鋼管樁后壓漿基礎加固在超高層建筑中的應用

□文/肖煜

鋼管樁后壓漿基礎加固在超高層建筑中的應用

□文/肖煜

針對樁基工程存在質量缺陷的建筑物，采用鋼管樁后壓漿基礎加固技術以補償部分承載力并控制不均勻沉降以確保建筑物安全。

鋼管樁；后壓漿；基礎；加固

房屋建筑工程施工中因各種原因樁基工程可能存在質量缺陷，為保證建筑物安全，可在基坑內(nèi)主樓筏板的外圍采用鋼管樁+后壓漿進行基礎加固以補償部分承載力并控制不均勻沉降。

1　工程概況

天津某超高層住宅項目位于天津市河西區(qū)，該工程總建筑面積約48萬m2，由8棟住宅樓組成，其中1～4#樓為超高層建筑，最高主檐口高度161.80 m，基坑深度為13.05 m，電梯基坑深度為15.85 m，鋼筋混凝土剪力墻結構（部分勁性柱）。

主樓工程樁驗收檢查中發(fā)現(xiàn)部分注漿管口異常，進一步檢查后發(fā)現(xiàn)此部分注漿管口表面大約30～50 cm深度為水泥漿下部有異物，用8～9 m長的鋼筋探測仍為空管，為保證建筑物安全需對基礎進行加固。設計單位提出在（基坑內(nèi)）主樓筏板的外圍采用鋼管樁+后壓漿進行基礎加固以補償部分承載力并控制不均勻沉降。

2　工藝原理

基礎底板鋼筋施工時埋設鋼套管（加焊3道止水翼環(huán)）；基礎底板施工完成后鉆孔、施工鋼管樁，鋼管樁外側加焊環(huán)形鋼筋，樁內(nèi)采用水泥砂漿或細石混凝土填充并設置注漿管；再在鋼管樁外側及與鋼套管間進行注漿加固；最后采用鋼板封閉鋼管樁及鋼套管，見圖1。

3　施工工藝流程及操作要點

施工工藝流程見圖2。

3.1埋設鋼套管

1）在鋼套管安裝之前，將剔鑿掉的混凝土清理干凈。

2）利用塔吊或汽車吊等進行鋼套管（加焊3道止水翼環(huán)）安裝并且采用焊接支架固定牢固。

3）將鋼套管底部止水翼環(huán)部位清理干凈，將已破壞的防水卷材鋪平并清理干凈，按10 cm搭接長度進行修復，防水卷材施工至鋼套管根部并上反15 cm，在進行防水保護層混凝土施工。

圖1　鋼管樁后壓漿基礎加固設計

圖2　施工工藝流程

3.2基礎底板施工

按照設計、相關技術規(guī)范及基礎底板施工方案等要求組織土建、機電施工人員進行基礎底板鋼筋、模板、混凝土等施工，施工過程中注意鋼套管的成品保護，確保鋼套管不因施工影響而導致產(chǎn)生偏移、傾斜、混凝土封堵等情況而無法進行鋼管樁施工。

3.3鋼管樁成孔

1）鉆機安裝。基礎底板施工完且達到一定強度后，利用塔吊或汽車吊把鉆機吊運至基礎底板，鉆機根據(jù)鋼管樁孔位進行調(diào)整。在進行鉆機安裝時，主要應注意安裝的周正、水平、穩(wěn)固。使鉆機立軸中心、鉆孔中心、提引中心三點在同一鉛垂線上。這樣才有利于防止孔斜，少出事故，保證鉆機工作順利進行。

2）鉆進成孔。采用GPS20型工程鉆機（根據(jù)方案要求選用）成孔,按設計圖紙要求鉆孔及控制孔徑，允許誤差±1°，為確?？咨疃?，入持力層巖石深度要求大于設計深度200mm。

3）沖洗循環(huán)液。采用CMC優(yōu)質膨潤土泥漿作沖洗循環(huán)液。鉆進過程中要特別注意砂層含水層水頭壓力大，及時調(diào)整泥漿性能參數(shù)，保證泥漿質量，防止涌水和塌孔，確保鉆孔正常鉆進和下管。其配比為：3%～5%CMC+2%纖維素+7%膨潤土。

