桩基补强（精选4篇）
桩基补强 篇1
0 引言
桩基础在工程中应用越来越广泛, 数量逐年增加, 但是在桩基施工技术取得不断创新进步的同时, 实际工程应用中也发现了一些问题, 近年来桩基施工事故时有发生。本文针对预应力混凝土管桩的桩位偏移、桩身倾斜等问题, 提出了相应的解决措施, 并进行了论证分析, 以供同类工程设计和施工参考。
1 工程概况
该项目地块整体呈三角形, 用地总面积为61 750.34 m2, 项目拟建为大型高层商住社区。
本文以该项目中出现桩基质量事故的8号楼为研究对象, 8号楼主楼为框架剪力墙结构, 其主楼西面为近1/4圆的内凹扇形裙楼, 剪力墙最大设计轴力值在11 400 k N左右, 分布于电梯处。依据地质勘察报告的建议可选用预应力管桩和钻孔灌注桩, 根据上部结构的荷载情况和8号楼的地下土层分布情况, 选用PHC预应力管桩, 因此基础形式为预应力混凝土管桩基础。以第 (8) 层为桩端持力层。PHC预应力管桩的尺寸采用PHC-A500-100型桩。主楼下设计桩位111根, 预应力混凝土管桩的配筋详图见图集《04ZG207》。原设计承台为柱下独立承台和墙下独立承台, 各承台之间设拉梁连接来保证承台基桩的整体性。
2 桩基事故及原因分析
2.1 桩基事故
8号楼在所有基桩施工完成后进行了施工验收检测, 从验收报告中发现其主楼基础有大量基桩不符合规范和设计要求, 主要表现为以下几类质量事故:1) 基桩水平偏位超过规范要求;2) 基桩垂直度超标, 且其斜率在1%~4%之间;3) 低应变检测判断为Ⅱ类工程桩。
问题基桩统计表见表1。
根
2.2 事故原因分析
根据工程地质勘察报告以及原有设计的设计依据及参数, 笔者从桩型及基础形式的选择、单桩承载力特征值取值、基桩承载力、承台抗冲切以及基础沉降等方面对桩基础的设计进行验算, 承载力和变形都符合规范要求, 因而判断问题出现在施工阶段。
该工程在进行深基坑的开挖过程中, 发现了大量不同程度的偏位和倾斜的基桩, 其中, 有的基桩桩顶最大偏位值达880 mm, 在进行低应变动力检测后发现有13根Ⅱ类工程桩。偏位及倾斜在桩群中的分布情况为:基坑中一边的桩偏位值较大, 另一边的桩偏位值相对较小, 整个基坑中桩的偏位方向基本向一个方向倾斜、偏移。
通过对施工现场的观察、对施工人员的了解以及基桩的偏位情况进行分析判断, 造成桩基发生偏位和倾斜的原因主要有以下几个方面:
1) 对基坑范围内的软弱土层未采取相应的加固处理措施。
根据《建筑桩基技术规范》规定:“当承台周围为可液化土或极限承载力小于80 k Pa的软土时, 宜将承台外一定范围的土进行加固。”该基坑开挖深度的土层处于淤泥质粘土层, 由工程地质勘察报告可知, 其地基承载力特征值为65 k Pa, 应对该承台范围内的土层进行加固处理。由于该工程没有采取恰当的软土固化措施, 使得基桩在较厚软土层中的抗侧承载能力不能满足要求, 从而导致在机械开挖基坑过程中产生边坡变形, 由此引起的侧向土压力会造成桩身倾斜和偏位。
2) 土方开挖的顺序和方式不当。
该基坑采用机械开挖方式, 但其开挖方法没有按照设计及规范要求的分层开挖的顺序进行, 特别是对于像8号楼基础所处的流塑状态的较软土层, 在进行开挖时, 相对高差较大, 不符合《建筑桩基技术规范》“先沉桩后挖基坑时, 必须考虑挖土顺序、坑边土体侧移对桩的影响”及“软土地区的基坑开挖, 基坑内土面高度应保持均匀, 高差不宜超过1 m”的规定。一般情况, 18层以上的民用建筑均设有地下室。当地下室土层为淤泥质土等软土层时, 基坑开挖应特别小心, 基坑土层应对称开挖, 挖出余土, 要及时清运, 不能堆在基坑周围, 工程桩挖出后, 要设法固定其位置, 开挖土层要大致保持一致, 不能相差太高, 否则容易造成管桩偏移或倾斜。
