缺陷管樁的樁基處理技術(shù)

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某大廈工程是一項(xiàng)地下兩層，地上雙塔32層高層建筑工程。原施工單位已施工完成基坑支護(hù)、土方開(kāi)挖和管樁樁基工程，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖基坑底深度平均10 m;地層分布為人工填土層、沖洪積層、坡積層、殘積層和基巖?，F(xiàn)基坑底標(biāo)高為-8。4 m~-12。06 m，屬于粉土和粉質(zhì)黏土層。共施工758條，均先鉆直徑450 mm深18 m的孔引孔，再壓入C80直徑500 mm預(yù)應(yīng)力管樁，設(shè)計(jì)要求施工壓力為17MPa。存在的問(wèn)題:①有71條樁樁身出現(xiàn)較大的縱向裂縫，裂縫最長(zhǎng)的達(dá)4。5 m，最寬處有65 mm;②部分樁施工壓力未達(dá)到設(shè)計(jì)要求;③有部分樁的樁底高于引孔底標(biāo)高，出現(xiàn)懸樁現(xiàn)象，最大懸空值為2。3 m;④部分樁有微細(xì)水平裂縫。
樁基處理方案：

調(diào)整后的建筑方案采用通過(guò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層盡量利用原設(shè)計(jì)方案的地下室位置和核心筒位置，以減少樁基處理和補(bǔ)樁的數(shù)量。有關(guān)單位的專家對(duì)前靜壓管樁質(zhì)量情況進(jìn)行了分析，認(rèn)為主要由3個(gè)原因造成:①該區(qū)土質(zhì)較好，壓樁時(shí)樁周的摩擦力較大，因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察樁身破壞的情況判斷，在壓樁過(guò)程中有可能是夾具部位受力過(guò)大而造成樁身局部破壞;②在采用引孔壓樁法施工過(guò)程中，由于樁位偏移使土層對(duì)樁的側(cè)向約束力不夠而造成樁身局部破壞;③管樁局部砼標(biāo)號(hào)不足。根據(jù)場(chǎng)地的工程地質(zhì)勘察報(bào)告并考慮工地的現(xiàn)狀，提出了兩個(gè)初步方案。

1　局部位置補(bǔ)樁基礎(chǔ)方案

根據(jù)調(diào)整后的建筑方案，對(duì)需使用的現(xiàn)有樁基作加強(qiáng)處理，在此基礎(chǔ)上采用靜載試樁的方法來(lái)檢查樁的承載力作為設(shè)計(jì)依據(jù)，具體做法:①樁端有封鋼板的樁，要在樁邊引壓力注漿孔至樁尖以下0。2 m處注入水泥漿加固樁端土體，填充因樁體上浮而引起的樁尖底部空隙;②未受損樁(即樁身無(wú)裂縫的管樁)，先吹洗干凈樁孔中的積土，然后封填C40砼，同時(shí)預(yù)留直徑50 mm注漿孔至孔底，待砼有一定強(qiáng)度之后再高壓注入水泥漿加固樁端土體;③已受損的樁(包括懸樁)，清孔后于樁芯置入強(qiáng)度等級(jí)為Q345的直徑180 mm厚6 mm無(wú)縫鋼管，內(nèi)填C50細(xì)石砼并預(yù)留注漿孔，采用高壓注漿的辦法加固樁端土體及封填鋼管與樁壁間的空隙。經(jīng)處理后，樁的承載力標(biāo)準(zhǔn)值預(yù)計(jì)可達(dá)2 000 kN。

2　復(fù)合地基上的獨(dú)立基礎(chǔ)或片筏基礎(chǔ)方案

根據(jù)調(diào)整后的建筑方案，把高層建筑范圍內(nèi)的樁基與地基土視為復(fù)合地基，再根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)及荷載情況相應(yīng)選擇獨(dú)立基礎(chǔ)或片筏基礎(chǔ)。具體做法:①對(duì)受損的樁作注漿處理，其它未受損的樁不作處理，然后在建筑物基底范圍內(nèi)填4∶6石粉碎石，加8%的325#水泥，厚1 m，并用單擊夯擊能≥4 000 kN·m-1振動(dòng)分層壓實(shí)[2];②處理后選擇有代表性的若干點(diǎn)做大型壓板試驗(yàn)。

