舊廠房基礎(chǔ)處理及錨桿靜壓樁和灌漿加固技術(shù)

舊廠房基礎(chǔ)處理及錨桿靜壓樁和灌漿加固技術(shù)

1急救中心大樓基坑工程概況隨著城市的發(fā)展，地下空間的開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到重視。深基坑的挖掘通常不可避免地發(fā)生在現(xiàn)有建筑物附近，這將對(duì)現(xiàn)有建筑物和地下管網(wǎng)造成損壞。如何在基坑開(kāi)挖中既安全又經(jīng)濟(jì)地保護(hù)基坑附近樓房及地下管線的安全,是實(shí)際工程中經(jīng)常遇到的難題。某醫(yī)院擬在院內(nèi)興建一棟急救中心大樓,占地面積約1120m2,為15層框架結(jié)構(gòu)。采用人工挖孔樁基礎(chǔ),設(shè)有1層地下室,基坑形狀為長(zhǎng)方形,基坑開(kāi)挖深度約為6m。由于場(chǎng)地?zé)o放坡開(kāi)挖條件,基坑南側(cè)距湖濱巷地下排洪箱涵僅9m,新樓約24m長(zhǎng)外墻軸線距4層樓的手術(shù)樓外墻僅0.43～0.67m,且承臺(tái)已伸入手術(shù)樓基礎(chǔ)下,而手術(shù)樓在新樓挖樁過(guò)程中,發(fā)生不均勻沉降,累計(jì)最大沉降達(dá)到49mm,最小沉降為14mm,基坑開(kāi)挖前仍未完全穩(wěn)定。經(jīng)分析,該沉降主要是人工挖樁過(guò)程中土體失水并有泥沙流失所造成,因此,基坑開(kāi)挖時(shí)除了必須采取可靠的基坑支護(hù)措施外,還必須對(duì)手術(shù)樓基礎(chǔ)進(jìn)行加固,以保證手術(shù)樓基礎(chǔ)變形控制在安全范圍。通過(guò)采用錨桿靜壓樁和灌漿加固的綜合托換技術(shù),對(duì)該樓房進(jìn)行加固及邊坡處理后,解決了樓房繼續(xù)沉降問(wèn)題,達(dá)到了不影響樓房使用、保證樓房安全和基坑開(kāi)挖順利進(jìn)行的目的。2土層力學(xué)特性根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,擬建場(chǎng)地地貌單元屬長(zhǎng)江一級(jí)階地,原湖港曾幾次蛇曲穿過(guò),現(xiàn)地勢(shì)低平,地面標(biāo)高18m左右。與基坑開(kāi)挖和支護(hù)密切相關(guān)的手術(shù)樓側(cè)土層的主要特征如下。(1)雜填土。色雜,松散不勻,濕,層厚0.6m,主要為建筑垃圾。(2)粘土。厚6.6m,黃褐色,可塑,高壓縮性,粉粒含量較重,不均勻。該層土是影響基坑開(kāi)挖時(shí)邊坡穩(wěn)定及引起地面和樓房沉降的關(guān)鍵土層。(3)粘土。層厚2m,灰色,軟～可塑,高壓縮性。(4)粘土夾角礫。厚4.3m,可塑～硬塑,中壓縮性。(5)強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)粘土巖。厚4.5～11.5m,紫紅色,多層粘土混砂礫碎石狀,不均勻。土層力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1,其中c,φ值系根據(jù)勘測(cè)報(bào)告提供的Fk值而得。場(chǎng)地存在有上層滯水,水位埋深0.2～0.49m,受大氣降水及地面排水補(bǔ)給,主要賦存于(1)層土中,極不均勻。3加固層壓板的準(zhǔn)備和深井邊坡的保護(hù)設(shè)計(jì)3.1樓下錨桿靜壓樁加固措施由于手術(shù)樓基礎(chǔ)樁挖樁時(shí)遇到困難,樁底未進(jìn)入穩(wěn)定的持力層,因此,當(dāng)臨近新樓挖樁時(shí),樁間水土流失使原樁的側(cè)阻力降低,從而造成樓房不均勻沉降,最大累計(jì)沉降達(dá)49mm?；哟竺娣e開(kāi)挖時(shí),如果樓房加固及基坑支護(hù)止水措施不當(dāng),除了引起樁間水土流失外,手術(shù)樓底下土體側(cè)壓力也將對(duì)手術(shù)樓樁基造成不利影響,由此將導(dǎo)致手術(shù)樓不均勻沉降加速。鑒于此,首先對(duì)樓房采取加固措施。