3) 基桩定位时, 测量放线偏位。
该桩基工程在开始测量时, 由于场地没有较为明显固定的引测点, 使得最后测量的环形闭合差远远大于规范规定值, 再加之施工人员在放线时的疏忽, 使基桩定位出现问题, 使得基础一边的基桩定位出现大量偏位。
3 补强加固措施
基桩出现质量事故后, 桩基承载力已不能满足上部荷载的要求, 需通过补桩来提高其基础承载能力, 同时, 基桩质量事故使基桩承载力降低, 而基桩的承载力降低的大小不一, 因此必然会产生沉降的差异, 消除这种不均匀沉降的后患的最好方法就是在预计承载力消减严重的地方加桩, 在此基础上, 还应增强结构的抗倾覆能力和桩基的整体稳定性。
补桩桩位的确定需要考虑以下几点:
1) 为了使外荷载对已施工的基桩现状不产生附加荷载, 应注意:a.在柱底弯矩值较小的方向进行补桩;b.对称的补桩, 即废1根对称补2根;c.在补桩的过程中使纵向和横向两个方向的群桩中心有一个不变;d.根据需要补桩的位置, 减小承台平面尺寸, 必要时可采取不规则的几何形状;
2) 注意控制已有桩与要添加的桩的桩间距。对预制桩进行补桩时, 所补的桩和报废桩的中心距不应小于1.5倍的桩径;补桩和已有桩的直径不同时, 桩间距的控制直径以大直径桩为准;
3) 注意外力的转化。外力的变化主要有以下几个方面:a.桩轴力N产生偏心弯矩值, 由补桩后群桩静力中心的偏移所引起;b.承台自重产生偏心弯矩值, 由于承台尺寸增大后自重增加使得其重心与群桩静力中心产生偏离;c.结构自重以及自重弯矩值增加;d.上覆土体的自重以及土体产生的自重弯矩值增加, 由承台面积增大所引起。在该桩基事故处理的补桩过程中基本上按照以上补桩思路和原则来确定需添加基桩的位置。
根据以上补强加固的原则, 鉴于锚杆静压桩在桩基工程加固补强方面的优势, 对8号楼的基础问题采用锚杆静压桩来进行基础加固。
具体采取以下措施:
1) 将原设计基础承台均联合为平板式筏形基础, 板底标高为-3.300 m, 混凝土强度等级为C35。
2) 低应变检测判定为Ⅱ类的工程桩均采用补偿收缩混凝土灌芯进行加固处理。灌芯混凝土及钢筋配筋要求同一般工程桩, 桩顶灌芯要求同一般工程桩桩顶灌芯要求, 灌芯范围延伸到检测报告所显示的缺陷下2 m。
3) 采用锚杆静压桩进行布桩设计, 共补桩位92处。锚杆静压桩桩身采用PHC-A300-70, 选第 (8) 层粘土层作为桩端持力层, 单桩承载力特征值700 k N, 最终压桩力不小于1 200 k N。桩长以最终压桩力和持力层进行双控, 以最终压桩力作为主要控制条件, 桩身采用焊接接头。锚杆静压桩的压桩反力由上部结构荷载提供, 因此上部结构施工至第四层时开始进行锚杆静压桩施工, 在进行锚杆静压桩施工时, 应先中央后周围, 由里向外压桩。
4) 预留锚杆桩洞口处对应墙柱上增加沉降观测点, 锚杆静压桩施工后每次加载后均应进行沉降观测, 观测延续时间应参照观测结果同有关各方协商确定。
4 加固补强后沉降观测和分析
基础部分施工完后, 按照设计沉降观测点进行沉降观测。沉降观测点位示意图如图1所示, 主楼四个角点的高程随时间的变化曲线如图2所示。
经计算, 各项沉降指标是符合规范沉降要求的。
由变化曲线可以看出, 四点的变化趋势相似, 在开始段其沉降变化的速度较为缓和, 而后随着锚杆静压桩的施工, 其整体高程有上浮的趋势。待锚杆静压桩施工完的一段时间, 随着上部荷载的继续增加, 高程出现了下降的趋势, 并且其沉降的变化速率渐渐趋于缓和, 出现这种变化的原因主要是由于主体结构施工至第四层时才开始进行锚杆静压桩的施工。在锚杆静压桩施工之前, 由于上部结构的荷载相对桩基的承载力较小, 因此相对的沉降量也较小。锚杆静压桩施工时, 锚杆静压桩的压桩力通过上部荷载来提供, 相当于锚杆桩施工过程会给上部结构增加向上的荷载, 因此主体结构出现了上浮的趋势。待锚杆静压桩施工完毕后的一段时间, 也即锚杆静压桩施工引起的向上的荷载作用取消, 随着上部结构继续施工, 主体结构的上浮趋势减弱, 沉降显示主体结构开始回落, 并最终趋于稳定。
