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关于预应力混凝士管桩在软士地基中顶推纠偏的探索

2015-12-15 10:16:58 安装信息网

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作者:郑晓敏

1  I程概况

    花桥商务城F地块酒店公寓工程位于花桥国际商务城先导核心区,主楼部位采用PHC-600( 130) A-C80-12,12,12,11,其单桩竖向承载力特征值为2 500 kN,裙房

部位桩型采用PHC-600( 130) B-C80-12,12,1 1,其单桩竖向承载力特征值为700 kN。基坑开挖时由于挖土顺序不正确,导致基坑边坡失稳,使基坑围护桩产生了较大侧向位

移,基坑土产生侧向偏移造成主楼大多数预应力管桩出现倾斜和偏移。现场检测发现,共有1 16根管桩发生偏移,管桩的最大偏移量超过1500 mm,远远超过规范允许的范围。项目部对出现桩位偏移较大区域中的所有工程桩进行了低应变检测,低应变检测结果为:27根为Ⅱ类桩,89根为Ⅲ类桩。这些桩均在深度11 - 12 m之间出现缺陷或异常问题,在第1和第2节桩身之间发生倾斜和偏移。

2  处理方案分析、评估及选定

2.1方案分析

    由于本工程工期比较短,需要采用既缩短施工工期又要最大程度上节约投资的补救方法,通过对静压桩补桩、混凝土灌注桩补桩、推顶法纠偏等3种形式在经济投入、工期、施工难易程度等方面进行综合比较,推顶法纠正偏位较其他2种方案无论是在可行性、经济投入、工期等方面都占有明显的优势,是切实可行的。为了充分验证该方案可行性,与会人员达成共识,在大范围施工前,首先挑选其中偏位比较严重的3根桩作为试桩,对其进行纠偏处理,并检测其是否达到预期的效果。

2.2方案选定

    管桩纠偏能否顺利实施的关键因素为旧:

    1)管桩有较好的桩身质量和桩身强度,且管径不宜小于500 mm。

    2)管桩的缺陷部位仅在第1节桩身范围以内,且桩身未出现明显的断裂。

    3)管桩的焊接质量有一定的保证。

    4)施工场地能提供纠偏的反力结构。

    本工程的管桩桩身质量较好,根据小应变检测结果,偏斜管桩的缺陷部位一般在11.50 m左右,普遍位于第1节桩接头部位,且通过摄像头观测未发现明显的裂缝,具备进行纠偏的大部分条件。 根据方案对3根试桩进行纠偏处理,采用比原混凝土强度高一级的混凝土进行填芯,并作试件留置。对顶推过程做用时记录,对填芯过程进行实时监控,对砂石回填做到分层压实以提高密实度。一段时间后对处理过的桩进行静载试验,并将预先留置的试件送检测中心进行检测,检测数据表明,结果是符合设计要求的,因此选用顶推法是可行的。根据纠偏过程中的影像资料、时间记录以及承载力试验结果等数据,项目部制订了相应的施工工艺,以便于进行大面积的纠偏处理。

3  管桩偏位处理施工工艺

3.1施工前的准备工作

    管桩偏位主要是由于原有的基坑围护桩过短未进入粉土层,只到达淤泥土层,基坑产生了偏移,导致基础桩产生偏位,根据地质报告和现场开挖情况得知现场土质很差,土层含水率很高,土层稳定性差。因此在施工前提前对基坑进行降水处理,在对已开挖的地方设置井点降水以降低水位,管桩偏位主要是基坑开挖后由于基坑边坡失稳,使基坑围护桩产生了较大侧向位移,为了防止纠偏后桩基再次出现偏移,应先对基坑周围采用西600 mm围护桩进行加固处理,桩长超过原有的围护桩,并增加了支撑。

3.2管桩内清孔检测

    施工前先对桩身内侧进行清孔。桩身清孔采用高压水枪进行冲水取土,清孑L深度为超过第1节桩长3-5m,为纠偏测量做好准备,桩外侧混凝土碎块采用钻机清孔,清孔不宜过大,应避免钻机对桩身质量的破坏。对管桩桩身质量进行小应变检测,并通过摄像头观测检查是否有明显的裂缝及偏斜管桩的缺陷部位。若缺陷部位位于第1节桩接头部位,就可以进行纠偏。

    若管桩桩身质量存在明显的裂缝,则进行补桩处理,然后测量倾斜度。测量倾斜度采用吊锤法,用测绳将吊锤吊入桩孔检测3-5m范围内管桩的倾斜情况,并计算倾斜度。偏位根据桩的定位尺寸图,用经纬仪、钢尺测量X、y方向的偏差,做好记录。

3.3纠偏反力结构安装加固

    由于混凝土垫层将作为顶推千斤顶的支撑反力结构,千斤顶的支撑反力结构在管桩纠偏中起重要作用,但工程地质较差,直接在原土上浇混凝土垫层,垫层受力可能会滑移,因此项目部对混凝土垫层进行了加固处理,混凝土强度等级提高为C25,每隔Im增设深500 mm、宽300 mm的凹槽,增加抗滑力,同时也方便纠偏时定位。若离基坑或已施工结构近时,可利用边坡土加固及已建结构作为反力支撑结构。

