靜壓樁在某氧化鋁廠地基加固工程中的應(yīng)用

呂永平，趙 卿

（甘肅土木工程科學(xué)研究院，蘭州 730020）

0 引言

某氧化鋁廠第五種分槽場地位于鄭州市上街區(qū)，1978年5月由沈陽鋁鎂設(shè)計院設(shè)計，1989年建成投產(chǎn)。第五種分槽為雙排9個桶槽，每組桶槽座于同一鋼筋混凝土伐板基礎(chǔ)之上，鋼筋混凝土伐板基礎(chǔ)厚度1.8 m。桶槽下部為鋼筋混凝土圈槽，上部12 mm厚鋼板桶。圈槽高度8.44 m，鋼板桶槽直徑10.5 m，桶槽總高度為32 m，由于種分槽在生產(chǎn)使用中，工藝要求使地面受水量較大，致使基礎(chǔ)周邊環(huán)境受水嚴重。當(dāng)?shù)鼗两?，產(chǎn)生濕陷變形或使壓縮變形增加，地基產(chǎn)生下沉，導(dǎo)致桶槽傾斜。該構(gòu)筑物最大傾斜率達到20.7‰，傾斜值為694 mm。沉降觀測結(jié)果表明，直到加固前沉降尚未完全穩(wěn)定，為此，我們采用靜壓樁加固技術(shù)對該構(gòu)筑物地基進行加固，以提高伐板基礎(chǔ)承載力，使基礎(chǔ)沉降變形穩(wěn)定，滿足種分槽正常使用要求。

1 工程地質(zhì)條件及事故分析

根據(jù)提供的勘察資料，在勘察揭示深度范圍內(nèi)，場地土自上而下依次為：

1）填土層：多含建筑垃圾、煤渣等，固結(jié)性較差，層厚 3.6～4.5 m。

2）黃土狀粉土層：黃褐色，可塑～軟塑，大孔隙，局部為中細砂層，在地基上部有堿液浸入，該層檢測厚度為25 m。

場地內(nèi)地下水為潛水，地下水埋深-12.0～-12.6 m，根據(jù)水質(zhì)分析報告，該場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性。

通過原位測試及室內(nèi)土工試驗，地基承載力標準值綜合評定為200 kPa，土的壓縮系數(shù)為0.25～0.45。

根據(jù)檢測結(jié)果，引起該構(gòu)筑物不均勻沉降的原因主要是在生產(chǎn)過程中，工藝要求使地面受水量較大，致使基礎(chǔ)周邊環(huán)境浸水嚴重，當(dāng)?shù)鼗两?，產(chǎn)生濕陷變形或使土體壓縮變形增加，導(dǎo)致地基產(chǎn)生不均勻沉降。

2 加固方案的選擇

加固方案的選擇目的是控制原構(gòu)筑物的不均勻沉降及減少地基土所承擔(dān)的荷載，根據(jù)該場地的工程地質(zhì)條件和構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)特征，以及環(huán)境條件、設(shè)計、施工及其處理效果等各方面因素綜合考慮，經(jīng)多種方案的比較，靜壓樁施工設(shè)備簡單，在場地狹窄處也可施工，其施工質(zhì)量易于控制，壓樁力反映直觀，施工速度快，工期能夠得到保證，成本較低，所以最終確定采用靜壓樁技術(shù)。

3 靜壓樁加固原理及加固方案設(shè)計

3.1 靜壓樁加固原理

靜壓樁加固原理就是以建筑物自重作為反力，在伐板基礎(chǔ)下用壓樁設(shè)備將樁分段逐節(jié)壓入地基土，樁與樁之間的連接采用焊接，使樁端進入至可靠的持力層，使建筑物部分荷載轉(zhuǎn)移到靜壓樁上，并使樁土達到共同作用，減少地基土所承擔(dān)的荷載，達到加固目的。

3.2 設(shè)計時應(yīng)考慮的因素

1）由于構(gòu)筑物地基的不均勻沉降，致使上部結(jié)構(gòu)重心偏移，因此布樁時在1#～5#桶槽一側(cè)多增加一排樁，同時不同部位樁的壓樁力也可做一些調(diào)整。

2）靜壓樁持力層設(shè)計在黃土狀粉土層上，不形成端承樁，從而達到樁土共同作用的目的，自行調(diào)整建筑物的不均勻沉降。

3.3 設(shè)計參數(shù)