根據(jù)對(duì)已有加固方法的比較,該樓房加固分2方面:(1)選用錨桿靜壓樁也稱硬托換技術(shù)對(duì)手術(shù)樓外側(cè)墻進(jìn)行加固;(2)在土方開(kāi)挖時(shí)對(duì)手術(shù)樓底板下的土體采用靜壓注漿方法也稱軟托換技術(shù)進(jìn)行加固,即在手術(shù)樓基礎(chǔ)梁下0.5m處施工一排斜向(20°)帶出漿孔的鋼管作為靜壓注漿管,以預(yù)先加固底板下土體,提高土體承載能力,防止水土流失,其參數(shù)為Φ50鋼管@500,L=8m。注漿采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥漿,水灰比為0.45,注漿壓力為0.5MPa,外加早強(qiáng)劑及水玻璃,以提高注漿效果。手術(shù)樓每層荷載按18kPa考慮,則其邊墻地基承受的總荷載為3×21×4×18=4536kN,按每根樁承載力300kN考慮,則需15根,壓樁力同樣為300kN,考慮到原有基礎(chǔ)的承載力,因此,錨桿靜壓樁設(shè)計(jì)不另外加安全系數(shù)。手術(shù)樓每根柱樁結(jié)合承臺(tái)均壓3根200mmX200mm鋼筋混凝土方樁,樁段長(zhǎng)度2m,根據(jù)地層情況,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)約12m,最后樁長(zhǎng)以壓樁力300kN來(lái)控制。3.2支護(hù)方案的確定由于新樓21m長(zhǎng)外墻距手術(shù)樓外墻僅0.28～0.46m,且ZT13承臺(tái)伸入手術(shù)樓基礎(chǔ)約0.17m,加上開(kāi)挖時(shí)噴錨支護(hù)需0.10m厚的噴層厚度,故實(shí)際伸入墻內(nèi)應(yīng)按0.33m考慮,該處基坑開(kāi)挖邊線均進(jìn)入手術(shù)樓基礎(chǔ)0.33m,而且必須垂直開(kāi)挖。根據(jù)這種情況,經(jīng)分析比較,認(rèn)為采用微型鋼管注漿樁加噴錨網(wǎng)支護(hù)對(duì)手術(shù)樓底板下土體進(jìn)行支護(hù)是一種切實(shí)可行的方案。經(jīng)計(jì)算,該處需采用4排錨桿抵抗土體側(cè)向壓力,參數(shù)見(jiàn)表2。由于該處為垂直開(kāi)挖,且深入手術(shù)樓基礎(chǔ)0.33m,為確保手術(shù)樓安全,施工中還需采取下列3種加強(qiáng)措施:(1)在手術(shù)樓基礎(chǔ)梁底下0.5m深處,施工1排斜向注漿花管(20°),以對(duì)手術(shù)樓底下靠基坑邊的土體進(jìn)行預(yù)先加固,和防止水土流失。注漿鋼管參數(shù)為Φ50鋼管@500,L=6m;(2)為了增加噴層面板剛度,噴射混凝土厚度設(shè)計(jì)為150mm;(3)為減小對(duì)土體的擾動(dòng),手術(shù)樓底下土體每次挖土高度限制在1.0m。詳見(jiàn)圖1和圖2。錨桿注漿及噴射混凝土采用PS32.5水泥,水灰比為0.45,外加早強(qiáng)劑及止水劑;噴射混凝土采用C20級(jí),配比為:水泥:砂:石=1:2:2,編網(wǎng)鋼筋采用Φ6.5@200×200,錨桿頭與網(wǎng)筋用Φ16螺紋鋼筋連接。4施工介紹和設(shè)計(jì)效果4.1改變?cè)O(shè)計(jì)的反力架,重新設(shè)計(jì)錨桿靜壓樁施工主要分壓樁和封樁兩個(gè)步驟。壓樁能否順利進(jìn)行與反力架安裝及土質(zhì)有關(guān),該工程壓樁時(shí)主要遇到反力架無(wú)處固定這一難題,原設(shè)計(jì)將反力架固定在手術(shù)樓承臺(tái)上,但施工時(shí)發(fā)現(xiàn)承臺(tái)尺寸比原圖紙?zhí)峁┑囊?