某商住樓地下結(jié)構(gòu)施工缺陷樁處理方案研究

某商住樓地下結(jié)構(gòu)施工缺陷樁處理方案研究

一層住宅位于地下兩層和地上32層之間，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和墻式結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)為大型人工挖孔樁,C20混凝土,樁徑1.2～3m,樁長33m,樁端進(jìn)入微風(fēng)化巖層,單樁設(shè)計(jì)承載力7000～28000kN。樁基施工過程中,少數(shù)有小缺陷的樁在主體結(jié)構(gòu)施工前已修補(bǔ)處理。工程主體施工到16層時(shí)發(fā)現(xiàn)最后一根樁樁頂以下19～23m段有缺陷。后經(jīng)鉆孔抽芯檢查確認(rèn),該樁在樁頂以下19.48～23.70m段樁身混凝土呈松散狀態(tài)。1基礎(chǔ)薄弱樁的加固方案建議缺陷樁的樁徑為2.2m,樁頂標(biāo)高-9.900m,樁長33m,設(shè)計(jì)承載力23700kN。經(jīng)對(duì)各種處理方案分析比較后,先試用較易施工的壓力灌漿法處理。水泥漿的水灰比為0.8～1.4,灌漿壓力2.0～7.0MPa。灌漿后樁身混凝土抽芯檢查發(fā)現(xiàn),原缺陷處混凝土膠結(jié)仍較差,其抗壓強(qiáng)度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)進(jìn)一步分析研究后,考慮換用補(bǔ)樁托換加固法。補(bǔ)樁有補(bǔ)大直徑樁和補(bǔ)小直徑樁兩種方案。(1)補(bǔ)大直徑樁方案施工時(shí)對(duì)原人工挖孔樁周邊的摩阻力削弱較大,由于原樁已承受了1/2～1/3的上部設(shè)計(jì)荷載,所以存在較大的施工風(fēng)險(xiǎn)。另由于缺陷樁所處的地下室高度較小,無法使用機(jī)械施工大直徑樁,所以不宜采用。(2)補(bǔ)小直徑樁方案施工時(shí)對(duì)原人工挖孔樁周邊的摩阻力削弱較小,比較安全;其所用的機(jī)械高度較小,可在地下室內(nèi)使用,考慮采用。2樁的補(bǔ)充承載力因原人工挖孔樁樁身缺陷處的混凝土低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度,缺陷樁需補(bǔ)充承載力約10000kN。根據(jù)缺陷樁與柱、墻的現(xiàn)場實(shí)際位置,采用16根200mm預(yù)應(yīng)力鋼管灌注樁,結(jié)合錨筋式承臺(tái)對(duì)缺陷樁進(jìn)行托換加固,見圖1、2。2.12基承臺(tái)周邊樁身深度采用外徑168mm、壁厚7～8mm的鋼管,樁身注漿強(qiáng)度等級(jí)為C20,注漿后的樁徑為200mm。單樁設(shè)計(jì)承載力為700kN。16根樁沿原樁基承臺(tái)周邊布置,間距740mm。樁端深度除滿足超過缺陷樁身松散截面2m的條件外,還應(yīng)滿足以下兩條件之一:(1)樁端進(jìn)入中～微風(fēng)化巖層≥2m;(2)當(dāng)巖層為中～微～強(qiáng)風(fēng)化互換層時(shí),樁端累計(jì)進(jìn)入中～微風(fēng)化巖層厚度≥2m和累計(jì)進(jìn)入巖層≥6m,及樁端應(yīng)位于中～微風(fēng)化巖層內(nèi)。預(yù)計(jì)樁長在27m左右。2.2上部結(jié)構(gòu)承臺(tái)通過增設(shè)錨筋和應(yīng)用混凝土界面處理技術(shù),將原樁基承臺(tái)的周邊加大,使新增加的16根鋼管樁與原人工挖孔樁共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載。承臺(tái)的高度由原1500mm增大為1800mm,承臺(tái)平面尺寸由原2800mm×2800mm增大為4400mm×4400mm,采用C45混凝土(加膨脹劑)。在每根鋼管樁樁頂處預(yù)留300mm×300mm的孔洞及4根直徑28mm鋼筋,用以對(duì)鋼管樁施加預(yù)壓力。2.3靜載試驗(yàn)設(shè)計(jì)使用油壓千斤頂對(duì)鋼管樁施加預(yù)壓力。選3根鋼管樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)(預(yù)壓力為單樁設(shè)計(jì)承載力的1.5倍),其余鋼管樁均以700kN的預(yù)壓力進(jìn)行預(yù)壓。3施工指南3.1修補(bǔ)混凝土底板鑿開地下室混凝土底板→施工鋼管樁→開挖土方→施工錨筋式承臺(tái)→預(yù)壓鋼管樁及穩(wěn)壓封錨→修補(bǔ)地下室混凝土底板防水層→修補(bǔ)地下室混凝土底板鑿開處的鋼筋及混凝土。