑,稍有光澤反應,干強度中等,韌性中等,含氧化鐵,夾有少量鈣質結核,微層狀～層狀,層頂高程為-30.79～-27.53m。
二、工程施工概況
工程樁為預應力管樁,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。
打樁工程在1個月內結束,平均每天壓樁6～7根。壓樁深度以設計樁頂標高控制為主。土方開挖采用YW﹣100挖掘機,由中間開始,從北向南反鏟挖土,挖土深度小于1.5m,未放坡,且一次性開挖至設計標高。兩天后發現局部有斜樁,馬上停止挖土,在基坑東南兩面用松木樁支護。改變挖土順序,從東往西分層開挖,預留20～30cm人工開挖。基礎開挖結束后發現大批工程樁傾斜,對全部190根基樁進行低應變動測,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
工程樁傾斜會降低基樁承載力,同時使樁身產生初始彎矩。將傾斜樁糾偏扶直,使基樁恢復承載力,消除初始彎矩,是較為理想的處理辦法。樁身斷裂會在斷裂處產生橫向變形,破壞樁的整體性,降低承載力。應對樁身裂縫部位進行加固,保持樁身整體工作特性。
3.1傾斜樁糾偏
根據樁在土體中的理論變形有3種情況:①上節樁樁身彎折;②上節樁傾斜;③整樁傾斜。該樁基工程樁長21m,由10m(上節),11m(下節)兩節樁聯結而成。根據地質情況分析,下節樁下部大都嵌于⑤4粉質粘土層,上端嵌于⑤2粉質粘土,基坑挖土偏載不可能影響下節樁的位移,所以整樁傾斜可以排除。上節樁下端少量嵌于⑤1粉質粘土層,上部樁身大部分處在④淤泥質粘土層中,側向約束小,出現①和②變形均有可能,特別是預應力管樁截面慣性矩小(外徑550mm,壁厚70mm),出現上節樁樁身彎折變形的可能性較大。低應變動測證實上述分析和實際情況基本相符,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。樁的傾斜發生在④淤泥質土層中,一個外力使樁上部傾斜反之，借助反方向的另一個外力使傾斜樁復,位也是可能的。
淤泥質粘土壓縮性強,孔隙比大,含水量高,④淤泥質粘土層的液性指數IL=1.483>1,土體呈流塑狀態。該狀態下的粘性土,其原狀結構一經擾動破壞,強度即降低。利用軟土的這一工程特性,在現場選擇反力支點,架設水平施力工具(通常為50kN或80kN手動倒鏈),將傾斜樁多次循環往復拉放,使土層在循環應力作用下產生擾動而減少樁復位的阻力,同時結合應力釋放孔,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,架設工作平臺與機器設備,并設計運輸路線;②沿糾偏方向清理地面和地下障礙物(淺層石塊);③根據工程地質資料和低應變動測資料,在需要糾偏樁的前側打應力釋放孔,直徑300mm,以減少糾偏阻力;④用前方遠端2或3根正常樁作錨樁,糾偏后方1根傾斜樁;⑤拉動水平施力工具,使傾斜樁樁頂向正位方向位移,控制施力速度和大小,待位移達到30～50mm即可放松施力工具,讓樁回彈,基本穩定后再次拉動施具,重復上述過程,直到傾斜樁扶直;⑥最后一次拉動施力工具不放松或加臨時支撐恒定水平力,24h并在糾偏樁周圍空隙中填入密實的中粗砂以,保持樁位穩定。
3.2斷裂樁的補強
工程樁傾斜會降低基樁承載力,同時使樁身產生初始彎矩。將傾斜樁糾偏扶直,使基樁恢復承載力,消除初始彎矩,是較為理想的處理辦法。樁身斷裂會在斷裂處產生橫向變形,破壞樁的整體性,降低承載力。應對樁身裂縫部位進行加固,保持樁身整體工作特性。
3.1傾斜樁糾偏
根據參考文獻,樁在土體中的理論變形根據動測報告,對傾斜的工程樁,將其扶直后,在樁芯用鋼筋混凝土補強;對于直樁(傾斜度小于1%)的斷裂處直接補強。
補強步驟:①鉆樁芯至上下節樁焊接面下2m(即12m),清洗樁芯,抽干樁內水;②插放鋼筋籠,澆注C40微膨脹混凝土,做樁內補強;③混凝土澆注3d后,撤除施加的水平力,觀測樁位反彈量。
四、糾偏、補強效果檢測
為了檢測糾偏扶直后樁的承載力,該工程抽檢了根糾偏扶直后的樁,對其進行靜載荷試驗,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%,經當地建筑工程質量測試中心現場測試,單樁承載力為2100kN,樁頂總沉降量分別為13.48mm和10.25mm,滿足設計要求。可以說傾斜樁經糾偏扶直后,承載力恢復了,基本和正常樁一樣。
5結語
為盡量減少軟土地基中工程樁施工發生偏移、傾斜、彎折和斷裂等問題,對預應力管樁的施工提出如下
建議:
1)為避免打樁過程中樁機發生下陷,產生不均勻沉降,靜壓樁施工場地應平整,樁機及配重應以滿足沉樁要求為宜,不宜過重,并盡量避免樁機行走時擾動軟土的原狀結構。
2)在軟土地基中,基坑開挖時,應高度重視各類基坑(包括淺基坑)的開挖程序和方法,尤其是對擠土的靜壓預制管樁工程,應分層均勻進行,必須加強圍護,采取預防挖土時可能產生樁位移和彎折的有效措施。
3)施工中應嚴格控制預應力管樁的樁身質量,在樁身混凝土強度達到100%、樁身混凝土齡期達到28d以上后方可施打。
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