錨桿靜壓鋼管樁和壓密注漿的應用

陳云根

浙江蘭溪喜瑞地產(chǎn)發(fā)展有限公司，浙江蘭溪 321100

0 引言

近年來，PHC高強預應力管樁由于具有樁身成型質(zhì)量好、混凝土強度高、單樁承載力大、耐沖擊性好、穿透性強、價格便宜、施工快捷且采取靜壓施工時對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點而被廣泛應用于多層及高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)工程中。但在土性復雜特別是在土質(zhì)較差的軟弱地基的基坑開挖施工過程中，由于樁身為空心，其抗剪和抗裂性能相對較差，如果土方施工中基坑圍護措施不到位或挖土方法不當，常會發(fā)生樁體偏位、樁體損傷及斷裂等事故，從而大大削弱了基礎(chǔ)的承載力。因此發(fā)生此種情況如何對基礎(chǔ)進行加固補強就成為施工中急待解決的一個難題。

溫州某工程基坑，占地面積約13 900m2。地下室上四幢高層住宅結(jié)構(gòu)均為剪力墻結(jié)構(gòu)體系，樁基礎(chǔ)采用PHC-400（90）AB-80 預應力混凝土管樁，樁長32m～34m 不等，采取靜壓方式，樁端要求進入⑥層粉砂一細砂層或⑦層細紗層，單樁豎向極限承載力為3 000kN。基坑一般開挖深度為5m，最深達6m。該地下室基坑采用Φ700 雙軸深層攪拌樁支護，樁長10.5m，寬度3.2m 坑內(nèi)布置28 口管井降水。整個基坑施工過程為工程樁、支護樁同時交叉進行?；油练介_挖方向是由北向南依次開挖。

1 預應力管樁基礎(chǔ)出現(xiàn)問題的原因分析

由于地表下20多米范圍內(nèi)土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，地下水滲透系數(shù)很小，降水效果可能不理想?；娱_挖由北向南依次開挖，全長165m，土方開挖采用多臺挖機同時施工，呈階梯式開挖。由北開挖約50m 米處樁位未見偏位傾斜；再向南開挖時，樁位偏位率逐漸升高，基坑南D 區(qū)，樁頂偏位800 以上達該區(qū)樁位的25%。目測觀察，樁體傾斜偏位方向性強，大致向北傾斜，按基坑開挖順序，樁體傾斜偏位由北向南逐漸數(shù)量增多，數(shù)值加大，樁體損傷嚴重；基坑內(nèi)距支護邊樁位傾斜角度較大，越往基坑內(nèi)呈逐漸減少。根據(jù)事故現(xiàn)場的具體情況并查閱地質(zhì)勘查報告及其他相關(guān)資料，導致事故的原因初步總結(jié)可能為：1）土質(zhì)較差 樁身范圍處于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土飽和不透水、抗剪強度低、屬于高靈敏感、高壓縮性土層、流塑性大，而且壓樁時所產(chǎn)生的應力，以能量的形式存在土中；2）樁基施工與土方開挖間隔時間短，在整個樁基施工過程中，對原有土體擾動強烈，因此，在土方實際開挖過程中淤泥就會出現(xiàn)涌動現(xiàn)象，同時存在于土中的能量未能釋放，對已開挖樁體產(chǎn)生擠壓；3）基坑開挖方案存在缺陷開挖順序不當，從北邊向南邊依次性向后退挖，且分層開挖不到位，加上挖土機械、運輸車輛擾動，使未開挖一邊產(chǎn)生很大側(cè)壓力，加上淤泥本身的流動性以及土體中未消散的超孔隙水壓力和擠土樁積蓄能量的釋放，形成較大的側(cè)向壓力；4）存在較多的樁未打到設(shè)計標高，以及在打樁和挖土時受到設(shè)備自重影響的土體對樁的水平側(cè)壓力較大；5）基坑支護體系設(shè)計的合理性欠缺 基坑支護變形過大，最大數(shù)值為650mm，基坑內(nèi)未考慮加固，支護方案的抗傾覆、抗滑移的安全性不足；攪拌樁施工質(zhì)量不如人意，強度不足，且與樁基施工的程序及間隔時間未合理安排好；6）挖土過程中，出現(xiàn)險情后動態(tài)應急管理力度不夠，在土體滑移時調(diào)整開挖方案的及時性有欠缺。

