試論高層建筑的樁筏基礎(chǔ)補樁加固與應(yīng)用

[摘要]本文對樁筏基礎(chǔ)補樁加固設(shè)計與施工的基本流程進行了分析，并以具體的高層建筑工程為實例，對樁筏基礎(chǔ)補樁加固施工要點進行了探討分析。

[關(guān)鍵詞]樁筏基礎(chǔ)；加固設(shè)計；案例分析；承載力

1、樁筏基礎(chǔ)補樁加固設(shè)計與施工的基本流程

第一，分析樁筏基礎(chǔ)承載力不足的形成原因。如采用的灌注樁，應(yīng)參考勘察資料中的地質(zhì)、設(shè)計方案中的承載力計算、質(zhì)檢報告中的樁身強度、施工方案中的施工工藝及上部主體結(jié)構(gòu)有無加建改建或增加使用荷載等信息，根據(jù)相關(guān)資料綜合判斷樁筏基礎(chǔ)承載力不足的主要原因。

第二，根據(jù)地質(zhì)情況綜合分析樁筏基礎(chǔ)承載力不足的危害，其中要格外查勘對主體結(jié)構(gòu)變形的影響。

第三，測定已有樁筏基礎(chǔ)的承載力，并復(fù)核上部主體結(jié)構(gòu)的使用荷載，驗算樁筏基礎(chǔ)是否滿足既然荷載的安全使用要求。

第四，根據(jù)承載力不足原因及其可能造成的各種危害，設(shè)計樁筏基礎(chǔ)補樁加固方案，結(jié)合地質(zhì)勘查報告確定補樁樁位、樁長、樁數(shù)等。確定補樁樁位，以建筑上部結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)情況、荷載分布等資料為依據(jù)；確定補樁樁長，以補樁后的沉降控制、承載力要求及樁間距等為依據(jù)；確定補樁性數(shù)，以建筑基礎(chǔ)承載力、變形等要求為依據(jù)，補樁的數(shù)量不易過多。

第五，根據(jù)補樁方案進行補樁定位后，對筏板基礎(chǔ)進行開孔。

第六，補樁，根據(jù)方案確定的樁類型，采取相應(yīng)的措施進行補樁，并根據(jù)不同樁類型的施工特點采取不同的施工技術(shù)與措施施工，新補樁需達到加固設(shè)計持力層并達到加固設(shè)計承載力。

第七，封樁，當(dāng)新補樁穩(wěn)定后，對新增的樁進行鎖樁，使之與原樁筏基礎(chǔ)形成整體，起到提高基礎(chǔ)整體承載力的效果。

2、高層建筑的樁筏基礎(chǔ)補樁加固實例分析

2.1工程概況

某剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑，地上48層，地下2層，基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，筏板厚2m，樁基是壓漿鉆孔灌注樁，長度16-18m之間。基礎(chǔ)的持久層是中風(fēng)化泥巖，屬于軟巖，質(zhì)量等級V類，存在易破碎等顯著缺陷。該樓主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成20層施工，經(jīng)檢測，單樁承載力特征值在2100kN左右，單樁承載力特征值設(shè)計值為6200kN，實際單樁承載力未能達到設(shè)計要求。需對該建筑物的樁筏基礎(chǔ)進行補樁加固處理。

2.2補樁加固方案

2.2.1已施工的單樁極限承載力特征值確定

由于本高層建筑基礎(chǔ)的持力層屬于軟巖層，該工程設(shè)計選擇應(yīng)用樁筏基礎(chǔ)。但是當(dāng)主體結(jié)構(gòu)完成20層時，檢測后的單樁承載力特征值不滿足基礎(chǔ)承載力要求。為實現(xiàn)合理的確定補樁施工，需對已經(jīng)施工的單樁極限承載力特征值進行更為精細(xì)的計算，以便利用單樁的側(cè)阻力。根據(jù)單樁靜荷載計算結(jié)果，表明：第一。已施工的單樁的承載力具有很大的離散性；第二，單樁平均承載力約2100kN；第三，樁有一定的側(cè)阻力。為安全考慮，可以僅計算樁的側(cè)阻力，不足部分通過補樁加以補強。為充分發(fā)揮群樁側(cè)阻效應(yīng)，可以利用的單樁側(cè)阻力不應(yīng)高于單樁極限承載力特征值。通過綜合計算分析，確定本項目中的單樁可利用的側(cè)阻力為1900kN。

