某商住樓地下結構施工缺陷樁處理方案研究

某商住樓地下結構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，采用鋼筋混凝土結構和墻式結構。基礎為大型人工挖孔樁,C20混凝土,樁徑1.2～3m,樁長33m,樁端進入微風化巖層,單樁設計承載力7000～28000kN。樁基施工過程中,少數(shù)有小缺陷的樁在主體結構施工前已修補處理。工程主體施工到16層時發(fā)現(xiàn)最后一根樁樁頂以下19～23m段有缺陷。后經鉆孔抽芯檢查確認,該樁在樁頂以下19.48～23.70m段樁身混凝土呈松散狀態(tài)。1基礎薄弱樁的加固方案建議缺陷樁的樁徑為2.2m,樁頂標高-9.900m,樁長33m,設計承載力23700kN。經對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仍較差,其抗壓強度未能達到設計要求。經進一步分析研究后,考慮換用補樁托換加固法。補樁有補大直徑樁和補小直徑樁兩種方案。(1)補大直徑樁方案施工時對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的上部設計荷載,所以存在較大的施工風險。另由于缺陷樁所處的地下室高度較小,無法使用機械施工大直徑樁,所以不宜采用。(2)補小直徑樁方案施工時對原人工挖孔樁周邊的摩阻力削弱較小,比較安全;其所用的機械高度較小,可在地下室內使用,考慮采用。2樁的補充承載力因原人工挖孔樁樁身缺陷處的混凝土低于設計強度,缺陷樁需補充承載力約10000kN。根據(jù)缺陷樁與柱、墻的現(xiàn)場實際位置,采用16根200mm預應力鋼管灌注樁,結合錨筋式承臺對缺陷樁進行托換加固,見圖1、2。2.12基承臺周邊樁身深度采用外徑168mm、壁厚7～8mm的鋼管,樁身注漿強度等級為C20,注漿后的樁徑為200mm。單樁設計承載力為700kN。16根樁沿原樁基承臺周邊布置,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,還應滿足以下兩條件之一:(1)樁端進入中～微風化巖層≥2m;(2)當巖層為中～微～強風化互換層時,樁端累計進入中～微風化巖層厚度≥2m和累計進入巖層≥6m,及樁端應位于中～微風化巖層內。預計樁長在27m左右。2.2上部結構承臺通過增設錨筋和應用混凝土界面處理技術,將原樁基承臺的周邊加大,使新增加的16根鋼管樁與原人工挖孔樁共同承擔上部結構傳來的荷載。承臺的高度由原1500mm增大為1800mm,承臺平面尺寸由原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留300mm×300mm的孔洞及4根直徑28mm鋼筋,用以對鋼管樁施加預壓力。2.3靜載試驗設計使用油壓千斤頂對鋼管樁施加預壓力。選3根鋼管樁進行靜載試驗(預壓力為單樁設計承載力的1.5倍),其余鋼管樁均以700kN的預壓力進行預壓。3施工指南3.1修補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→預壓鋼管樁及穩(wěn)壓封錨→修補地下室混凝土底板防水層→修補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孔至微風化儲層鉆機就位→泥漿護壁鉆孔→取芯確定已鉆孔至微風化巖層→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、樁錨內安裝(1)確定鋼管樁位,砌泥漿池。(2)用XY200型鉆機在泥漿護壁條件下鉆擴成200孔。每放下一根鉆桿后,要上下提升兩次。鉆過強風化巖層后,用取芯管取出預定長度的巖芯,經驗收合格后分段放下168鋼管。(3)設計鋼管樁長約27m,因有10根鋼管樁位于地下室內部,受地下室高度的限制需將鋼管分成多段(每段約3m長)。利用鉆機支架將第一段(底部段)鋼管吊放入鉆孔內后,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。重復以上操作,直至鋼管放到孔底。用吊錘擊打鋼管至微風化巖面上,吊線檢查鋼管的垂直度(垂直度偏差應控制在1%以內)。每根鋼管樁在底部段鋼管上開3排(12條)槽孔,以利于注漿時水泥漿從底部向上擠排出護壁泥漿。上部各段鋼管的兩側每隔500mm對稱開設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(采用強度等級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。用桶向鋼管內分層放下20～40mm碎石,下石應緩慢,以防堵管。用注漿管的硬端頭分層壓實碎石。3.3錨式擴張臺施工3.3.1土界面錨筋混凝土澆筑挖舊承臺側面土方→鑿毛舊承臺側面混凝土界面→鉆錨筋孔→清孔→用TN膠錨固錨筋→新加大承臺的模板、鋼筋制作及安裝→鋼管樁預留孔支?！鷿仓炷痢B(yǎng)護。3.3.2錨筋、混凝土(1)人工挖舊承臺側面土方,抽水。(2)用風鎬鑿毛舊承臺側面混凝土界面,深度10～20mm。(3)用鑿巖機鉆錨筋孔,孔深不小于450mm。(4)認真清孔,錨筋孔內不得有積水、灰塵。(5)每個錨筋孔內設216錨筋,錨固時孔內應灌滿TN膠,使錨筋與孔壁粘結牢固。TN膠的制作要嚴格按規(guī)定比例配料,攪拌均勻。(6)用磚砌筑新加大承臺邊模。(7)按設計要求分層安放、綁扎鋼筋。(8)用細孔鋼絲網(wǎng)及鋼筋骨架在每根鋼管樁頂圍成上口300mm×300mm、下口380mm×380mm的預留孔籠(作預壓樁用),在每個樁位預埋428鋼筋(安裝反力架用)。(9)清洗舊承臺側面,用LB界面處理劑做舊混凝土界面處理。(10)澆筑新承臺混凝土并養(yǎng)護。3.4對管道樁進行壓力和密封3.4.1施工過程安裝反力架千斤頂→預壓鋼管樁→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鋼管樁的預壓及加載(1)在鋼管樁頂安裝反力架,反力架應垂直并與每個樁位預埋的428鋼筋焊牢。反力架上設置1臺100t千斤頂。(2)待新承臺混凝土抗壓強度達30MPa后,對16根鋼管樁逐根預壓,除抽出3根樁以700kN×1.5=1050kN預壓外,其余13根樁均以700kN預壓。每根樁分7次加載,每次100kN(150kN)。同時測量樁的變形量,最大變形量在700kN時,不超過15mm;在1050kN時,不超過20mm。壓樁時應做記錄。(3)完成每根樁的預壓后,將樁穩(wěn)壓到700kN并在預留孔內澆筑混凝土,1d后取下千斤頂,拆除反力架。待所有樁預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樁施工破壞了舊樁周邊及地下室底板的防水層,所以應在新承臺周