5 结语
本文以实际工程项目为背景, 主要以其中某栋框架剪力墙结构的主楼基础工程部分为研究对象, 叙述了该主楼基础工程从设计到施工详细过程。
通过该桩基事故案例, 有以下几点体会:
1) 对于有挤土效应的工程桩而言, 其施工一定要考虑施工顺序, 以免施工中的挤土效应给建筑物本身以及周围建筑造成影响。
2) 在进行基坑开挖时应特别注意, 基坑土层应对称开挖, 开挖土层要大致保持一致及时清运余土, 必要时, 应做好基坑开挖监控工作。
3) 对主要以粘性土、人工填土、淤泥质土、残积土、坡积土等作为地基土的新建或已建多层建筑物, 其地基加固处理或基础托换、纠偏工程可以采用锚杆静压桩处理问题工程桩。
参考文献
[1]JGJ 94-2008, 建筑桩基技术规范[S].
[2]JGJ 106-2003, 建筑基桩检测技术规范[S].
[3]徐志均, 李智宇, 张亦农.预应力混凝土管桩设计施工及应用实例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009:236.
桩基补强的施工技术方法探讨 篇2
高压旋喷灌浆。压力灌浆是通过一定的压力将灌浆材料注入土 (岩) 体中, 由于劈裂、渗透、挤压等作用使土 (岩) 体孔隙<裂隙) 充填、置换、挤压并与之胶结的加固补强方法, 它在基础处理方面的应用主要是对桩基础的加固, 通过加固桩底虚土、桩侧土和承台底土层, 提高桩基承载力。
2工程概况
某商住楼地面以上 (9) 层, 地下 (1) 层, 基础采用人工挖孔桩, 桩径为1200, 1400, 1600, 1800mm, 设计桩长约20m, 桩身混凝土强度等级为C20, 单桩承载力设汁值为2400～3200kN, 桩尖持力层为中风化或微风化泥岩, 共施工挖孔桩168根。
据地质勘探报告, 场地地层自上而下埋藏如下:
1) 杂填上:厚1.5～2.6m, 灰褐色、黄色等;松散状态, 夹砖、石碎块。2) 淤泥质土:厚1.3～3.1m, 黑褐色, 含有大量腐植物、有机物, 湿, 松散。3) 粉质粘土:厚0.8～2.5m, 灰白色, 局部花色, 由粉质粘上和含砂粘土组成, 夹少量粉土, 湿, 可塑。4) 碎石上:厚0.6～5m, 灰白色, 含大量碎石, 含次生石英岩, 碎石之间填充白色高岭石粘土, 稍密一中密。5) 强风化泥岩:厚1.0～1.8m, 岩块手捏易碎。6) 中风化泥岩:厚0.6～2.1m, 岩块锤击易碎。7) 微风化泥岩。工程桩施工完成后, 对全部桩进行了检测, PIT低应变检测结果为I类桩134根, Ⅱ类桩18根, Ⅲ类桩16根, 再对其中6根Ⅲ类桩进行PDA高应变检测, 结果表明其承载力仅为设计承载力的0.7～1.2倍, 达不到设计要求。经抽芯检测表明, 本工程桩基桩身混凝土完整, 强度能达到设计要求, 但部分桩桩尖持力层夹有强风化岩等软弱夹层, 由于本工程共有25根桩桩底未达到设计持力层, 因此需对其桩底持力层进行加固处理。
3事故原因分析
从施工场地的地质、施工条件和施工操作方面分析, 导致挖孔桩桩底夹有强风化岩的原因有以下几方面:
