塔吊樁基缺陷加固方案分析

塔吊樁基缺陷加固方案分析[摘要]巖溶地質(zhì)條件下，因地質(zhì)情況不易探明等原因造成施工中灌注樁砼流失，從而導致樁基質(zhì)量缺陷。本文以塔吊樁基的加固處理為例，分析對比選取安全可行的方案，并闡述加固中施工要點。[關(guān)鍵詞]巖溶地質(zhì)；樁基；加固處理1工程概況1.1項目概況本工程結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地下3層，地上共計9棟32層，總建筑面積近20萬㎡?；诱嫉孛娣e約為2.2萬㎡，總面積約6萬㎡，基坑周長694米，工程地下室基坑大開挖深度為-13.7m，最深處達-16.65m。1.2地質(zhì)概況根據(jù)工程地質(zhì)勘探報告以及超前鉆探報告，施工場地內(nèi)地質(zhì)情況復(fù)雜，且呈現(xiàn)明顯的巖溶地質(zhì)特點。開挖深度內(nèi)多存在中砂、粗砂與粉質(zhì)粘土，各土（砂）層分層不規(guī)律。整個場地內(nèi)均有溶洞、土洞發(fā)育，以小型溶洞為主。場地北側(cè)地質(zhì)情況較規(guī)律，高程-10m以上為淤泥和粉質(zhì)粘土，部分有2m～4m厚度的粉砂、中砂夾層；高程-10m～-20m左右均為中砂、粗砂層，局部有少量粉質(zhì)粘土夾層。但北側(cè)土洞、溶洞發(fā)育嚴重，且以洞高小于4m的小型溶洞為主。2樁基缺陷原因分析2.1現(xiàn)場情況本項目4#塔吊位于基坑北側(cè)兩棟塔樓中間，采用逆作法格構(gòu)式塔吊基礎(chǔ)，塔吊基礎(chǔ)下部為4根直徑1m的混凝土灌注樁，樁頂標高為-13.65m，上接500×500的鋼構(gòu)柱，鋼構(gòu)柱插入混凝土內(nèi)2.5m。按照塔吊基礎(chǔ)專項施工方案，當土方開挖到-13.7m標高時，均已達基礎(chǔ)灌注樁樁頂標高，4根鋼構(gòu)柱應(yīng)有混凝土包裹。現(xiàn)塔吊部位土方開挖到地下室底板-13.7m高度，有1根鋼構(gòu)柱缺少混凝土包裹。經(jīng)釬探確定，混凝土灌注樁（去除上部0.8m厚浮漿）樁頂標高約為-16.05m～-16.10m，與設(shè)計標高相比下沉約2.4m。經(jīng)現(xiàn)場實測，塔吊上部結(jié)構(gòu)并無超過規(guī)范規(guī)定的水平、垂直位移，觀測點偏移均在安全范圍內(nèi)。2.2原因分析：經(jīng)查看地質(zhì)勘查報告和超前鉆探報告，發(fā)現(xiàn)4#塔吊南側(cè)約-15.0m標高處存在一較小溶洞（高度約1.4m）。根據(jù)勘查、設(shè)計的要求，現(xiàn)場對于溶洞的處理采取以下方式：洞高超過4m的土洞、溶洞采用注（砂）漿的處理方法；對于不大于4m的土洞、溶洞采用拋毛片石的處理方法。按要求，該溶洞采用拋毛石片的處理方法。由于混凝土灌注樁樁體穿越溶洞，雖然在樁壁已形成石塊與泥漿的混合護壁，但可能由于護壁較薄，在塔吊基礎(chǔ)樁灌注混凝土施工過程中，混凝土自重產(chǎn)生較大壓力破壞護壁，混凝土因此流入土洞中，造成基礎(chǔ)樁漏漿現(xiàn)象。為保證塔吊基礎(chǔ)受力均勻，以塔吊使用安全性，現(xiàn)考慮對漏漿的基礎(chǔ)樁進行加固處理。3加固方案3.1加固方案分析（1）接樁法該法與人工挖孔樁方法類似。對需加固的格構(gòu)柱混凝土灌注樁，以直徑2m鋼護筒作為護壁，將護筒底部打入標高-16.10m以下。在護筒內(nèi)對樁體進行鑿除混凝土浮漿、土（砂）層開挖、基礎(chǔ)樁頂鑿毛、清理泥沙等工作。然后在鋼構(gòu)柱外重新綁扎鋼筋籠，澆筑混凝土達底板標高。該方法，只開挖需加固部位，不擾動其他三根基礎(chǔ)樁，施工體量較小。但該方法存在較多弊端：①鋼護筒與原鋼筋籠（加密區(qū)）間距非常小，施工作業(yè)困難，且底部粗砂不易清理干凈，影響二次澆注質(zhì)量；②對需加固基礎(chǔ)樁的浮漿高度和鋼構(gòu)柱交界面情況無確切把握，冒然開挖存在風險；③地下水位較高，水下施工作業(yè)極為困難；④開挖后，需鑿除混凝土浮漿、基礎(chǔ)樁頂鑿毛，會對所需加固基礎(chǔ)樁造成進一步破壞，施工過程存在較大風險，不宜采用此方法。