上述兩個(gè)方案經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)算是可行的，但從經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)看，第一方案明顯優(yōu)于第二方案。綜合各方意見(jiàn)，建議采用第一方案在局部位置進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

樁基處理方案的實(shí)施：

完成新的建筑方案設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)人員確定了哪些樁要處理，哪些樁不考慮其承載作用而不需處理。針對(duì)管樁樁基缺陷類型的不同，確定實(shí)施處理方案如下。

(1)有缺陷類型的樁進(jìn)行清孔、洗孔，進(jìn)一步全面判斷樁缺陷的情況。①清孔:將樁孔內(nèi)的土清除干凈，同時(shí)探明樁端是否放置了鋼板樁尖。②洗孔:鉆孔至預(yù)定深度后，提升鉆桿至地面，插入直徑48mm鋼管做溢出口，下端焊接成“U”形管，其一端與直徑48 mm鋼管相連，另一端與風(fēng)管相連，開(kāi)動(dòng)空壓機(jī)送入0。1~0。4 MPa壓縮空氣，形成負(fù)氣壓，清空樁中泥土，直至孔中流出清水，才進(jìn)入下一道工序。

(2)樁尖無(wú)鋼板的未受損樁(包括懸樁)的處理工序:清孔—孔況檢查驗(yàn)收—安裝壓漿管—灌注樁身砼—待砼達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行壓漿—待漿液達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行二次壓漿。清孔后在樁孔內(nèi)預(yù)插一根直徑25 mm壓漿管至孔底，然后封填C40細(xì)石砼，用振動(dòng)棒或竹桿搗實(shí)。壓漿管底端用防水膠套封口，注漿壓力為5~8 MPa，水泥漿采用普通425#硅酸鹽水泥，水灰比0。4。待砼達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行壓力注漿。

 (3)樁尖有鋼板的未受損樁的處理工序:清孔—孔況檢查驗(yàn)收—灌注樁身砼—鉆孔機(jī)定位—引孔成孔—引孔孔況檢查驗(yàn)收—安裝壓漿管—壓漿—待漿液達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行二次壓漿。對(duì)于樁頭有封鋼板的樁，清孔后，樁孔內(nèi)灌注C40砼，并先將樁外邊引二個(gè)壓力灌漿孔至樁尖以下設(shè)計(jì)要求的深度。引孔采用XY_100型鉆機(jī)，成孔直徑75 mm，預(yù)埋一壓漿管，待預(yù)埋管側(cè)水泥漿漿液達(dá)一定強(qiáng)度后，壓入水泥漿加固樁端土體或填充因樁體上浮而引起的樁身空隙，注漿壓力5~8 MPa，漿液采用水灰比0。4水泥凈漿，普通硅酸鹽425#水泥。

 (4)樁尖無(wú)鋼板的破損樁(包括懸樁)的處理工序:清孔—孔況檢查驗(yàn)收—預(yù)制鋼管砼柱安裝—鋼管外周邊注漿管安裝—注漿—樁底壓漿—待漿液達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行二次壓漿。具體的施工方法:①通過(guò)清孔，準(zhǔn)確地測(cè)定實(shí)際樁長(zhǎng)(鋼管上口應(yīng)比樁口高5 cm，以防水溢入管內(nèi))，鋼管不夠長(zhǎng)時(shí)，其接長(zhǎng)部分應(yīng)置于樁下部;②壓漿管底部外露長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)樁底土質(zhì)情況決定，如軟土?xí)r取軟土深，懸樁時(shí)取樁身實(shí)測(cè)值，全長(zhǎng)均勻布孔。為保證不因加工或吊立時(shí)受損，壓漿管在鋼管底部處采用外接頭連接;③鋼管柱安裝前應(yīng)清孔至樁底，清孔后停留時(shí)間不可過(guò)久，以免泥土上涌。安裝時(shí)，中心點(diǎn)控制采用下部以預(yù)先環(huán)焊好的4根?6~8的短鋼筋限