1) 桩底有沉渣。沉渣厚度为5～20cm, 其原因为灌注混凝土前孔底清理不干净, 或清孔后未能及时浇灌混凝土。2) 桩底未进入中一微风化岩持力层。其原因主要是采用人工挖孔桩时对终孔质量控制不严, 当桩底碰到弧石或夹有砾石的强风化岩, 施工难度增大, 就以此作为终孔条件, 因而未能进入设计要求的持力层, 这类桩底情况较多。3) 桩底完整中微风化持力层厚度达不到设计要求。本工程因部分桩基的桩底中微风化岩层夹有强风化夹层, 使得完整持力层厚度达不到设计要求, 其原因是场地地质情况较复杂, 岩层起伏变化较大, 对桩基未作超前地质钻孔, 使桩底情况不清。4) 因施工单位管理不善, 未能根据现场具体施工情况及时采取有效的处理措施, 以预防可能出现的质量问题。
4补强方案
根据现场施工条件和已分析的事故产生原因, 如采用加桩或补桩等补强方法, 会造成基础工程造价的大幅度提高和工期的延长, 经综合比较, 决定对抽芯确认桩底质量情况不良的25根桩, 采用高压旋喷结合静压注浆的办法加固桩底, 用掺膨胀剂的水泥浆对其进行高压灌浆, 较高的灌浆压力可将桩底大部分软弱土清洗干净并置换成强度较高的旋喷固结体, 从而改善持力层条件, 提高桩的端承力, 旋喷注浆后再对桩底静压注浆, 浆液发挥渗透、劈裂和挤密作用, 使桩端持力层注浆固结体在一定范围内形成端头扩大头, 增大了桩端受力面积, 从而使持力层整体强度得到充分发挥, 大幅度提高桩的承载力以达到设计要求。
5施工方法
1) 钻进成孔, 对各种不同桩径及桩基承载力设计值的桩, 均在桩中设2～3孔高压旋喷注浆, 桩径1200mm和1400mm的取2孔, 桩径1600mm和1800mm的取3孔, 桩侧增加2～3孔高压旋喷注浆, 按桩底持力层厚度, <50cm的取2孔, >50cm的取3孔进行加固处理, 钻孔需钻到完整持力层并进入持力层一定深度, 即穿过桩底1.0m以上, 施工时用内径89mm的金刚石钻头回转钻进, 用旋喷头接高压泵, 用30～40MPa压力的高压水射流冲击软岩夹层, 对较弱岩体进行切割, 采用空气压缩:机将夹层中的水分和岩屑吹出地面。2) 注浆管和排水管的安装, 用薄钢板制作封口塞, 其上开孔并安装φ20mm的钢制注浆管和排水管, 安装后用C25细石混凝土塞孔, 厚度约为300m m, 然后再将基桩上的孔用通管连接后与高压注浆泵相接。注浆管必须穿过桩底插到距孔底200mm处, 而排水管的长度则超过塞孔混凝土的厚度即可。
3) 水泥浆的配制, 为提高强度, 采用普硅42.5#水泥配制高压注射水泥浆, 用量约300kg/m2, 水灰比控制在1∶1～1.2∶1之间, 并掺入3%的三乙醇胺早强剂。4) 采用底部注浆法, 对桩底持力层从下而上进行旋喷注浆, 通过抽芯钻孔下旋喷钻杆钻至桩底以下中微风化岩层, 以中～微风化岩为持力层丈从底部开始用高压水旋喷, 对桩中孔和桩侧孔分别往上喷至桩底以上与桩身搭接0.5m和3m。喷高压水的目的是扩大喷射桩径, 经喷射3遍后, 将旋喷钻杆钻至底部后自下而上喷2遍水泥浆进行高压旋喷注浆加固, 即用高压泵将水泥浆通过注浆管从孔底注入孔内, 随着浆量的增加, 水泥浆从孔底往上冒, 逐渐把孔内的水从排水管挤出孔外, 当排水管冒出水泥浆后, 即可将其堵死并加压注浆。喷射压力为25～30MPa, 回转速度为20r/min左右, 当桩周土有大量气泡出现时, 维持该压力30min后即可终止注浆, 并复喷1遍, 反复喷射可使旋喷桩桩身强度达15MPa以上, 能对桩底有效加固, 使桩达到设计承载力要求。5) 高压旋喷结束后, 利用孔口的注浆装置封住孔口, 立即对桩底进行静压灌浆, 注浆压力从0.5逐渐加大至5MPa, 注浆浆液水灰比为0.5∶1～1.0∶1, 水泥为42.5#普硅水泥, 并在第一次灌浆后3h左右进行第2次静压注浆, 每孔水泥用量为300～450kg和200～250kg。通过两次注浆可增加浆液的扩散范围, 防止水泥浆体收缩以及增加旋喷桩与灌注桩底结合的紧密性。6) 注浆结束后, 若注浆孔口冒浆, 则需对其进行封闭处理, 以防浆液流出。
