試論高層建筑的樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)樁加固與應(yīng)用

[摘要]本文對(duì)樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)樁加固設(shè)計(jì)與施工的基本流程進(jìn)行了分析，并以具體的高層建筑工程為實(shí)例，對(duì)樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)樁加固施工要點(diǎn)進(jìn)行了探討分析。

[關(guān)鍵詞]樁筏基礎(chǔ)；加固設(shè)計(jì)；案例分析；承載力

1、樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)樁加固設(shè)計(jì)與施工的基本流程

第一，分析樁筏基礎(chǔ)承載力不足的形成原因。如采用的灌注樁，應(yīng)參考勘察資料中的地質(zhì)、設(shè)計(jì)方案中的承載力計(jì)算、質(zhì)檢報(bào)告中的樁身強(qiáng)度、施工方案中的施工工藝及上部主體結(jié)構(gòu)有無(wú)加建改建或增加使用荷載等信息，根據(jù)相關(guān)資料綜合判斷樁筏基礎(chǔ)承載力不足的主要原因。

第二，根據(jù)地質(zhì)情況綜合分析樁筏基礎(chǔ)承載力不足的危害，其中要格外查勘對(duì)主體結(jié)構(gòu)變形的影響。

第三，測(cè)定已有樁筏基礎(chǔ)的承載力，并復(fù)核上部主體結(jié)構(gòu)的使用荷載，驗(yàn)算樁筏基礎(chǔ)是否滿足既然荷載的安全使用要求。

第四，根據(jù)承載力不足原因及其可能造成的各種危害，設(shè)計(jì)樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)樁加固方案，結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)告確定補(bǔ)樁樁位、樁長(zhǎng)、樁數(shù)等。確定補(bǔ)樁樁位，以建筑上部結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)情況、荷載分布等資料為依據(jù)；確定補(bǔ)樁樁長(zhǎng)，以補(bǔ)樁后的沉降控制、承載力要求及樁間距等為依據(jù)；確定補(bǔ)樁性數(shù)，以建筑基礎(chǔ)承載力、變形等要求為依據(jù)，補(bǔ)樁的數(shù)量不易過(guò)多。

第五，根據(jù)補(bǔ)樁方案進(jìn)行補(bǔ)樁定位后，對(duì)筏板基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)孔。

第六，補(bǔ)樁，根據(jù)方案確定的樁類(lèi)型，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行補(bǔ)樁，并根據(jù)不同樁類(lèi)型的施工特點(diǎn)采取不同的施工技術(shù)與措施施工，新補(bǔ)樁需達(dá)到加固設(shè)計(jì)持力層并達(dá)到加固設(shè)計(jì)承載力。

第七，封樁，當(dāng)新補(bǔ)樁穩(wěn)定后，對(duì)新增的樁進(jìn)行鎖樁，使之與原樁筏基礎(chǔ)形成整體，起到提高基礎(chǔ)整體承載力的效果。

2、高層建筑的樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)樁加固實(shí)例分析

2.1工程概況

某剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑，地上48層，地下2層，基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，筏板厚2m，樁基是壓漿鉆孔灌注樁，長(zhǎng)度16-18m之間。基礎(chǔ)的持久層是中風(fēng)化泥巖，屬于軟巖，質(zhì)量等級(jí)V類(lèi)，存在易破碎等顯著缺陷。該樓主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成20層施工，經(jīng)檢測(cè)，單樁承載力特征值在2100kN左右，單樁承載力特征值設(shè)計(jì)值為6200kN，實(shí)際單樁承載力未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。需對(duì)該建筑物的樁筏基礎(chǔ)進(jìn)行補(bǔ)樁加固處理。

2.2補(bǔ)樁加固方案

2.2.1已施工的單樁極限承載力特征值確定

由于本高層建筑基礎(chǔ)的持力層屬于軟巖層，該工程設(shè)計(jì)選擇應(yīng)用樁筏基礎(chǔ)。但是當(dāng)主體結(jié)構(gòu)完成20層時(shí)，檢測(cè)后的單樁承載力特征值不滿足基礎(chǔ)承載力要求。為實(shí)現(xiàn)合理的確定補(bǔ)樁施工，需對(duì)已經(jīng)施工的單樁極限承載力特征值進(jìn)行更為精細(xì)的計(jì)算，以便利用單樁的側(cè)阻力。根據(jù)單樁靜荷載計(jì)算結(jié)果，表明：第一。已施工的單樁的承載力具有很大的離散性；第二，單樁平均承載力約2100kN；第三，樁有一定的側(cè)阻力。為安全考慮，可以僅計(jì)算樁的側(cè)阻力，不足部分通過(guò)補(bǔ)樁加以補(bǔ)強(qiáng)。為充分發(fā)揮群樁側(cè)阻效應(yīng)，可以利用的單樁側(cè)阻力不應(yīng)高于單樁極限承載力特征值。通過(guò)綜合計(jì)算分析，確定本項(xiàng)目中的單樁可利用的側(cè)阻力為1900kN。

