素混凝土樁技術(shù)的應(yīng)用及缺陷加固處理探究

楊中霞

(濟(jì)南市城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展服務(wù)中心,濟(jì)南 250014)

素混凝土樁(LC樁)復(fù)合地基在處理各種地基(黏性土、粉土、砂土及分層壓實(shí)填土等)時(shí)具有承載力提高、地基變形小等優(yōu)點(diǎn)。在南方淤泥地區(qū)使用素混凝土樁雖然有一些限制,但施工期短,處理效果好,故得到了廣泛應(yīng)用,取得了良好的效果。

某建筑項(xiàng)目總規(guī)劃建筑面積約為15.62萬m2,場地內(nèi)樁基施工范圍的地質(zhì)條件從上至下為雜填土層(約3.0 m厚)、淤泥質(zhì)黏土層(約7 m厚)、殘積砂質(zhì)黏性土層及全風(fēng)化巖層。巖土物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 巖土物理特性

1 施工方案選擇及設(shè)計(jì)

經(jīng)比較確定選擇素混凝土樁復(fù)合地基處理,具有施工速度快、精度高、噪音少、環(huán)保友好、可移動(dòng)、機(jī)械化程度高、適用廣泛、易于管理等諸多優(yōu)點(diǎn)[1]。該項(xiàng)目±0.000標(biāo)高相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高493.65 m。為滿足地基處理要求,素混凝土樁按矩形布置,樁徑為600 mm,總共有152根。樁身混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C30,采用長螺旋鉆孔工藝進(jìn)行施工。為確保素混凝土樁的質(zhì)量,要求樁身混凝土充盈系數(shù)不低于1.0。素混凝土 樁的樁底標(biāo)高為476.33 m,樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高為486.83 m,有效樁長10.5 m(施工時(shí)的樁長為11 m)。

2 素混凝土樁施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 鉆機(jī)就位

檢查樁位附近的平整度,對(duì)周圍雜物進(jìn)行清理。清理平整之后將鉆頭尖端與樁位標(biāo)注點(diǎn)對(duì)齊。將鉆機(jī)孔位與回轉(zhuǎn)中心之間的距離控制在4～4.2 m。檢查回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)是否有障礙物[3-4]。

2.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒直徑相較于樁孔應(yīng)≥200 mm,護(hù)筒長度至少達(dá)到0.5 m,以達(dá)到進(jìn)入黏土層的目的。護(hù)筒傾斜度≤1%,埋設(shè)偏差不得超過30 mm,在護(hù)筒的周圍用黏土進(jìn)行回填并夯實(shí)[5]。

2.3 鉆孔

當(dāng)鉆機(jī)水平放置到位后,在樁位上方安裝第一節(jié)套管。綜合考慮自重力、夾持機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)力及夾持機(jī)構(gòu)壓力,將第一節(jié)套管慢慢沉入土壤中。連接第二節(jié)套管在上方[6],確保第一節(jié)與第二節(jié)套管的垂直度后逐節(jié)連接套管直至設(shè)計(jì)深度。

2.4 清孔

使用清底鉆斗清理樁孔內(nèi)的雜質(zhì)及沉積物。進(jìn)行清底作業(yè)時(shí),需確保端承樁孔底部的沉渣不超過100 mm厚度[7]。

2.5 混凝土澆筑

樁基采用C30水下混凝土,使用泵車進(jìn)行澆筑。澆筑過程中控制初灌量是非常關(guān)鍵的[8],為了確保導(dǎo)管的埋置深度、穩(wěn)定性及可靠性,需保證初灌后導(dǎo)管的埋置深度不低于1.3 m。初灌量為0.5 m3,每次砼灌注完成后,應(yīng)及時(shí)測量砼面的上升高度,計(jì)算導(dǎo)管埋深,并立即拆卸導(dǎo)管。在砼灌注過程中組織好人力、物力,確保連續(xù)灌注,不得中途停頓[9-10]。