6结语
桩基补强 篇3
广州市区基底大部分是红层，其岩性主要有泥质粉砂岩、含砾粗砂岩、砾岩和粉砂质泥岩。受地质构造、地下水等作用影响，广州市红层风化岩比较复杂[1]，主要有强度变化大、颗粒不均匀、软硬夹层、遇水易软化等问题。该高层建筑为17层框剪结构大楼，基础采用人工挖孔灌注桩，单柱单桩，桩径为1.2 m～1.6 m，桩长为9.0 m～14.0 m。由于跨度较大，要求桩端进入持力层(微风化岩层)0.5 m。根据抽芯检测报告，该部分岩芯试样试压结果不符合设计要求的桩端持力层均为含砾粗砂岩或者砾岩。抽芯检测结果显示:桩端持力层均判断为新鲜完整微风化砾岩，且无软弱夹层，符合设计要求，但少数桩端持力层岩芯试样试压结果不符合设计要求。结构设计工程师经过桩基复核计算，单桩竖向承载力不能满足设计要求。因此，对该部分人工挖孔桩采用注浆法对桩端持力层进行补强加固，以提高持力层的强度和减少桩基不均匀沉降。桩基加固后经过桩基静载荷实验，承载力满足设计要求，沉降观测结果符合规范要求。
1 场地工程地质条件
1.1 土层、岩层地质情况
根据勘察报告，钻探揭露的地层有第四系填土层、冲积层粉质粘土、淤泥质土、粗砂、下伏基岩为下第三系宝月组(E2by2)砾岩。
1.1.1 土层部分
(1)填土层(Q4ml):浅黄色，杂色，以人工堆填粉质粘土为主，松散，层厚0.51 m～2.6 m。
(2)冲积层粉质粘土(Q4al):黄红、黄灰色、暗褐黄色，湿，可塑，层厚2.5 m～2.8 m。
(3)淤泥质土:灰黑色，饱和，流塑，含有机质，层厚约1.1 m。
(4)粗砂、细砂:层厚约1.3 m，浅黄色，饱和，松散～稍密。
(5)残积层粉质粘土:以粉质粘土为主，局部为粉土，层厚2.9 m～11 m。
1.1.2 基岩部分(下第三系宝月组(E2by2)砾岩)
钻孔揭露的基岩属下第三系宝月组(E2by2)砾岩。场地基岩按风化程度有比较明显的垂直分带性。各风化岩层的特征如下:
(1)全风化砾岩:褐红色，原岩结构可辨，岩芯呈坚硬土柱状，局部碎石土状，层厚约1.8 m。
(2)强风化砾岩:褐红色，浅灰白间紫红色，原岩结构可辨，岩芯呈半岩半土状、碎块状;局部夹有中风化岩碎块，层厚0.5 m～3.8 m。
(3)中风化砾岩:暗红色、棕褐色，浅灰白间紫红色，砾状结构，层状构造，岩质较硬，裂隙较发育，岩芯呈柱状、块状;层厚0.5 m～4.1 m。
(4)微风化砾岩层:棕褐色，浅灰白间紫红色，砾状结构，层状构造，胶结较好，胶结物为泥质、钙质，遇盐酸有起泡现象，岩质较硬，砾径大小不等，不均匀，岩芯多呈柱状，少量为块状，层厚5 m～10.1 m。局部夹有中风化岩，呈透镜体状，层厚0.5 m～3.8 m。
1.2 水文地质条件简况
场地地下水位埋深0.4 m～3.5 m。地下水类型主要有孔隙潜水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要分布在粗砂、细砂层中，基岩裂隙水主要分布在强风化和中风化层裂隙中，总体来说场地地下水水量不大。根据水质分析结果，地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。
1.3 各岩土层的岩土参数建议值
根据土工试验和标准贯入的试验成果，结合地区经验，将各岩土层的岩土参数建议值列于表1。本工程人工挖孔桩的桩头离地面1.1 m～2.2 m，桩内积水，桩基抽芯检测后未用纯水泥浆回灌封孔，各风化砾岩及其残积土具有遇水易软化的特点，软化后其fak,qsa,qpa等均降低。
