素混凝土樁技術的應用及缺陷加固處理探究

楊中霞

(濟南市城鄉建設發展服務中心,濟南 250014)

素混凝土樁(LC樁)復合地基在處理各種地基(黏性土、粉土、砂土及分層壓實填土等)時具有承載力提高、地基變形小等優點。在南方淤泥地區使用素混凝土樁雖然有一些限制,但施工期短,處理效果好,故得到了廣泛應用,取得了良好的效果。

某建筑項目總規劃建筑面積約為15.62萬m2,場地內樁基施工范圍的地質條件從上至下為雜填土層(約3.0 m厚)、淤泥質黏土層(約7 m厚)、殘積砂質黏性土層及全風化巖層。巖土物理力學參數見表1。

表1 巖土物理特性

1 施工方案選擇及設計

經比較確定選擇素混凝土樁復合地基處理,具有施工速度快、精度高、噪音少、環保友好、可移動、機械化程度高、適用廣泛、易于管理等諸多優點[1]。該項目±0.000標高相當于絕對標高493.65 m。為滿足地基處理要求,素混凝土樁按矩形布置,樁徑為600 mm,總共有152根。樁身混凝土的強度等級為C30,采用長螺旋鉆孔工藝進行施工。為確保素混凝土樁的質量,要求樁身混凝土充盈系數不低于1.0。素混凝土 樁的樁底標高為476.33 m,樁頂的設計標高為486.83 m,有效樁長10.5 m(施工時的樁長為11 m)。

2 素混凝土樁施工技術要點

2.1 鉆機就位

檢查樁位附近的平整度,對周圍雜物進行清理。清理平整之后將鉆頭尖端與樁位標注點對齊。將鉆機孔位與回轉中心之間的距離控制在4～4.2 m。檢查回轉半徑范圍內是否有障礙物[3-4]。

2.2 埋設護筒

護筒直徑相較于樁孔應≥200 mm,護筒長度至少達到0.5 m,以達到進入黏土層的目的。護筒傾斜度≤1%,埋設偏差不得超過30 mm,在護筒的周圍用黏土進行回填并夯實[5]。

2.3 鉆孔

當鉆機水平放置到位后,在樁位上方安裝第一節套管。綜合考慮自重力、夾持機構回轉力及夾持機構壓力,將第一節套管慢慢沉入土壤中。連接第二節套管在上方[6],確保第一節與第二節套管的垂直度后逐節連接套管直至設計深度。

2.4 清孔

使用清底鉆斗清理樁孔內的雜質及沉積物。進行清底作業時,需確保端承樁孔底部的沉渣不超過100 mm厚度[7]。

2.5 混凝土澆筑

樁基采用C30水下混凝土,使用泵車進行澆筑。澆筑過程中控制初灌量是非常關鍵的[8],為了確保導管的埋置深度、穩定性及可靠性,需保證初灌后導管的埋置深度不低于1.3 m。初灌量為0.5 m3,每次砼灌注完成后,應及時測量砼面的上升高度,計算導管埋深,并立即拆卸導管。在砼灌注過程中組織好人力、物力,確保連續灌注,不得中途停頓[9-10]。

3 素混凝土樁承載力不足及加固處理

3.1 樁基承載力不足及其成因

樁基施工完成后,采用鉆芯法對樁基承載力進行檢測,發現有兩處樁位的承載力不達標。經現場鑒定,導致樁基承載力不足的原因是兩處樁位底部砼料因上部結構自重影響產生側向壓力而順著巖層裂隙流失,導致樁基底部砼料發生離析,降低了樁基承載力。需對兩處樁基進行加固處理。問題樁基分布如圖1所示。

圖1 問題樁基分布Fig.1 Pile foundation distribution

3.2 加固處理

3.2.1 加固方案比選

樁基加固的常用方法有:補樁加固法、注漿加固法、微型灌注樁加固法、錨桿靜壓鋼管樁加固法及微型鋼管樁加固法。為確定最佳加固方案,對上述加固方法進行對比,具體見表2。

表2 加固方案對比

根據表2并結合實際情況,如果采用注漿加固法,易導致漿液流失,無法達到預期的加固效果,甚至沒有效果;如果采用微型灌注樁、錨桿靜壓鋼管樁、微型鋼管樁等方法進行加固處理,雖然操作簡便,場地要求不高,但加固處理后需通過荷載試驗進行加固效果檢測,易延長工期,增加成本。而補樁加固法操作方便,對現場已建工程擾動小,安全性及可行性最高,故確定采取補樁加固法進行兩處樁基的加固處理。

3.2.2 加固實施方法

為避免對已建樁基造成干擾,決定在兩個問題樁基位置各增設2根基樁,且2根基樁之間配有1根基樁梁(位于承臺梁下面)。新增基樁直徑為600 mm,為增強穩定性,樁底直徑外擴100 mm(即700 mm)。增補基樁嵌入砂質黏土層,豎向承載力2035 kN。增設的基礎梁尺寸為500 mm×800 mm,與2根基樁連接形成一個整體,增強樁基承載力。實際加固施工時進行基樁開挖及澆筑施工,再澆筑增設的基礎梁。

3.2.3 加固效果

為驗證樁基加固效果,采用盈建科軟件計算樁基承載力,結果顯示,問題樁基的豎向承載力由原來的3538 kN增大至5573 kN,高出設計值4500 kN約23.8%,滿足實際承載力要求,效果可靠。采用補樁加固法施工工期共花費34 d(施工20 d+養護14 d),人工4人。如果采取微型灌注樁法或微型鋼管樁法進行加固處理,施工工期需54 d(施工15 d+養護14 d+荷載試驗25 d),人工10人。對比可知,應用補樁加固法綜合節省工期20 d,節約人工6人,折合費用約7.8萬元。

4 結束語

素混凝土樁在淤泥地基中有良好的適用性,但要注意控制樁基澆筑質量,防止因樁底混凝離析而導致承載力不足。若出現承載力不足問題,需結合實際情況合理選擇加固方法,有效處理,避免影響后續工程安全。只有充分做好樁基施工,提高質量,才能達到預期目標。