位自控。鋼管就位后應(yīng)采取措施防止泥砂落入樁壁與鋼管間隙;④鋼管就位后，樁壁與鋼管間可以立即注漿，水泥漿水灰比按0。4調(diào)制。注漿膠管應(yīng)直插樁底，待注漿到一定高度，再隨注漿上升速度緩緩拔管，直至樁頂溢出同色、同稠度、無(wú)泥質(zhì)水泥漿后，再全部拔出;⑤砼澆注，砼為C50，塌落度10~12 cm，每次澆注高度為1。2 m，當(dāng)插入式振動(dòng)棒夠長(zhǎng)時(shí)，用振動(dòng)棒振搗，夠不著的底部可用插桿振搗;⑥待管樁內(nèi)水泥漿養(yǎng)護(hù)3 d左右即可進(jìn)行樁底壓力注漿。

(5)樁尖有鋼板的受損樁的處理工序:清孔—

孔況檢查驗(yàn)收—預(yù)制鋼管砼樁芯安裝—鋼管外周邊注漿管安裝—注漿—鉆孔機(jī)定位引孔—引孔成孔—引孔孔況檢查驗(yàn)收—安裝壓漿管—壓漿—待漿液達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行二次壓漿。

對(duì)于樁端有鋼板封口的樁，要在樁邊用鉆孔鉆機(jī)引壓力灌漿孔至樁端以下0。2 m注入水泥漿加固樁端土體，填充因樁體上浮而引起的空隙。

施工監(jiān)控中應(yīng)注意的事項(xiàng)

(1)樁底土注漿時(shí)，水泥漿經(jīng)常壓入鄰近已清孔而尚未灌注砼的樁芯內(nèi)。應(yīng)注意做到成片清孔，成片注漿，特別是一些重要受力樁更應(yīng)注意。若有部分樁芯已注入了水泥漿，對(duì)未受損樁(好樁)則用高壓水沖洗，清除上部的浮漿后，對(duì)已結(jié)硬的水泥漿可不用清理，即可灌注砼;對(duì)受損樁，則必須用鉆機(jī)清除水泥漿后再行施工。

(2)在首批樁成孔注漿的過(guò)程中，由于注漿壓力較大，致使?jié){液擴(kuò)散范圍過(guò)大而造成注漿時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，水泥用量過(guò)多及影響其它未注漿樁的注漿效果，也影響相鄰樁的清洗，為此經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)注漿提出改進(jìn)方法:①水灰比:第一槽水泥漿(3包水泥)水灰比為0。55，之后水灰比為0。45;②水泥漿壓注壓力及控制:正常情況下，壓漿壓力經(jīng)由上升、下降再隨壓漿量增加而逐漸上升，當(dāng)持續(xù)上升到8MPa時(shí)，穩(wěn)定5 min，如壓力值無(wú)明顯下降，該樁的壓漿即可結(jié)束。如開(kāi)始?jí)簼{后，壓力經(jīng)由上升、下降而穩(wěn)定在較低壓力值時(shí)，可壓漿6包后，暫停40min至1。5 h，恢復(fù)壓注6包水泥，若壓力達(dá)到5MPa，則符合要求。若恢復(fù)壓漿6包后，壓力小于5MPa，則應(yīng)繼續(xù)壓注3包。若壓力達(dá)到4 MPa，即可結(jié)束注漿。若恢復(fù)壓漿9包后，壓力小于4 MPa，則應(yīng)再壓注3包，壓力達(dá)到3 MPa，即可停止。若恢復(fù)壓漿12包，壓力達(dá)不到3 MPa，則應(yīng)再加壓3包后結(jié)束注漿;③清孔時(shí)，若某些樁孔有軟土層或懸樁H值較大時(shí)，其水泥用量應(yīng)適當(dāng)增加。