Ⅲ類PHC管樁-加固補強處理方法

PAGEPAGE4簡析Ⅲ類PHC管樁的成因及加固補強處理方法簡析Ⅲ類PHC管樁的成因及加固補強處理方法關(guān)鍵詞：PHC管樁、水平裂縫、加固補強一、工程概況海滄育才小學(xué)二期工程綜合樓位于海滄石塘村育才小學(xué)內(nèi)，四層鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，建筑面積4567.92平方米?；A(chǔ)設(shè)計為靜壓C80、PHCФ400A-95預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管樁，管樁設(shè)計數(shù)量為195根，管樁樁端持力層為強風(fēng)化花崗巖層，單樁承載力設(shè)計值為1100KN。壓樁機械選用GZY－600型高效全液壓樁機，管樁選用福建省堅實水泥有限公司生產(chǎn)的“堅實”牌PHC管樁，樁身砼強度等級C80。1.1工程地質(zhì)情況根據(jù)建設(shè)單位提供的“海滄育才小學(xué)二期工程巖土工程勘察報告”，場地地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，根據(jù)鉆探揭露，場地土層地質(zhì)情況自上而下為：1、素填土：層厚0.70m4.70m，松散、稍密狀，密實度及均勻性較差，力學(xué)強度低；2、砂質(zhì)粘土：層厚0.50m3.3m，可塑，成分由粘、粉粒和砂粒組成，力學(xué)強度低；3、淤泥質(zhì)土：層厚0.60m1.50m，流塑狀，高壓縮性土，工程性能不良；4、粉質(zhì)粘土：層厚0.50m0.70m，軟塑狀，粘性好，屬高壓縮性土，力學(xué)強度低；5、含泥粗砂：層厚0.40m4.80m，稍密狀，顆粒級配較好，力學(xué)強度較高；6、粘土：層厚1.30m6.00m，硬塑狀，粘性好，屬中壓縮性土，力學(xué)強度較高；7、殘積土：層厚0.80m12.75m，分為殘積砂質(zhì)粘性土，硬塑狀為主，屬中壓縮性土，力學(xué)強度較高，；脈巖殘積粘土，脈狀分布，硬塑狀，屬中壓縮性土，在天然狀態(tài)下力學(xué)強度較高。這兩種土均具泡水易軟化、崩解、強度降低的不良特性。8、強風(fēng)化巖：層厚0.10m6.40m，厚度變化大，巖面總體由東向西傾伏，力學(xué)強度較高；9、微風(fēng)化花崗巖：揭露層厚3.0m5.10m，巖體較完整，為塊狀結(jié)構(gòu)，屬堅硬巖，力學(xué)強度很高。1.2樁基施工情況、基樁靜載及低應(yīng)變檢測情況1.2.1工程于2003年9月30日開始試打樁123號樁，配樁長度17m=10+7m，砍樁5m，入土深度12米，壓樁力2240KN，復(fù)壓三次，累計沉降量1mm，最后一次無沉降。10月1日正式開始壓樁，10月11日完成樁基施工。在樁基施工過程中，曾出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，共斷樁7根，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，地下土層巖石斜坡較大是造成斷樁原因。同時取消4根樁。壓樁數(shù)量205根，有效工程樁數(shù)量198根。1.2.2基樁單樁豎向抗壓承載力檢測方法采用靜載荷試驗。共抽查4根工程樁，現(xiàn)場測試時間為2003年10月22日至2003年10月28日。檢測結(jié)論是4根工程樁的單樁豎向抗壓承載力均不小于1850KN，大于設(shè)計規(guī)定的最大試驗荷載1850KN。1.2.3基樁樁身完整性及砼質(zhì)量檢測方法采用了低應(yīng)變動力檢測。共抽查100根工程樁，檢測時間為2003年11月5日至7日。檢測結(jié)果為Ⅰ類樁68根，Ⅱ類樁29根，Ⅲ類樁3根。Ⅲ類樁分別為88號、100號、167號樁。經(jīng)過檢查這三根樁的施工記錄，其主要施工參數(shù)如下表所示：88號樁焊縫位置與描述的水平裂縫位置比較接近，存在水平裂縫位置為焊縫位置的可能。100號樁及167號樁可以肯定排除上述可能性。由上表還表明，由于在壓樁過程中，沉樁的終壓力數(shù)值均達到2250KN，數(shù)值沒有變化，說明管樁沒有出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，管的水平裂縫不是由于壓樁過程中產(chǎn)生的。二、Ⅲ類管樁裂縫成因分析經(jīng)過工程建設(shè)各方主體的綜合分析，管樁的水平裂縫成因主要有以下幾種可能性。