2 桩基计算
2.1 单桩竖向承载力计算
根据规范[2]，单桩竖向承载力设计值N应符合:
其中，Ra为单桩竖向承载力特征值。
本工程经过桩基抽芯检测，桩端持力层均判断为微风化砾岩，符合设计要求，但其中有三根桩(桩号分别为29,33,64)桩端持力层岩芯试样的饱和单轴抗压强度标准值试压结果，未能达到设计要求的20 MPa，不符合设计要求，详细数据见表2。
MPa
根据岩石饱和单轴抗压强度标准值，采用规范[2]计算嵌岩桩的单桩竖向极限承载力标准值:
其中，qsik为第i土层桩侧的极限摩阻力;frk为桩端持力层端阻力标准值;u为桩身外周长;li为第i层土的厚度;Ap为桩身截面面积。
采用表2中低值计算检测桩的单桩竖向承载力，经过计算:29号，33号，64号桩单桩竖向承载力不能满足设计要求。
2.2 桩基变形计算
桩基变形采用规范[5]的计算公式进行计算，根据抽芯检测报告，桩端不存在软弱下卧层，经计算最大的沉降量为s=s1+s2=3.7 mm，满足规范要求。
3 桩基加固处理
根据基桩钻孔抽芯检测，桩端持力层均判断为微风化砾岩，且无软弱夹层，符合设计要求，但少数桩端持力层岩芯试样试压结果不符合设计要求。含砾粗砂微风化岩具有一定的裂隙发育，以及含砾粗砂岩颗粒分布的不均匀性等特点，由于桩基抽芯取样时的偶然性和钻孔抽芯的机械振动，试样泡水等因素，经过多次组织相关专家论证，并综合考虑上述因素，一直同意利用抽芯孔进行压力灌浆，即先在抽芯孔上段进行埋管，采用静压灌浆法在孔内注入纯水泥浆，浆液在一定压力驱动下具有充填、压密、渗透、扩散而进入风化岩中的空隙和裂隙中，产生胶结作用形成结石体，改善风化岩体的整体物理力学性质，达到增强桩基持力层的强度的目的，由于含砾粗砂岩微风化层具有一定的可灌性，可在桩端形成“扩大头”，增加桩端截面积。此外，流动浆体在高压力驱动下扩散渗透到桩侧与岩(或土)的接触面，提高桩侧摩阻力。
对钻孔抽芯发现岩芯试样试压结果不符合设计要求的桩，即29号，33号，69号桩，利用抽芯孔(桩径1.2 m的桩2个孔;桩径1.6 m的桩3个孔，孔径101 mm)进行压力灌浆。
4 桩基加固效果
4.1 桩基加固后承载力检测
根据上述压力灌浆加固桩基的机制，桩基加固后提高桩端截面积Ap和桩端持力层端阻力特征值qpk，桩侧的摩阻力特征值qsik也有一定的提高。为了检测桩基压力灌浆加固效果，本项目选取29号桩进行竖向静载荷实验，29号桩径1.4 m(扩大头1.6 m)，根据静载实验结果分析，单桩承载力极限值能满足设计要求。
4.2 沉降观测
在本工程影响区域以外埋设3个水准基准点，在大楼的受力柱设置37个沉降观测点。于2009年1月7日开始观测，建筑物每上一层观测一次，2009年5月27日工程封顶，2009年10月16日开始使用，观测至沉降稳定，最后一次观测时间是2010年8月12日。工程封顶后沉降观测超过一年，观测结果沉降最大值为3.10 mm，沉降最小值为0.16 mm。建筑物的地基变形允许值满足规范[3]要求。
5 结语
本工程通过基桩钻孔抽芯检测，进一步查明场地工程地质条件，为桩基计算提供各岩土层的岩土计算参数。含砾粗砂微风化岩具有它自身的特点:一定的裂隙发育，以及含砾粗砂岩颗粒分布的不均匀性等，由于桩基抽芯取样时的偶然性和钻孔抽芯的机械振动，试样饱和泡水等因素，极有可能判断为微风化岩而抽芯试样试压结果不满足设计要求。桩基加固后经过静载实验，承载力满足设计要求，沉降观测结果符合规范要求，说明桩基补强加固是有效的。
参考文献
[1]伍四明.广州市红层风化岩的某些特征及其岩土工程评价[A].区域性土的岩土工程问题学术讨论会论文集[C].北京:原子能出版社,1996:207-208.