性能參數(shù)：粘度≥30 s，密度1.1～1.2 g/cm3，失水量≤20l/30min，含砂量≤4%，pH值7～8。

3.4樁底清孔

鋼管樁樁徑相對較小，采用常規(guī)措施清孔將難以完成，故在鉆孔接近完成時用測繩測定成孔深度，防止鉆孔深度達不到設計要求，亦避免鋼管放置出現(xiàn)誤差，終孔后，用工程地質專用清底鉆頭進行孔底沉渣的清理，避免孔底出現(xiàn)沉渣。

3.5下鋼管樁

1）鋼管樁加工制作。加工前應仔細檢查鋼管是否有浮銹、油污等臟物，如有必須清除，保持干燥；檢查樁身有無裂紋或損傷，若有損傷須進行合理的處理；鋼管樁外側按照設計要求焊接環(huán)形鋼筋；第一節(jié)鋼管底端采用鋼板焊接成V型進行密閉保持鋼管內(nèi)空，焊接逆止閥的注漿管；鋼管接頭端打坡口，對稱割孔洞（孔徑φ50mm），切割鐵板保留；注漿管兩頭套絲，用直節(jié)絲扣連接，絲扣短節(jié)（2個）焊好后做提引器節(jié)首。

2）鋼管下入。用圓鋼穿入鋼管孔洞，采用鋼絲繩作為提引器，用塔吊吊起→放入內(nèi)襯管→焊接→在將鋼管所割孔洞用原鐵板封閉焊接→下管→重復工序。

3）注漿管下入。注漿管兩頭套絲→最下面接逆止閥→用直節(jié)絲扣連接注漿管→用絲扣短節(jié)（2個）焊好后做提引器節(jié)首→用塔吊下入鋼管內(nèi)→至管口用蓋板密封→用φ50mm短節(jié)，長100mm對焊接，后續(xù)注漿使用。

待鋼管和注漿管完全下入設計深度后，鋼管與護壁管間采用環(huán)形鋼板焊接固定并在鋼板上預留孔徑焊接球閥。

3.6鋼管樁內(nèi)填充

先在鋼管樁端部設置漏斗，再利用塔吊或泵車將設計要求的鋼管樁內(nèi)填充材料水泥砂漿或細石混凝土澆筑（內(nèi)摻微膨脹劑）至鋼管樁內(nèi)，要求填充密實。

3.7鋼管樁注漿

采用二次間隙式注漿，孔口止?jié){方式。注漿采用常規(guī)M15水泥砂漿灌注輔助帶壓注漿施工工藝。

1）工藝流程。配制漿液材料→水泥下料→比重計計量→二次攪拌（加添加劑）→注漿泵輸送→注漿管路→清水替漿洗孔→密閉注漿閥→二次鋼管樁外壁固結和土層密實注漿→進行下一根鋼管樁加固。

2）注漿量和注漿壓力。慮鋼管樁外壁及土層漿液充注漿量控制在6m3，單孔累計注漿量約為6m3。

取土層的抗劈裂強度為0.5 MPa，則注漿結束時的最小注漿壓力應為

式中：Pmin為受注點的最小注漿壓力，MPa；γ為土層的平均重度，取0.02MN/m3；H為受注點深度，m。

注漿終壓一般是注漿段靜水壓力的2～2.5倍，設計注漿孔口處最大壓力為3～4MPa。

注漿工程的一個重要原則是“低壓力，注濃漿”，最大注漿壓力的實施必須保證鋼管樁的完好和充填密實，因此需根據(jù)現(xiàn)場施工和土層性質動態(tài)調(diào)整注漿孔口壓力。