（2）板式加固法該法考慮在基礎(chǔ)底板以下位置，設(shè)置加強板，以此加強板承載上部塔吊荷載，并同時對四根鋼構(gòu)柱進行加固，保證鋼構(gòu)柱基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。該方法在加固施工完成后，確實能對塔吊的安全性及對上部塔吊的承載力有所提高，但施工中會出現(xiàn)以下問題：施工時必須將塔吊四根鋼構(gòu)柱外包裹的混凝土開鑿至-16.10m，這勢必會四根格構(gòu)柱混凝土灌注樁造成破壞，對塔吊的安全十分不利，且成本高，不宜采用該方法。（3）梁式加固法由于塔吊格構(gòu)柱基礎(chǔ)靠近裙樓部位工程樁，可利用周邊的工程樁設(shè)置地梁，將需加固處理的基礎(chǔ)樁承擔的上部荷載，由地梁和工程樁承擔。同以上兩種方法相比，該方法僅將需加固的鋼構(gòu)柱進行淺層開挖和泥沙清理，并不對格構(gòu)柱混凝土樁造成擾動、破壞，在加固塔吊基礎(chǔ)的同時，有利保證了施工過程中塔吊的安全性。3.1加固方案效果對比以上三種不同加固方案，均能達到對塔吊樁基加固的效果。而梁式加固法工期較短，加固費用節(jié)省，且不擾動、不破壞塔吊基礎(chǔ)，這些都是其他方案無法比擬的，最終選用梁式加固法為樁基加固方案。4設(shè)計與承載力復(fù)核采用梁式加固法，借助塔吊周邊三根工程樁設(shè)置兩條梁與有缺陷的塔吊樁相連接，將塔吊樁基需承受的上部荷載，經(jīng)增設(shè)的L1、L2傳遞到工程樁，由此承擔塔吊上部荷載。圖1L1、L2定位圖設(shè)計分析過程中，僅考慮工程樁豎向承載力，L1、L2與工程樁連接處視為鉸接，且L1、L2只承受自重和上部塔吊荷載。采用有限元計算方法進行內(nèi)力計算，求得梁截面彎矩、剪力及配筋要求（詳見表1、表2）。表1 L1截面受力分析及配筋要求梁左梁中梁右彎矩（-） kN.m0.0000.0000.000彎矩（+）kN.m0.0051904.0760.004剪力kN593.110-339.500-457.310上部縱筋mm2187018701870下部縱筋mm2187055511870表2 L2截面受力分析及配筋要求梁左梁中梁右彎矩（-）kN.m0.0000.0000.000彎矩（+）kN.m0.0041185.0710.002剪力kN526.900-178.500-288.900上部縱筋mm2184018401840下部縱筋mm21840313318405加固施工要點（1）實時測量安排專職測量員，自發(fā)現(xiàn)問題至塔吊加固完成、混凝土梁養(yǎng)護達強度標準，實時對塔吊及鋼構(gòu)柱的水平位移、垂直位移等進行觀測（參照《工程測量規(guī)范》GB50026-2007）。施工過程中每1-2小時測量一次，混凝土養(yǎng)護達標準強度前每4-6小時測量一次。（2）快速搶工本次施工是對已安裝塔吊基礎(chǔ)進行加固，按要求盡快高質(zhì)量的完成地梁施工，將塔吊的安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)，使塔吊盡快運轉(zhuǎn)使用，服務(wù)現(xiàn)場施工。因此，在施工過程中，將施工人員分成兩組，每組泥工10人、鋼筋工8人、木工8人，兩組輪流施工作業(yè)，保證施工進度；同時，每組安排4名管理人員，保證施工的質(zhì)量和施工過程的安全。（3）混凝土澆筑施工過程中，對于承臺部位采用磚模，混凝土梁部位采用木模。為保證混凝土澆筑、振搗施工過程中不出現(xiàn)漲模、爆模等問題，除對木模進行側(cè)向加固，現(xiàn)場還采用回填泥沙的方法保證施工質(zhì)量，現(xiàn)場施工如圖2所示。圖2現(xiàn)場施工6結(jié)語1）本文結(jié)合工程實例，提出借助周邊工程對有缺陷樁基進行加固的方案。方案簡易可行，在應(yīng)急狀況下，可對缺陷部位快速加固施工。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計分析，能夠達到對塔吊樁基加固、滿足上部承載力要求。2）對比其他加固方案以及現(xiàn)場實際施工表明，該方案不僅能滿足加固要求，同時也是一種施工快捷、成本節(jié)約、安全可行的加固方案。參考文獻：[1]蘇瑞俠，孫東懷，馮翠榮.廣東碳酸鹽溶洞發(fā)育的控制因子[J].熱帶地理，2002，22（1）[2]GB50026