試論高層建筑的樁筏基礎補樁加固與應用

[摘要]本文對樁筏基礎補樁加固設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，對樁筏基礎補樁加固施工要點進行了探討分析。

[關鍵詞]樁筏基礎；加固設計；案例分析；承載力

1、樁筏基礎補樁加固設計與施工的基本流程

第一，分析樁筏基礎承載力不足的形成原因。如采用的灌注樁，應參考勘察資料中的地質、設計方案中的承載力計算、質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構有無加建改建或增加使用荷載等信息，根據相關資料綜合判斷樁筏基礎承載力不足的主要原因。

第二，根據地質情況綜合分析樁筏基礎承載力不足的危害，其中要格外查勘對主體結構變形的影響。

第三，測定已有樁筏基礎的承載力，并復核上部主體結構的使用荷載，驗算樁筏基礎是否滿足既然荷載的安全使用要求。

第四，根據承載力不足原因及其可能造成的各種危害，設計樁筏基礎補樁加固方案，結合地質勘查報告確定補樁樁位、樁長、樁數等。確定補樁樁位，以建筑上部結構形式、地質情況、荷載分布等資料為依據；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；確定補樁性數，以建筑基礎承載力、變形等要求為依據，補樁的數量不易過多。

第五，根據補樁方案進行補樁定位后，對筏板基礎進行開孔。

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

第七，封樁，當新補樁穩定后，對新增的樁進行鎖樁，使之與原樁筏基礎形成整體，起到提高基礎整體承載力的效果。

2、高層建筑的樁筏基礎補樁加固實例分析

2.1工程概況

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

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的持力層屬于軟巖層，該工程設計選擇應用樁筏基礎。但是當主體結構完成20層時，檢測后的單樁承載力特征值不滿足基礎承載力要求。為實現合理的確定補樁施工，需對已經施工的單樁極限承載力特征值進行更為精細的計算，以便利用單樁的側阻力。根據單樁靜荷載計算結果，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，樁有一定的側阻力。為安全考慮，可以僅計算樁的側阻力，不足部分通過補樁加以補強。為充分發揮群樁側阻效應，可以利用的單樁側阻力不應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，常用的有大直徑沖孔灌注樁、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量有保證、莊中心與剪力墻之間的距離小等優勢，但是該建筑地基土中含有一定厚度的淤泥質土，需采用機械沖孔樁。大直徑沖孔灌注樁作為補樁，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，且高于設計承載力。樁身混凝土強度等級可以達到設計的C60，充分適應角樁、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沖孔灌注樁。

2.2.3補強樁布置

為滿足基礎承載力等方面要求，本樁筏基礎的補強樁數量為200根。由于補強樁數量龐大，應當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，根據承載力極限特征值等數據確定單樁的入巖深度等技術參數，然后再進行正式試樁。試驗中，使用的沖擊錘重量應當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計承載力作對比分析。同時，取試樁樁芯，檢查樁身的質量、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，應當采用跳打的方式，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量，避免出現串孔、塌孔等情況。地板開孔施工要一次性完成，每結構單元地板開孔數量達到一定程度時應停止開孔，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，符合樁筏基礎補樁加固設計要求；第二，隨機從200根補強樁中抽取樁芯，樁底沉渣符合規范規定要求，持力層為中風化花崗巖，達到設計標準；第三，進行低應變檢測時，發現本工程中的I類樁占總樁數的80%以上，II類樁占總樁數的10%以上。表明，樁身質量良好，符合樁筏基礎承載力要求；第四，為了解該基礎的沉降變化規律，工作人員在基礎頂部、周圍等部位布置16個觀測點，觀測時間持續6個月。沉降觀測結果顯示，本工程基礎的最大累計沉降量2.4mm，最小累計沉降量為1.45mm，符合本基礎工程的沉降要求。

綜合以上分析內容，本高層建筑樁筏基礎補強加固施工是成功的，提高了本高層基礎承載力，保證了樁筏基礎結構的穩定性。

結語：

綜上所述，樁筏基礎在基礎承載力要求高、地基存在不均勻沉降現象的高層建筑工程中有著廣泛的應用，能達到控制沉降、提高基礎承載力等效果。對存在樁筏基礎承載力不足等情況，可進行補樁加固處理。實踐中，應當結合地質情況、已施工的單樁極限承載力特征值等信息，科學設計樁筏基礎補強加固方案，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，用科學方法、先進技術保證樁筏基礎補強加固的施工質量。