～10cm,這樣原設(shè)計(jì)的靜壓樁反力架便無(wú)法生根固定,只好根據(jù)現(xiàn)狀重新設(shè)計(jì)加工反力架,將原直接固定在承臺(tái)上反力架改為通過(guò)槽鋼結(jié)構(gòu)來(lái)固定,從而解決了這一難題;錨桿靜壓樁施工完成后進(jìn)行封樁時(shí),原設(shè)計(jì)采用角鋼結(jié)構(gòu)直接將靜壓樁固定在手術(shù)樓承臺(tái)底部以托住承臺(tái),由于挖出承臺(tái)時(shí)發(fā)現(xiàn)承臺(tái)底不僅尺寸不規(guī)則而且承臺(tái)混凝土蜂窩現(xiàn)象嚴(yán)重,因此,上述封樁方法難以實(shí)現(xiàn),根據(jù)承臺(tái)現(xiàn)狀,對(duì)封樁方法進(jìn)行了修改,首先,清理蜂窩混凝土,然后在承臺(tái)底用12mm厚鋼板托底,采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土加大原承臺(tái)使錨桿靜壓樁與原承臺(tái)聯(lián)成一體,這樣封樁效果比原設(shè)計(jì)更好。4.2加固和止水方式的選擇花管施工一般可采用打入式和先鉆孔后送花管兩種方式,前者施工速度快、注漿少,但噪音大、加固及止水效果差;后者施工速度慢、注漿量大,工藝復(fù)雜,但噪音小、加固及止水效果好。為了保證止水效果和盡量降低施工噪音,采用后者方式。基坑挖土表明,花管注漿加固土體及止水效果比較好,基坑挖至6m深時(shí),坑壁沒(méi)有滲水現(xiàn)象,坑底基本上見(jiàn)不到水,地面及附近建筑物沉降比較小,如手術(shù)樓處基坑挖到位后,其最大沉降僅4.12mm,說(shuō)明該基坑花管注漿加固及止水是成功的,達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。4.3錨桿鉆孔制作錨桿施工的主要內(nèi)容包括錨桿制作、錨桿孔位及傾角的確定、搭鉆機(jī)鋼管腳手架、鉆孔、錨桿安裝、錨桿注漿和加強(qiáng)筋的焊接。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,錨桿采用鉆孔錨桿,即先鉆孔后送錨桿再注漿,錨桿桿體由1根Φ25mm螺紋鋼制成,其制作工藝為:首先,將Φ25mm螺紋鋼筋截?cái)?焊接)或成設(shè)計(jì)長(zhǎng)度;然后在錨桿桿體上每隔2～3m設(shè)置2個(gè)對(duì)中支架以確保錨桿桿體在鉆孔中居中,使錨桿桿體周圍有一定厚度的注漿體包裹,以便取得良好的錨固效果。錨桿鉆孔使用螺旋鉆機(jī),鉆孔直徑100～110mm。為了使鉆孔清潔,要求鉆至設(shè)計(jì)深度后鉆機(jī)空轉(zhuǎn)一定時(shí)間,用螺旋片使鉆孔內(nèi)的土屑徹底排出孔外,以保證成孔質(zhì)量。所有錨桿均采用封閉式壓力注漿,注漿壓力為0.5MPa,可確保注漿的飽滿并使?jié){液滲入周圍地層。4.4加速凝劑配比根據(jù)設(shè)計(jì)要求,噴層厚度為100mm,噴射混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度不小于C20,采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,其配比為:水泥:砂:石=1:2:2。為了減少回彈量、減少凝結(jié)時(shí)間和提高噴射質(zhì)量,在噴射時(shí)添加適量的速凝劑。在噴錨網(wǎng)支護(hù)施工中,由于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的局部變化及坑底土質(zhì)差異,根據(jù)支護(hù)施工應(yīng)遵循信息化施工法這一原則,對(duì)原支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了局部加強(qiáng)及修改,因此,施工中未出現(xiàn)任何險(xiǎn)情,確保了基坑安全特別是手術(shù)樓安全及正常使用。4.5手術(shù)樓側(cè)及期初始穩(wěn)定性試驗(yàn)基坑變形、沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,基坑邊坡變形及沉降均在允許范圍內(nèi),手術(shù)樓側(cè)及湖濱巷側(cè)最大變形為17mm,最大沉降僅為4.31mm,達(dá)到了預(yù)期的支護(hù)、加固止水目的。手術(shù)樓處沉降-時(shí)間曲線見(jiàn)圖3。5軟托換和綜合托換采用靜壓錨桿樁對(duì)樓房基礎(chǔ)進(jìn)行硬托換,計(jì)算簡(jiǎn)便、托換效