Ⅲ類PHC管樁-加固補(bǔ)強(qiáng)處理方法

PAGEPAGE4簡(jiǎn)析Ⅲ類PHC管樁的成因及加固補(bǔ)強(qiáng)處理方法簡(jiǎn)析Ⅲ類PHC管樁的成因及加固補(bǔ)強(qiáng)處理方法關(guān)鍵詞：PHC管樁、水平裂縫、加固補(bǔ)強(qiáng)一、工程概況海滄育才小學(xué)二期工程綜合樓位于海滄石塘村育才小學(xué)內(nèi)，四層鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，建筑面積4567.92平方米。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為靜壓C80、PHCФ400A-95預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管樁，管樁設(shè)計(jì)數(shù)量為195根，管樁樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，單樁承載力設(shè)計(jì)值為1100KN。壓樁機(jī)械選用GZY－600型高效全液壓樁機(jī)，管樁選用福建省堅(jiān)實(shí)水泥有限公司生產(chǎn)的“堅(jiān)實(shí)”牌PHC管樁，樁身砼強(qiáng)度等級(jí)C80。1.1工程地質(zhì)情況根據(jù)建設(shè)單位提供的“海滄育才小學(xué)二期工程巖土工程勘察報(bào)告”，場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，根據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)地土層地質(zhì)情況自上而下為：1、素填土：層厚0.70m4.70m，松散、稍密狀，密實(shí)度及均勻性較差，力學(xué)強(qiáng)度低；2、砂質(zhì)粘土：層厚0.50m3.3m，可塑，成分由粘、粉粒和砂粒組成，力學(xué)強(qiáng)度低；3、淤泥質(zhì)土：層厚0.60m1.50m，流塑狀，高壓縮性土，工程性能不良；4、粉質(zhì)粘土：層厚0.50m0.70m，軟塑狀，粘性好，屬高壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度低；5、含泥粗砂：層厚0.40m4.80m，稍密狀，顆粒級(jí)配較好，力學(xué)強(qiáng)度較高；6、粘土：層厚1.30m6.00m，硬塑狀，粘性好，屬中壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度較高；7、殘積土：層厚0.80m12.75m，分為殘積砂質(zhì)粘性土，硬塑狀為主，屬中壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度較高，；脈巖殘積粘土，脈狀分布，硬塑狀，屬中壓縮性土，在天然狀態(tài)下力學(xué)強(qiáng)度較高。這兩種土均具泡水易軟化、崩解、強(qiáng)度降低的不良特性。8、強(qiáng)風(fēng)化巖：層厚0.10m6.40m，厚度變化大，巖面總體由東向西傾伏，力學(xué)強(qiáng)度較高；9、微風(fēng)化花崗巖：揭露層厚3.0m5.10m，巖體較完整，為塊狀結(jié)構(gòu)，屬堅(jiān)硬巖，力學(xué)強(qiáng)度很高。1.2樁基施工情況、基樁靜載及低應(yīng)變檢測(cè)情況1.2.1工程于2003年9月30日開(kāi)始試打樁123號(hào)樁，配樁長(zhǎng)度17m=10+7m，砍樁5m，入土深度12米，壓樁力2240KN，復(fù)壓三次，累計(jì)沉降量1mm，最后一次無(wú)沉降。10月1日正式開(kāi)始?jí)簶叮?0月11日完成樁基施工。在樁基施工過(guò)程中，曾出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，共斷樁7根，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，地下土層巖石斜坡較大是造成斷樁原因。