3）注漿材料。采用水固比0.5∶1水泥漿為主。

4）注漿量的控制及注漿結束標準。采取“恒壓”或“恒量”原則，即注漿達到設計注漿壓力，泵量＜75 L/min，持續(xù)時間20min。

5）注漿站和造漿工藝。注漿站包括注漿泵房、清水池、注漿泵、攪拌池等，注漿站設計根據(jù)現(xiàn)場條件進行。

水泥漿采用袋裝水泥經(jīng)人工倒入一次攪拌池攪拌均勻，用比重計計量；然后經(jīng)一次攪拌后再放入二次攪拌池加入鹽、三乙醇胺等速凝早強劑攪拌后泵送。

6）樁端封閉。注漿完成且達到設計要求后需進行試裝檢測，檢測合格后按設計要求割除鋼管、鋼套管外露基礎底板部分并采用鋼板進行封閉。

4　質量控制

4.1成孔過程的質量控制

1）樁孔樁位垂直度保證上，采取開孔5 m以內(nèi)鉆頭在受吊狀態(tài)下低速慢轉，到位后二次檢查鉆桿的垂直度以及機械的水平度，及時調(diào)整。

2）按照成孔過程中地層變化，及時調(diào)整泥漿密度，從而提高成孔速度和達到泥漿護壁效果。

3）成孔提鉆后鉆桿、鉆頭長度測量和孔口標高測量是判斷孔度沉渣的重要依據(jù)。

4.2清孔質量控制

1）一次清孔需逐漸降低泥漿密度，孔底在成孔后由砂石碎屑組成的沉渣較多，清孔中采用空轉攪動泥漿，使孔底沉渣隨泥漿逐漸排除孔外，逐步減少泥漿濃度方法，避免一次性減小泥漿濃度而引起沉渣無法清出的現(xiàn)象發(fā)生。及時清理沉淀池內(nèi)的沉渣，使泥漿得以充分地沉淀，避免沉渣回流。

2）在一次清孔后往往由于樁孔的縮徑，提鉆后有大塊粘土掉入孔底現(xiàn)象，無法使鋼管樁安置到位和二次清孔無法清出，所以采用提鉆前和提鉆后兩次檢驗孔深控制方法，避免此情況發(fā)生。

3）二次清孔。

4）在反循環(huán)中往往忽略了導管內(nèi)的沉渣，從管外測量應停機數(shù)分鐘后并提起導管再次測量。

5）泥漿的密度、粘度、含砂率、膠體率測定在每次清孔過程中和清孔后要進行多次測定，符合標準后方可準予進行下一道施工。

4.3注漿質量控制

1）開塞控制在鋼管下放后的2～5 d，開塞時間的早晚，對注漿較為關鍵。能否順利注漿，控制好注漿時間是重點。

2）注漿控制首先檢查水泥，不能有結塊現(xiàn)象。核實進場的水泥量及水泥漿的水灰比，摻外加劑的，檢查外加劑的摻量。檢查高壓注漿泵的壓力表、閥門、管線完好狀況。注漿開始記錄注漿壓力。注漿壓力過小，對樁端土、樁周土加固范圍滲入充填強度、深度小，加固作用??；注漿壓力過大，可能會損壞注漿管。因此要控制一個較合適的注漿壓力，一般為開塞壓力的一半。注漿一般以注入水泥量為主控因素，水泥注入量達到預定量，無特殊情況即可停止注漿。預定量可根據(jù)第一、二根的注漿情況進行修正。現(xiàn)場人員要記錄每次水泥的用量，保證水泥的注入量達到要求。

5　結語

該工程在（基坑內(nèi)）主樓筏板的外圍采用鋼管樁+后壓漿進行基礎加固以補償部分承載力，過程中嚴格按照設計圖紙及施工方案進行施工，施工完成后委托第三方進行檢測，單樁豎向抗壓靜載試驗采用植筋錨固反力裝置、慢速維持荷載法進行檢測，經(jīng)過對3根試樁試驗結果進行統(tǒng)計分析，確定3根試樁的單樁豎向抗壓極限承載力均為3 600 kN，該樁型試樁的單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值為3 600 kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為1800kN，滿足設計要求。因此，鋼管樁后壓漿基礎加固有效的補償了承載力，保證建筑物安全。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.013

□TU753.3

□C

□1008-3197（2015）01-37-03

□2014-07-28

□肖煜/男，1983年出生，工程師，中建五局第三建設有限公司，從事工程技術管理工作。