2 對預應力管樁基礎(chǔ)問題的處理方案

首先是進行樁的可用性評定，以便確定那些樁可以用，那些樁不可以用，把損失減少到最低；然后本著保證質(zhì)量、技術(shù)合理、節(jié)約工期、經(jīng)濟合理的原則，從設(shè)計和施工等方面研究分析采取何種補救措施，同時對未偏移的樁注意保護，加強監(jiān)控。具體處理過程和措施如下：

2.1 確定影響區(qū)域和影響程度

采用測定樁頂?shù)乃狡坪痛怪倍绕顏泶_定影響區(qū)域和影響程度。測量樁的水平偏移 用全站儀將建筑物的軸線引至基坑內(nèi)，根據(jù)樁的定位圖，用鋼尺測量出所有偏位樁偏離軸線的方向和大小，標注在樁位圖上，并繪出樁位水平偏位圖，作為依據(jù)之一。其中，實際測得樁頂最大偏位為1 100mm，偏位嚴重。測量樁的垂直度偏差樁的垂直度偏差也是反映樁偏位程度的一個重要指標。采用1m長的線錘間接測量垂直度。根據(jù)垂直度偏差和水平偏移可大體估算出樁的斷裂位置，初步確定影響程度。

2.2 樁身的完整性檢測

為了確切地知道基坑內(nèi)樁的完整性，對基坑內(nèi)所有樁均進行了低應變測試，以確定樁是否斷裂及斷裂位置。共計測試1498 根樁，檢測結(jié)果為：Ⅲ類樁為63 根。

2.3 處理措施的確定

根據(jù)以上測試結(jié)果以及現(xiàn)場的實際情況，經(jīng)建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理單位共同深入商討及相關(guān)專家充分論證后一致認為： 1）重新打入PHC 樁的方案不可行，不僅施工上無法實現(xiàn)，而且即使實現(xiàn)也會對原有未偏位或未斷裂的樁產(chǎn)生擠壓效應，造成更大的問題，且費用也會很昂貴；2）采用錨桿靜壓鋼管樁補強和壓密注漿補強相結(jié)合的方案。在施工、技術(shù)以及經(jīng)濟上均可行，且不影響施工工期，對外界無影響。最后采用了第二種加固補強的方案。

2.4 處理措施

壓密注漿灌入混凝土補強 對影響區(qū)域內(nèi)斷裂的非廢樁內(nèi)插入6Φ18 鋼筋籠，根據(jù)低應變數(shù)據(jù)，鋼筋籠應插入斷裂處以下2m，并用6mm 厚鋼板封底。采用壓密注漿工藝灌入C35 微膨脹混凝土。錨桿靜壓鋼管樁補強 對基坑南面D 區(qū)樁偏位較大的、樁身損壞嚴重的樁進行錨桿靜壓鋼管樁補強處理，共設(shè)26 根錨桿樁，采用Φ273mm×7mm 無縫鋼管，樁長30m，并在孔內(nèi)灌注C35 細石混凝土。壓樁孔均在底板施工時預留出，底板內(nèi)孔四邊用鋼筋作加強，工程施工至三層樓面后立即施工錨桿靜壓鋼管樁。

3 結(jié)論

采用以上措施對管樁樁基進行處理后，取得良好的效果。對所有采用壓密注漿工藝灌注混凝土補強的樁進行低應變檢測，均達到Ⅱ類樓，并對2 根靜壓錨桿鋼管樁進行現(xiàn)場測試，單樁極限承載力達3 000kN，檢測結(jié)果為合格。根據(jù)沉降觀測結(jié)果，樁頂總沉降量滿足設(shè)計要求。