同時(shí)取消4根樁。壓樁數(shù)量205根，有效工程樁數(shù)量198根。1.2.2基樁單樁豎向抗壓承載力檢測(cè)方法采用靜載荷試驗(yàn)。共抽查4根工程樁，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)間為2003年10月22日至2003年10月28日。檢測(cè)結(jié)論是4根工程樁的單樁豎向抗壓承載力均不小于1850KN，大于設(shè)計(jì)規(guī)定的最大試驗(yàn)荷載1850KN。1.2.3基樁樁身完整性及砼質(zhì)量檢測(cè)方法采用了低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)。共抽查100根工程樁，檢測(cè)時(shí)間為2003年11月5日至7日。檢測(cè)結(jié)果為Ⅰ類樁68根，Ⅱ類樁29根，Ⅲ類樁3根。Ⅲ類樁分別為88號(hào)、100號(hào)、167號(hào)樁。經(jīng)過(guò)檢查這三根樁的施工記錄，其主要施工參數(shù)如下表所示：88號(hào)樁焊縫位置與描述的水平裂縫位置比較接近，存在水平裂縫位置為焊縫位置的可能。100號(hào)樁及167號(hào)樁可以肯定排除上述可能性。由上表還表明，由于在壓樁過(guò)程中，沉樁的終壓力數(shù)值均達(dá)到2250KN，數(shù)值沒(méi)有變化，說(shuō)明管樁沒(méi)有出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，管的水平裂縫不是由于壓樁過(guò)程中產(chǎn)生的。二、Ⅲ類管樁裂縫成因分析經(jīng)過(guò)工程建設(shè)各方主體的綜合分析，管樁的水平裂縫成因主要有以下幾種可能性。2.1工程地質(zhì)情況的復(fù)雜性產(chǎn)生了水平裂縫。由工程的地質(zhì)勘察報(bào)告可知，本工程的地質(zhì)情況變化較大，土層厚度變化明顯，特別是殘積土層局部地段孤石較發(fā)育，均勻性較差，給成樁帶來(lái)一定的困難；強(qiáng)風(fēng)化巖及微風(fēng)化花崗巖層土層局部地段巖面起伏較大，給成樁的穩(wěn)定性帶來(lái)一定的困難。在沉樁過(guò)程中，由于樁尖體積小，容易發(fā)生偏位現(xiàn)象。壓樁時(shí)，雖然沒(méi)有造成斷樁現(xiàn)象，但是，在樁身的表面已經(jīng)形成了表面微裂縫，這種微裂縫雖然對(duì)樁豎向抗壓極限承載力沒(méi)有明顯影響，所以，樁的壓樁終壓力數(shù)值上無(wú)法體現(xiàn)，但是在樁低應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性時(shí)則顯示出水平裂縫的存在。在樁基施工過(guò)程中，曾出現(xiàn)7根斷樁現(xiàn)象，既證明了工程地質(zhì)情況的復(fù)雜性，又證明了在這種情況下產(chǎn)生這種微裂縫的可能性是存在的。2.2接樁位置產(chǎn)生的水平裂縫。本工程的接樁方法采用了CO2保護(hù)焊的接樁方式，焊接工人均是持證上崗。PHC管樁如果采用焊接方法進(jìn)行接樁，要求管樁焊縫需冷卻足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以避免焊縫遭遇到地下水立即冷卻收縮，產(chǎn)生脆斷，焊縫位置造成水平裂縫。根據(jù)廣東省管樁技術(shù)規(guī)程規(guī)定，其冷卻時(shí)間要求不小于8min。經(jīng)過(guò)檢查這三根樁的施工記錄，除88號(hào)樁存在這種可能性外，100號(hào)及167號(hào)樁可以肯定排除上述可能性。2.3壓樁時(shí)“擠土效應(yīng)”產(chǎn)生的水平裂縫。