2.2.2補樁類型選擇

補樁類型的選擇較多，常用的有大直徑?jīng)_孔灌注樁、大直徑人工挖孔樁、錨桿靜壓樁等。其中，大直徑人工挖孔樁具備成樁質(zhì)量有保證、莊中心與剪力墻之間的距離小等優(yōu)勢，但是該建筑地基土中含有一定厚度的淤泥質(zhì)土，需采用機械沖孔樁。大直徑?jīng)_孔灌注樁作為補樁，其單樁極限承載力特征值可以達到9000kN，通過補樁可以提高了原來的承載力，且高于設(shè)計承載力。樁身混凝土強度等級可以達到設(shè)計的C60，充分適應(yīng)角樁、邊樁對筏板的沖切要求。此外，采用沖孔灌注樁，因筏基開孔而造成鋼筋斷裂可以重新焊接，保證了筏基的剛度和強度。所以，本工程補樁宜采用大直徑?jīng)_孔灌注樁。

2.2.3補強樁布置

為滿足基礎(chǔ)承載力等方面要求，本樁筏基礎(chǔ)的補強樁數(shù)量為200根。由于補強樁數(shù)量龐大，應(yīng)當(dāng)確保補樁后的樁群承載力合力點作用于豎向荷載合力，這樣才能避免出現(xiàn)荷載偏心等情況。

2.2.4補強樁施工

進行補強樁施工前，進行試樁成孔試驗。試驗前，在補樁樁位上進行鉆探，探明樁位下面的土層、巖性、巖層深度等情況，根據(jù)承載力極限特征值等數(shù)據(jù)確定單樁的入巖深度等技術(shù)參數(shù)，然后再進行正式試樁。試驗中，使用的沖擊錘重量應(yīng)當(dāng)與實際施工時的相符。試樁施工完成后，進行靜荷載驗算，將檢測到的實際承載力與設(shè)計承載力作對比分析。同時，取試樁樁芯，檢查樁身的質(zhì)量、成樁厚度、沉渣厚度等。試樁合格后，才能進行正式的補樁施工。

補樁施工時，應(yīng)當(dāng)采用跳打的方式，簡單的說就是每隔場1、2個樁進行樁基施工，且每一個沖孔灌注樁施工完成的24h后才能進行下一個沖孔灌注樁施工。這樣做的主要目的是用于確保成樁質(zhì)量，避免出現(xiàn)串孔、塌孔等情況。地板開孔施工要一次性完成，每結(jié)構(gòu)單元地板開孔數(shù)量達到一定程度時應(yīng)停止開孔，先完成之前的補強樁施工，并做好底板封孔工作后，才能進行剩余樁的開孔施工。

2.2.5補樁加固效果分析

補樁加固效果分析：第一，根據(jù)單樁極限承載力特征值9000kN檢測，補強樁的平均沉降量為1.98mm，符合樁筏基礎(chǔ)補樁加固設(shè)計要求；第二，隨機從200根補強樁中抽取樁芯，樁底沉渣符合規(guī)范規(guī)定要求，持力層為中風(fēng)化花崗巖，達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；第三，進行低應(yīng)變檢測時，發(fā)現(xiàn)本工程中的I類樁占總樁數(shù)的80%以上，II類樁占總樁數(shù)的10%以上。表明，樁身質(zhì)量良好，符合樁筏基礎(chǔ)承載力要求；第四，為了解該基礎(chǔ)的沉降變化規(guī)律，工作人員在基礎(chǔ)頂部、周圍等部位布置16個觀測點，觀測時間持續(xù)6個月。沉降觀測結(jié)果顯示，本工程基礎(chǔ)的最大累計沉降量2.4mm，最小累計沉降量為1.45mm，符合本基礎(chǔ)工程的沉降要求。

綜合以上分析內(nèi)容，本高層建筑樁筏基礎(chǔ)補強加固施工是成功的，提高了本高層基礎(chǔ)承載力，保證了樁筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

結(jié)語：

綜上所述，樁筏基礎(chǔ)在基礎(chǔ)承載力要求高、地基存在不均勻沉降現(xiàn)象的高層建筑工程中有著廣泛的應(yīng)用，能達到控制沉降、提高基礎(chǔ)承載力等效果。對存在樁筏基礎(chǔ)承載力不足等情況，可進行補樁加固處理。實踐中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合地質(zhì)情況、已施工的單樁極限承載力特征值等信息，科學(xué)設(shè)計樁筏基礎(chǔ)補強加固方案，合理選用補強樁類型，做好補強樁的施工與加固效果分析工作，用科學(xué)方法、先進技術(shù)保證樁筏基礎(chǔ)補強加固的施工質(zhì)量。