2.1工程地質(zhì)情況的復(fù)雜性產(chǎn)生了水平裂縫。由工程的地質(zhì)勘察報告可知，本工程的地質(zhì)情況變化較大，土層厚度變化明顯，特別是殘積土層局部地段孤石較發(fā)育，均勻性較差，給成樁帶來一定的困難；強風(fēng)化巖及微風(fēng)化花崗巖層土層局部地段巖面起伏較大，給成樁的穩(wěn)定性帶來一定的困難。在沉樁過程中，由于樁尖體積小，容易發(fā)生偏位現(xiàn)象。壓樁時，雖然沒有造成斷樁現(xiàn)象，但是，在樁身的表面已經(jīng)形成了表面微裂縫，這種微裂縫雖然對樁豎向抗壓極限承載力沒有明顯影響，所以，樁的壓樁終壓力數(shù)值上無法體現(xiàn)，但是在樁低應(yīng)變法檢測樁身完整性時則顯示出水平裂縫的存在。在樁基施工過程中，曾出現(xiàn)7根斷樁現(xiàn)象，既證明了工程地質(zhì)情況的復(fù)雜性，又證明了在這種情況下產(chǎn)生這種微裂縫的可能性是存在的。2.2接樁位置產(chǎn)生的水平裂縫。本工程的接樁方法采用了CO2保護焊的接樁方式，焊接工人均是持證上崗。PHC管樁如果采用焊接方法進行接樁，要求管樁焊縫需冷卻足夠長的時間，以避免焊縫遭遇到地下水立即冷卻收縮，產(chǎn)生脆斷，焊縫位置造成水平裂縫。根據(jù)廣東省管樁技術(shù)規(guī)程規(guī)定，其冷卻時間要求不小于8min。經(jīng)過檢查這三根樁的施工記錄，除88號樁存在這種可能性外，100號及167號樁可以肯定排除上述可能性。2.3壓樁時“擠土效應(yīng)”產(chǎn)生的水平裂縫。由于地質(zhì)情況的復(fù)雜性，管樁在壓樁過程中，容易造成鄰樁因為“擠土效應(yīng)”而產(chǎn)生了水平剪力；另外，管樁在沉樁后，由于樁周土體已經(jīng)受擾動，當(dāng)重達約構(gòu)設(shè)計師經(jīng)過詳細的討論、研究、驗證；以及在工程檢測中心工程師的大力支持下，最終確認了Ⅲ類管樁處理方法：灌樁芯砼處理和預(yù)留錨桿靜壓樁孔，并按以下步驟予以實施。4.1.1清除樁芯孔內(nèi)淤泥、積水，檢查水平裂縫處樁軸線上下是否同心。由于孔內(nèi)淤泥僅僅存在樁的頂部，可以采用人工方法清除。樁芯孔內(nèi)的積水利用“虹吸法”原理進行抽除干凈。在將樁內(nèi)積水、淤泥清除干凈后，采用一根足夠長的高強鋼絲穿過一個圓鋼球的中心，慢慢放入樁內(nèi)，檢查水平裂縫處樁軸線上下是否同心。4.1.2將10號工字鋼放入樁內(nèi)。工字鋼的焊接部位要求避開管樁的焊接處及水平裂縫上、下各2米。焊縫部位要求均勻、飽滿、焊縫長度及焊縫高度符合設(shè)計要求，焊縫表面焊渣清理干凈。4.1.3樁芯砼的澆筑。樁芯砼設(shè)計強度等級C30的微膨脹細石砼，砼配合比如下所示：水灰比砂率水泥水砂石摻合料(F)外加劑CEA0.380.404712056731010678.2041水泥為“建福”牌P.O.325R，石子顆粒級配5—31.5mm，摻合料為二級粉煤灰，外加劑為NF緩凝高效減水劑，膨脹劑為CEA。由于樁孔徑小，在砼澆筑管樁下部分過程中，采用細長的8mm圓鋼伸入樁內(nèi)，仔細認真插搗，以確保砼澆筑密實；當(dāng)砼澆筑至管樁上部分時，采用細直徑的砼振動棒振搗，以確保砼密實度。4.1.4預(yù)留錨桿靜壓樁孔。在三根Ⅲ類管樁樁芯砼灌注后，在承臺施工時預(yù)留錨桿靜壓樁孔。同時在這三根樁的承臺柱子位置上增設(shè)沉降觀測點，設(shè)計要求如果沉降量超過10mm時應(yīng)進行錨桿靜壓樁施工。4.1.5這三根類管樁于2003年11月18日經(jīng)過加固實強處理后，第一次的沉降觀測時間2003年12月8日，最后一次觀測時間為2004年7月20日，一共觀測了9次。88號樁、100號樁及167號樁累計沉降量分別為3mm、1mm、1mm，累計沉降量數(shù)值均較小，根據(jù)設(shè)計要求規(guī)定，沒有進行錨桿靜壓樁施工。同時，在今后建筑物使用過程中，將繼續(xù)做好沉降觀測記錄。五、幾點心得體會。在管樁施工過程中出現(xiàn)了Ⅲ類樁后，經(jīng)過綜合考慮、研究Ⅲ類樁的成因及樁的設(shè)計參數(shù)，采用了樁芯灌注型鋼砼和預(yù)留錨桿靜壓樁的方法作為補強加固的處理措施，并經(jīng)過工程實際的檢測，證明了這種加固補強的處理措施確實起到了真正的作用，一方面工程成本減少了較大的投入，另一方面避免了工程工期受到較大的影響，從而取得了較好的效果，達到了預(yù)期的目標。通過這次Ⅲ類樁的加固補強處理，對今后同類管樁基礎(chǔ)施工時，要吸取教訓(xùn)，首先對壓樁機械要有所選擇，要求盡可能選用具有雙層抱壓器的壓樁機械，抱壓器之間