靜壓樁截面尺寸為220×220 mm或 200×200 mm，樁身混凝土強度等級為C30，配4φ16鋼筋，根據(jù)現(xiàn)場條件確定樁的分段預(yù)制長度為1.2 m，并預(yù)制少量的0.4～0.8 m的短樁。第一節(jié)樁尖做成錐形，其余樁段的兩端均預(yù)埋10 mm厚的鋼板，和樁的主筋焊接。單樁設(shè)計承載力為450～600 kN，壓樁力為675～800 kN，現(xiàn)場施工托換力為300～350 kN，分級焊接成樁，壓樁樁長根據(jù)壓樁力和進入持力層深度雙控制，以壓樁力控制為主。

4 靜壓樁施工方案實施

1）在加固前布置沉降點，該構(gòu)筑物由于不均勻沉降嚴重，傾斜量較大，需要布置20個測點，在壓樁過程中隨時進行沉降觀測，監(jiān)測施工時對構(gòu)筑物沉降的影響，易于掌握壓樁順序，用于指導(dǎo)施工。

2）由于該構(gòu)筑物的1#～5#桶槽一側(cè)傾斜較大，浸水比較嚴重，地基土質(zhì)較差，在靜壓樁施工時，也應(yīng)考慮到靜壓樁的擠土效應(yīng)，土體的抗剪強度容易降低，如果大面積同時壓樁或樁間距較小時壓樁，必然會引起構(gòu)筑物的附加下沉，所以在具體施工時，在該側(cè)間隔壓樁，才能保證在原沉降量大的一側(cè)不至于產(chǎn)生過大的附加下沉。

3）具體施工時首先沿伐板基礎(chǔ)邊緣開挖平面尺寸0.9×1.2 m，深度3.6 m導(dǎo)坑。然后向基礎(chǔ)底部水平開挖寬1.6～2.5 m的工作面，開始壓樁，樁段就位要保持垂直，使千斤頂與樁段軸線保持在同一條垂直線上，壓樁時，樁頂墊一定厚度的鋼板，防止樁頭壓壞。

4）先在基坑內(nèi)放入第一節(jié)樁，并在樁頂上安置千斤頂，再驅(qū)動千斤頂壓樁，當(dāng)樁進入一定深度后進行接樁，接樁時應(yīng)清除鋼板表面鐵銹，上、下樁節(jié)之間的空隙用鐵片填實焊牢，焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，確保焊接質(zhì)量，樁身周圍用瀝青進行防腐處理。

5）樁位平面偏差不得大于20 mm，樁節(jié)垂直度偏差應(yīng)小于1%的樁節(jié)長。

6）樁尖應(yīng)達到設(shè)計持力層深度、且壓樁力達到國家現(xiàn)行標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的單樁豎向承載力標準值的1.5倍，且持續(xù)時間不應(yīng)少于5 min。

7）當(dāng)樁壓入設(shè)計深度后即可取出千斤頂，托換鋼管采用Φ159無縫鋼管，鋼管內(nèi)用混凝土充填，用微膨脹早強混凝土將樁與原基礎(chǔ)澆注成整體。

8）壓樁采用人工與機械結(jié)合方式進行，千斤頂均經(jīng)過萬能試驗機率定?；靥钣?∶7灰土夯實，自基礎(chǔ)下50 cm左右，用干混凝土搗實。

5 加固效果檢驗

1）為了檢驗靜壓樁加固效果，對該構(gòu)筑物基礎(chǔ)周圍加密設(shè)置了18個沉降觀測點，沉降觀測結(jié)果見下表。施工結(jié)束后，在經(jīng)過一年的觀測，各測點的沉降量已減少，并趨于穩(wěn)定，達到了預(yù)期的效果。

2）在加固施工過程中，隨時記錄壓入每節(jié)樁的壓樁力和深度，根據(jù)記錄結(jié)果繪制典型的壓樁力與深度的關(guān)系曲線。由圖可以看出，在靜壓樁施工過程中，當(dāng)樁尖進入浸水后的軟弱土層中時，壓樁力隨深度增大的幅度較小，當(dāng)樁尖進入較硬的黃土狀粉土層中粉細砂夾層時，壓樁力隨深度的增加而顯著增大

6 結(jié)語

1）本工程根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點、環(huán)境條件和地質(zhì)條件，采用靜壓樁加固地基，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，既節(jié)約了投資，又滿足了使用功能的要求，使正常生產(chǎn)得到了保證。

2）本次加固按原設(shè)計方案達到了加固目的，壓樁力均高于原設(shè)計方案壓樁力的要求。終止壓力最小達到設(shè)計荷載的1.5倍，最大達到設(shè)計荷載的2.2倍。

3）該工程采用靜壓樁加固技術(shù)，設(shè)計合理，技術(shù)先進。具有施工設(shè)備輕便靈活、操作方便、作業(yè)面小，無噪音、無污染等優(yōu)點，施工質(zhì)量易于控制。施工既不影響正常生產(chǎn)，又解決了生產(chǎn)中的實際問題。

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