由于地質(zhì)情況的復(fù)雜性，管樁在壓樁過(guò)程中，容易造成鄰樁因?yàn)椤皵D土效應(yīng)”而產(chǎn)生了水平剪力；另外，管樁在沉樁后，由于樁周土體已經(jīng)受擾動(dòng)，當(dāng)重達(dá)約構(gòu)設(shè)計(jì)師經(jīng)過(guò)詳細(xì)的討論、研究、驗(yàn)證；以及在工程檢測(cè)中心工程師的大力支持下，最終確認(rèn)了Ⅲ類管樁處理方法：灌樁芯砼處理和預(yù)留錨桿靜壓樁孔，并按以下步驟予以實(shí)施。4.1.1清除樁芯孔內(nèi)淤泥、積水，檢查水平裂縫處樁軸線上下是否同心。由于孔內(nèi)淤泥僅僅存在樁的頂部，可以采用人工方法清除。樁芯孔內(nèi)的積水利用“虹吸法”原理進(jìn)行抽除干凈。在將樁內(nèi)積水、淤泥清除干凈后，采用一根足夠長(zhǎng)的高強(qiáng)鋼絲穿過(guò)一個(gè)圓鋼球的中心，慢慢放入樁內(nèi)，檢查水平裂縫處樁軸線上下是否同心。4.1.2將10號(hào)工字鋼放入樁內(nèi)。工字鋼的焊接部位要求避開(kāi)管樁的焊接處及水平裂縫上、下各2米。焊縫部位要求均勻、飽滿、焊縫長(zhǎng)度及焊縫高度符合設(shè)計(jì)要求，焊縫表面焊渣清理干凈。4.1.3樁芯砼的澆筑。樁芯砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30的微膨脹細(xì)石砼，砼配合比如下所示：水灰比砂率水泥水砂石摻合料(F)外加劑CEA0.380.404712056731010678.2041水泥為“建福”牌P.O.325R，石子顆粒級(jí)配5—31.5mm，摻合料為二級(jí)粉煤灰，外加劑為NF緩凝高效減水劑，膨脹劑為CEA。由于樁孔徑小，在砼澆筑管樁下部分過(guò)程中，采用細(xì)長(zhǎng)的8mm圓鋼伸入樁內(nèi)，仔細(xì)認(rèn)真插搗，以確保砼澆筑密實(shí)；當(dāng)砼澆筑至管樁上部分時(shí)，采用細(xì)直徑的砼振動(dòng)棒振搗，以確保砼密實(shí)度。4.1.4預(yù)留錨桿靜壓樁孔。在三根Ⅲ類管樁樁芯砼灌注后，在承臺(tái)施工時(shí)預(yù)留錨桿靜壓樁孔。同時(shí)在這三根樁的承臺(tái)柱子位置上增設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，設(shè)計(jì)要求如果沉降量超過(guò)10mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行錨桿靜壓樁施工。4.1.5這三根類管樁于2003年11月18日經(jīng)過(guò)加固實(shí)強(qiáng)處理后，第一次的沉降觀測(cè)時(shí)間2003年12月8日，最后一次觀測(cè)時(shí)間為2004年7月20日，一共觀測(cè)了9次。88號(hào)樁、100號(hào)樁及167號(hào)樁累計(jì)沉降量分別為3mm、1mm、1mm，累計(jì)沉降量數(shù)值均較小，根據(jù)設(shè)計(jì)要求規(guī)定，沒(méi)有進(jìn)行錨桿靜壓樁施工。同時(shí)，在今后建筑物使用過(guò)程中，將繼續(xù)做好沉降觀測(cè)記錄。五、幾點(diǎn)心得體會(huì)。在管樁施工過(guò)程中出現(xiàn)了Ⅲ類樁后，經(jīng)過(guò)綜合考慮、研究Ⅲ類樁的成因及樁的設(shè)計(jì)參數(shù)，采用了樁芯灌注型鋼砼和預(yù)留錨桿靜壓樁的方法作為補(bǔ)強(qiáng)加固的處理措施，并經(jīng)過(guò)工程實(shí)際的檢測(cè)，證明了這種加固補(bǔ)強(qiáng)的處理措施確實(shí)起到了真正的作用，一方面工程成本減少了較大的投入，另一方面避免了工程工期受到較大的影響，從而取得了較好的效果，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。通過(guò)這次Ⅲ類樁的加固補(bǔ)強(qiáng)處理，對(duì)今后同類管樁基礎(chǔ)施工時(shí)，要吸取教訓(xùn)，首先對(duì)壓樁機(jī)械要有所選擇，要求盡可能選用具有雙層抱壓器的壓樁機(jī)械，抱壓器之間