[2]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].
静压注浆法在某桩基补强中的应用 篇4
1 工程概况
某桥上部结构为5x20m预应力混凝土简支空心板桥,下部结构为柱式墩,钻孔灌注桩基础,桩径为D160cm,桩身混凝土强度等级为C25,单桩设计桩顶力为5400kN。桩基施工完成后,进行了抽芯检验,发现右幅4#桩桩底出现了25cm～30cm的软弱夹层,如下图所示:
根据设计时所用的地质勘探报告,该桩位处的地质情况为:
(1)素填土:厚3.8m,黄色土质松散,主要为碎石、粉质粘土充填。
(2)强风化泥质粉砂岩:厚11.2m,灰色,半岩半土状,夹中风化碎石,手易捏碎,中风化岩石敲击易碎,含少量炭质,雨水崩解。
(3)强风化泥质粉砂岩:厚12.00m,灰色夹褐黄色。呈半岩半土状,夹中风化碎石或薄层中风化。
(4)中风化泥质粉砂岩:厚8.7m,灰色,局部黄褐色,粉砂质粒状结构。厚层状构造,岩质较软,节理裂隙发育,岩芯呈碎块儿状。
成桩后的桩顶高程为27.0m,桩底高程为0m,桩长27.0m。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007第5.3.3条计算该桩的单桩竖向受压承载力容许值为8067kN,设计单桩竖向力为6200kN,桩的承载力富余值为30%。按照设计时的地址勘探报告可知该桩的承载力是满足要求的,但是通过抽芯检测发现在桩底存在25cm～30cm的软弱夹层,由于设计时所用的地址勘探报告所提供的钻孔资料是桩位附近20m的钻孔资料,不能充分反映桩位处的实际地质情况,因此在桩位附近30cm处重新钻孔,则桩位处的地层描述为:
(1)素填土:厚2m,灰色,稍湿,欠压实,主要由砂土、粘性土等组成。
(2)强风化粉砂岩:厚10.6m,灰色,局部不均匀夹褐色,岩芯呈土夹石状、碎石状、局部为半岩半土状,节理裂隙极发育,质软,裂隙面见较多铁锈,局部含少量炭质。
(3)中风化粉砂岩:厚2.9m,灰色,岩芯破碎,粉砂质结构,层状构造,节理裂隙极发育,含少量炭质,略污手,节理裂隙面见铁质浸染,质较软。
(4)强风化砂岩:厚5.5m,灰褐、褐色,岩芯极破碎,呈石夹土、碎石碎块状,碎块状为砂质结构,偶夹粒状结构,硅、钙质胶结,质软,裂隙极发育,且多被铁质浸染,不均匀见中风化夹层、薄夹层。
(5)强风化粉砂岩:厚1.9m,灰褐、褐色,土夹石状、碎石状,质软,钻进快,顶部20cm含少量炭质。
(6)强风化炭质粉砂岩:厚5.1m,灰黑色,土夹石状,粉砂质结构可辨,碎石部分可见页理发育,部分手可捏碎,含炭质,质较软;炭质发育较多,为劣质煤夹层。
(7)中风化炭质粉砂岩:厚5.5m,灰色,岩芯较破碎,偶见短柱状,局部硅质胶结,粉砂质结构,层状构造,节理裂隙极发育,整体炭质含量较少。
根据桩的终孔高程,按照桩位30cm附近的地质情况,根据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007第5.3.3条计算该桩的单桩竖向受压承载力容许值为6400KN,设计单桩竖向力为6200KN,桩的承载力富余值为3.2%。桩的富余值太小,因此需要采取合理有效的方法来提高桩的承载力。
分析表明,造成桩的承载力不足的主要原因是由于场地地质情况比较复杂,岩层起伏变化较大,部分持力层间夹杂了劣质煤夹层,充分说明了布孔的局限性。
根据实际情况分析,如果采用增加桩基个数的方法,相应的会提高基础工程的造价,并且会延长工期、影响竣工时间。经过对高压旋喷注浆法、静压注浆法、复合注浆法等各种桩基加固处理方案的比较,决定采用静压注浆法对该桩进行加固处理。