3.4设置纠偏定位导向槽、桩侧土压力卸载

    先在垫层上弹线确定基坑纠正后的位置,在偏位桩与纠正位置间用开槽机在垫层上开1个导向槽,深度为穿过混凝土垫层。

    在导向槽侧用钻机(或高压水枪)冲水取土,孔的深度根据偏位桩的深度确定,宽度宜为600 mm,同时排浆清除桩身前侧的土体,用较小的水平推力使桩复位。对于浅部混凝土碎块采用人工钻机清孔,在施工过程中要控制清孔范围,防止出现清孑L过大,施工机械对原有的桩身质量造成破坏。

3.5纠偏直线度检测

    直线度检测是顶推能否顺利进行的关键,若直线度不合格,则顶推会将桩损坏,因此通过检查上下桩身是否贯通(直线度)以确定能否进行顶推。若直线度检测达不到顶推要求,则需对桩进行加固。一般采用内插导向管法加以解决,由于导向管比桩孔略小,因此顶推时导向管为受力状态(图1)。

3.6项推施工

3.6.1确定桩顶水平承载力

    千斤顶就位前应对桩基进行桩顶水平承载力设计值的确定,当顶推力小于桩顶水平承载力时,则顶推对桩身无影响。根据《建筑桩基技术规范》( JCJ 94-2008)相关规定,当缺少单桩水平静载试验资料时,可以按照式(1)估算预制桩单桩水平承载力特征值:

  式中:a-桩的水平变形系数,对于软黏土,可取 ,   EI-桩身的抗弯刚度,财于钢筋混凝土桩,,其中E。为混凝土弹性模量,Io为桩身换算截面惯性矩,圆形截面为; 

 桩顶允许水平位移;

 桩顶水平位移系数。

  因此根据计算,采用小于Rh的水平推力对管桩的桩身是安全的。

3.6.2顶推施工过程

    采用千斤顶进行顶推,在顶推过程中千斤顶的作用力应均匀,在顶推过程中严格控制顶推速率,防止由于速度过快使桩身断裂=在桩的另一侧用千斤顶顶推移位,通过若于个行程将管桩推至复位,速率控制在每分钟10个行程,用高压注浆管贴紧桩身冲孔,深至持力层,借千斤顶初步推桩移位,要严格控制推挤桩顶移位的速率,以2 -5 cn,/h为宜,完成总偏移量的1/2时停30 - 60 min,保持用高压注浆管扩孔,第2次将桩顶推至复位。施]:开始后、过程中、结束时对桩身做3次垂直度测量,在垂直度达到设计允许偏差(  111 000)后停止顶推,使得桩身朝着预定的方向纠正,并避免对原有的桩产生破坏作用=若另一方向仍有轴线误差,则在该方向重复}二述顶推过程(图2)。

  

3.7骨料填充

    管桩纠偏到位经检测达到要求后,进行临时固定并稳定,然后在桩侧的孑L穴内,四周均匀地分层灌入5 - 25 mm的碎石以及细砂,每层振捣密实,并检测垂直度。同时对处理完成的回填层现场抽检进行密实度试验,检测数据是否达到要求。

3.8桩内填芯

    垂直度检测合格后,清洗桩管,然后通过吊机在管桩内下钢筋笼,在断裂位置增加加强钢筋,根据桩身实际完整性、垂直度,确定钢筋笼长度,并在钢筋笼底部焊接厚5 mm簿钢板托板,桩内浇筑高级配微膨胀混凝土,振捣密实。填芯前再次清洗桩管,然后通过吊机在管桩内下钢筋笼,主筋为64 20 mm,在断裂部位上下1.50 m范围内另加6咖20 mm加强钢筋(图3)。

3.9桩偏位复测

    在纠偏结束后,采用吊锤结合经纬仪对最终纠偏完成的桩进行偏位测量,并用全站仪检测轴线是否达到规范允许的要求。

3.10成品保护

    在经纠偏处理后的管桩周围设立围护保护,实时对基坑围护进行监测。

4  实际效果

    现场共有1 16根桩产生偏移,纠偏后114根桩在偏差及承载力方面达到了规范及设计的要求。纠偏成功率达到了98%,基坑未发现明显的偏移,土层未发生变化。通过静载荷、高应变及低应变检测结果显示,纠偏加固后的管桩桩身承载力和结构强度均满足要求,可正常使用,2根不合格桩主要是由于直线度检测超过了要求,管桩的缺陷部位超过了第1节桩身范围,承载力达不到要求,后经补桩处理达到要求。

5  结语

在长江三角洲冲积平原软土地基,土层含水率很高、土层稳定性差,管桩容易在基坑边坡失稳作用下友生偏位,只要经检查管桩有较好的桩身质量和桩身强度,管径不小于500 mm,且管桩的缺陷部位仅在第1节桩身范围以内,桩身未出现明显的断裂,就可按本施工工艺进行纠偏,既可以节约资金,又保证桩基质量,可为今后出现类似情况的工程提供参考。

6摘要:

在软土地基条件下,由于打桩流程、压机塌陷、基坑围护不到位、挖土顺序不正确等原因,很容易造成预应力混凝土管桩的倾斜。在综合考虑倾斜管桩的桩身质量及当地土质条件后,通过对预应力混凝土管桩采用顶推纠偏法进行处理,不仅大大降低了工程成本,而且加快了施工进度,具有良好的社会效益和经济效益。

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