2.2.2補(bǔ)樁類(lèi)型選擇

補(bǔ)樁類(lèi)型的選擇較多，常用的有大直徑?jīng)_孔灌注樁、大直徑人工挖孔樁、錨桿靜壓樁等。其中，大直徑人工挖孔樁具備成樁質(zhì)量有保證、莊中心與剪力墻之間的距離小等優(yōu)勢(shì)，但是該建筑地基土中含有一定厚度的淤泥質(zhì)土，需采用機(jī)械沖孔樁。大直徑?jīng)_孔灌注樁作為補(bǔ)樁，其單樁極限承載力特征值可以達(dá)到9000kN，通過(guò)補(bǔ)樁可以提高了原來(lái)的承載力，且高于設(shè)計(jì)承載力。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)可以達(dá)到設(shè)計(jì)的C60，充分適應(yīng)角樁、邊樁對(duì)筏板的沖切要求。此外，采用沖孔灌注樁，因筏基開(kāi)孔而造成鋼筋斷裂可以重新焊接，保證了筏基的剛度和強(qiáng)度。所以，本工程補(bǔ)樁宜采用大直徑?jīng)_孔灌注樁。

2.2.3補(bǔ)強(qiáng)樁布置

為滿足基礎(chǔ)承載力等方面要求，本樁筏基礎(chǔ)的補(bǔ)強(qiáng)樁數(shù)量為200根。由于補(bǔ)強(qiáng)樁數(shù)量龐大，應(yīng)當(dāng)確保補(bǔ)樁后的樁群承載力合力點(diǎn)作用于豎向荷載合力，這樣才能避免出現(xiàn)荷載偏心等情況。

2.2.4補(bǔ)強(qiáng)樁施工

進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)樁施工前，進(jìn)行試樁成孔試驗(yàn)。試驗(yàn)前，在補(bǔ)樁樁位上進(jìn)行鉆探，探明樁位下面的土層、巖性、巖層深度等情況，根據(jù)承載力極限特征值等數(shù)據(jù)確定單樁的入巖深度等技術(shù)參數(shù)，然后再進(jìn)行正式試樁。試驗(yàn)中，使用的沖擊錘重量應(yīng)當(dāng)與實(shí)際施工時(shí)的相符。試樁施工完成后，進(jìn)行靜荷載驗(yàn)算，將檢測(cè)到的實(shí)際承載力與設(shè)計(jì)承載力作對(duì)比分析。同時(shí)，取試樁樁芯，檢查樁身的質(zhì)量、成樁厚度、沉渣厚度等。試樁合格后，才能進(jìn)行正式的補(bǔ)樁施工。

補(bǔ)樁施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用跳打的方式，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是每隔場(chǎng)1、2個(gè)樁進(jìn)行樁基施工，且每一個(gè)沖孔灌注樁施工完成的24h后才能進(jìn)行下一個(gè)沖孔灌注樁施工。這樣做的主要目的是用于確保成樁質(zhì)量，避免出現(xiàn)串孔、塌孔等情況。地板開(kāi)孔施工要一次性完成，每結(jié)構(gòu)單元地板開(kāi)孔數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)應(yīng)停止開(kāi)孔，先完成之前的補(bǔ)強(qiáng)樁施工，并做好底板封孔工作后，才能進(jìn)行剩余樁的開(kāi)孔施工。

2.2.5補(bǔ)樁加固效果分析

補(bǔ)樁加固效果分析：第一，根據(jù)單樁極限承載力特征值9000kN檢測(cè)，補(bǔ)強(qiáng)樁的平均沉降量為1.98mm，符合樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)樁加固設(shè)計(jì)要求；第二，隨機(jī)從200根補(bǔ)強(qiáng)樁中抽取樁芯，樁底沉渣符合規(guī)范規(guī)定要求，持力層為中風(fēng)化花崗巖，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；第三，進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)本工程中的I類(lèi)樁占總樁數(shù)的80%以上，II類(lèi)樁占總樁數(shù)的10%以上。表明，樁身質(zhì)量良好，符合樁筏基礎(chǔ)承載力要求；第四，為了解該基礎(chǔ)的沉降變化規(guī)律，工作人員在基礎(chǔ)頂部、周?chē)炔课徊贾?6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)時(shí)間持續(xù)6個(gè)月。沉降觀測(cè)結(jié)果顯示，本工程基礎(chǔ)的最大累計(jì)沉降量2.4mm，最小累計(jì)沉降量為1.45mm，符合本基礎(chǔ)工程的沉降要求。

綜合以上分析內(nèi)容，本高層建筑樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)加固施工是成功的，提高了本高層基礎(chǔ)承載力，保證了樁筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，樁筏基礎(chǔ)在基礎(chǔ)承載力要求高、地基存在不均勻沉降現(xiàn)象的高層建筑工程中有著廣泛的應(yīng)用，能達(dá)到控制沉降、提高基礎(chǔ)承載力等效果。對(duì)存在樁筏基礎(chǔ)承載力不足等情況，可進(jìn)行補(bǔ)樁加固處理。實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合地質(zhì)情況、已施工的單樁極限承載力特征值等信息，科學(xué)設(shè)計(jì)樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)加固方案，合理選用補(bǔ)強(qiáng)樁類(lèi)型，做好補(bǔ)強(qiáng)樁的施工與加固效果分析工作，用科學(xué)方法、先進(jìn)技術(shù)保證樁筏基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)加固的施工質(zhì)量。