3 素混凝土樁承載力不足及加固處理

3.1 樁基承載力不足及其成因

樁基施工完成后,采用鉆芯法對(duì)樁基承載力進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)有兩處樁位的承載力不達(dá)標(biāo)。經(jīng)現(xiàn)場鑒定,導(dǎo)致樁基承載力不足的原因是兩處樁位底部砼料因上部結(jié)構(gòu)自重影響產(chǎn)生側(cè)向壓力而順著巖層裂隙流失,導(dǎo)致樁基底部砼料發(fā)生離析,降低了樁基承載力。需對(duì)兩處樁基進(jìn)行加固處理。問題樁基分布如圖1所示。

圖1 問題樁基分布Fig.1 Pile foundation distribution

3.2 加固處理

3.2.1 加固方案比選

樁基加固的常用方法有:補(bǔ)樁加固法、注漿加固法、微型灌注樁加固法、錨桿靜壓鋼管樁加固法及微型鋼管樁加固法。為確定最佳加固方案,對(duì)上述加固方法進(jìn)行對(duì)比,具體見表2。

表2 加固方案對(duì)比

根據(jù)表2并結(jié)合實(shí)際情況,如果采用注漿加固法,易導(dǎo)致漿液流失,無法達(dá)到預(yù)期的加固效果,甚至沒有效果;如果采用微型灌注樁、錨桿靜壓鋼管樁、微型鋼管樁等方法進(jìn)行加固處理,雖然操作簡便,場地要求不高,但加固處理后需通過荷載試驗(yàn)進(jìn)行加固效果檢測,易延長工期,增加成本。而補(bǔ)樁加固法操作方便,對(duì)現(xiàn)場已建工程擾動(dòng)小,安全性及可行性最高,故確定采取補(bǔ)樁加固法進(jìn)行兩處樁基的加固處理。

3.2.2 加固實(shí)施方法

為避免對(duì)已建樁基造成干擾,決定在兩個(gè)問題樁基位置各增設(shè)2根基樁,且2根基樁之間配有1根基樁梁(位于承臺(tái)梁下面)。新增基樁直徑為600 mm,為增強(qiáng)穩(wěn)定性,樁底直徑外擴(kuò)100 mm(即700 mm)。增補(bǔ)基樁嵌入砂質(zhì)黏土層,豎向承載力2035 kN。增設(shè)的基礎(chǔ)梁尺寸為500 mm×800 mm,與2根基樁連接形成一個(gè)整體,增強(qiáng)樁基承載力。實(shí)際加固施工時(shí)進(jìn)行基樁開挖及澆筑施工,再澆筑增設(shè)的基礎(chǔ)梁。

3.2.3 加固效果

為驗(yàn)證樁基加固效果,采用盈建科軟件計(jì)算樁基承載力,結(jié)果顯示,問題樁基的豎向承載力由原來的3538 kN增大至5573 kN,高出設(shè)計(jì)值4500 kN約23.8%,滿足實(shí)際承載力要求,效果可靠。采用補(bǔ)樁加固法施工工期共花費(fèi)34 d(施工20 d+養(yǎng)護(hù)14 d),人工4人。如果采取微型灌注樁法或微型鋼管樁法進(jìn)行加固處理,施工工期需54 d(施工15 d+養(yǎng)護(hù)14 d+荷載試驗(yàn)25 d),人工10人。對(duì)比可知,應(yīng)用補(bǔ)樁加固法綜合節(jié)省工期20 d,節(jié)約人工6人,折合費(fèi)用約7.8萬元。

4 結(jié)束語

素混凝土樁在淤泥地基中有良好的適用性,但要注意控制樁基澆筑質(zhì)量,防止因樁底混凝離析而導(dǎo)致承載力不足。若出現(xiàn)承載力不足問題,需結(jié)合實(shí)際情況合理選擇加固方法,有效處理,避免影響后續(xù)工程安全。只有充分做好樁基施工,提高質(zhì)量,才能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。