3.2管道管道的施工3.2.1孔至微風(fēng)化儲(chǔ)層鉆機(jī)就位→泥漿護(hù)壁鉆孔→取芯確定已鉆孔至微風(fēng)化巖層→第一次清孔→放下鋼管→割除多余鋼管→下注漿管→第二次清孔→壓力注漿→下碎石→用注漿管搗壓碎石。3.2.2錨索鋼管樁、樁錨內(nèi)安裝(1)確定鋼管樁位,砌泥漿池。(2)用XY200型鉆機(jī)在泥漿護(hù)壁條件下鉆擴(kuò)成200孔。每放下一根鉆桿后,要上下提升兩次。鉆過強(qiáng)風(fēng)化巖層后,用取芯管取出預(yù)定長度的巖芯,經(jīng)驗(yàn)收合格后分段放下168鋼管。(3)設(shè)計(jì)鋼管樁長約27m,因有10根鋼管樁位于地下室內(nèi)部,受地下室高度的限制需將鋼管分成多段(每段約3m長)。利用鉆機(jī)支架將第一段(底部段)鋼管吊放入鉆孔內(nèi)后,在孔口處用夾具夾住鋼管口。再吊起第二段鋼管,用鋼制外套管(180×6mm)焊接上下兩段鋼管。接著再將第二段鋼管放入鉆孔內(nèi)。重復(fù)以上操作,直至鋼管放到孔底。用吊錘擊打鋼管至微風(fēng)化巖面上,吊線檢查鋼管的垂直度(垂直度偏差應(yīng)控制在1%以內(nèi))。每根鋼管樁在底部段鋼管上開3排(12條)槽孔,以利于注漿時(shí)水泥漿從底部向上擠排出護(hù)壁泥漿。上部各段鋼管的兩側(cè)每隔500mm對(duì)稱開設(shè)40圓孔,也用于排擠泥漿。(4)把直徑25mm注漿管下到鋼管底部,接泵清孔,然后注水泥漿(采用強(qiáng)度等級(jí)42.5普通水泥,水灰比0.5～0.65),直至樁孔口出現(xiàn)純水泥漿為止。用桶向鋼管內(nèi)分層放下20～40mm碎石,下石應(yīng)緩慢,以防堵管。用注漿管的硬端頭分層壓實(shí)碎石。3.3錨式擴(kuò)張臺(tái)施工3.3.1土界面錨筋混凝土澆筑挖舊承臺(tái)側(cè)面土方→鑿毛舊承臺(tái)側(cè)面混凝土界面→鉆錨筋孔→清孔→用TN膠錨固錨筋→新加大承臺(tái)的模板、鋼筋制作及安裝→鋼管樁預(yù)留孔支?！鷿仓炷痢B(yǎng)護(hù)。3.3.2錨筋、混凝土(1)人工挖舊承臺(tái)側(cè)面土方,抽水。(2)用風(fēng)鎬鑿毛舊承臺(tái)側(cè)面混凝土界面,深度10～20mm。(3)用鑿巖機(jī)鉆錨筋孔,孔深不小于450mm。(4)認(rèn)真清孔,錨筋孔內(nèi)不得有積水、灰塵。(5)每個(gè)錨筋孔內(nèi)設(shè)216錨筋,錨固時(shí)孔內(nèi)應(yīng)灌滿TN膠,使錨筋與孔壁粘結(jié)牢固。TN膠的制作要嚴(yán)格按規(guī)定比例配料,攪拌均勻。(6)用磚砌筑新加大承臺(tái)邊模。(7)按設(shè)計(jì)要求分層安放、綁扎鋼筋。(8)用細(xì)孔鋼絲網(wǎng)及鋼筋骨架在每根鋼管樁頂圍成上口300mm×300mm、下口380mm×380mm的預(yù)留孔籠(作預(yù)壓樁用),在每個(gè)樁位預(yù)埋428鋼筋(安裝反力架用)。(9)清洗舊承臺(tái)側(cè)面,用LB界面處理劑做舊混凝土界面處理。(10)澆筑新承臺(tái)混凝土并養(yǎng)護(hù)。3.4對(duì)管道樁進(jìn)行壓力和密封3.4.1施工過程安裝反力架千斤頂→預(yù)壓鋼管樁→穩(wěn)壓到規(guī)定值→測量樁的變形量→穩(wěn)壓到700kN→澆筑混凝土封樁。3.4.2鋼管樁的預(yù)壓及加載(1)在鋼管樁頂安裝反力架,反力架應(yīng)垂直并與每個(gè)樁位預(yù)埋的428鋼筋焊牢。反力架上設(shè)置1臺(tái)100t千斤頂。(2)待新承臺(tái)混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)30MPa后,對(duì)16根鋼管樁逐根預(yù)壓,除抽出3根樁以700kN×1.5=1050kN預(yù)壓外,其余13根樁均以700kN預(yù)壓。每根樁分7次加載,每次100kN(150kN)。同時(shí)測量樁的變形量,最大變形量在700kN時(shí),不超過15mm;在1050kN時(shí),不超過20mm。壓樁時(shí)應(yīng)做記錄。(3)完成每根樁的預(yù)壓后,將樁穩(wěn)壓到700kN并在預(yù)留孔內(nèi)澆筑混凝土,1d后取下千斤頂,拆除反力架。待所有樁預(yù)壓完后焊接樁頂封樁鋼筋,澆筑封樁混凝土。3.5水泥砂漿防水層防水層施工由于補(bǔ)樁施工破壞了舊樁周邊及地下室底板的防水層,所以應(yīng)在新承臺(tái)周