2 基本原理
静压注浆是指利用液压、气压和电化学原理,通过注浆管把浆液顺利地注入被注载体中并以填充、渗透和挤密等方式,赶走岩石裂隙中或土颗粒间的水分与空气后占据其空间,经人工或自动控制一定时间后,浆液与原本非连续的裂隙或松散的土粒胶结成一个整体,形成一个新结构、抗水和化学稳定性好的结石体。又称静压灌浆。
静压注浆主要适用于以下范围:(1)地铁的灌溉加固。通过静压注浆用以减少施工时地面位移,限制地下水的流动和控制施工现场土体的位移等。(2)坝基砂砾石灌浆。静压注浆可作为坝基的有效防渗措施。(3)对钻孔灌注桩的两侧和底部进行灌浆。以提高桩与土间的表面摩阻力和桩端土的力学强度。(4)后拉锚杆灌浆。在深基坑开挖过程中,用静压注浆做成锚头。(5)竖井灌浆。用以处理流砂和不稳定地层。(6)隧道大塌方灌浆加固。(7)用静压注浆纠偏。回升和加固建筑物地基。(8)加固桥索支座岩石。
3 施工工艺
整体思路是先采用高压清水切割清渣,即利用高压水的压力将软弱夹层切割掉,采用空气压缩机将切割下来的沉渣和松散混凝土通过气举排出孔外,使缺陷部位形成“空洞”,待确定基本清理干净后再对缺陷部位进行压力注浆,使空洞部位被水泥浆充满,水泥浆固结后与桩身混凝土及基岩结合成整体,从而达到补强的效果。
(1)根据需要先进行钻孔,亦可使用抽芯检测时的检测孔。一般在基桩钢筋笼内侧均匀布置三个切割、清洗、注浆孔。切割、清洗完毕后利用其中一个做为压浆孔其它两个做为观测孔进行压浆;三个孔依次做为压浆孔、另外两个孔依次做为观测孔循环一次。注浆完毕后应采用水泥浆将施工孔填充。
(2)浆液材料采用425#普通硅酸盐水泥配置而成,浆液中添加微膨胀剂和减水剂,水灰比控制在0.7～1.0之间。每延米的水泥用量约为300kg。
(3)压浆前采用高压水切割清洗软弱层,水流射压不小于20MPa。切割清洗的同时,采用气举清渣工艺将软弱层抽出,直至出水口水变清方可压浆。
先利用低压将浆液注入桩底空洞,等观测孔的出浆与注浆浆液浓度一致时再采用高压注浆,最终的稳压压力为3MPa左右,稳压时间不小于10min。静压注浆结束后,若注浆口冒浆,需对孔口进行封闭处理,防止浆液流出;若注浆结束后孔内浆液有流失,需要补灌浆液到注浆孔内浆液饱满为止。
(4)处理要求
要求采用水泥浆形成的结石体填充桩底与中风化岩层之间的软弱层,填充物28天的单轴无侧限抗压强度标准值不小于20MPa。
(5)注意事项
a、若不出渣或出渣量达2m3出水口的水流仍无变清迹象,应停止反渣,并进一步查清地质情况,以免造成大范围的地下空虚和浪费。
b、若在压浆时注浆量达到估算总量的150%但观测孔无出浆,或达不到稳压压力或稳压时间,请及时通知相关单位协商处理。
结论
4#桩通过静压注浆法对于桩底的软弱夹层进行加固处理后,经抽芯检验,发现软弱夹层中的劣质煤层已经被冲出,且被水泥结石置换,其单轴抗压强度满足设计要求。可见,采用该方法可以有效的改善持力层,从根本上改变了原来岩层的结构,改善其力学性能,提高了桩底的端阻力和桩侧摩阻力,有效的解决了由于岩层的力学性能不理想而导致的桩的承载力不足的问题,为工程的顺利进行创造了条件。
摘要：静压注浆法是改善桩底环境,增加桩基承载力的一种有效方法。本文结合某工程实例,简要介绍了静压注浆法的基本原理、适用范围和施工工艺,为以后类似项目的施工提供了参考。
关键词：静注浆压法,桩基,补强
参考文献
[1]彭振斌.注浆工程设计计算与施工[M].武汉:中国地质大学出版社,1997年8月.