錨桿靜壓鋼管樁在復(fù)雜工況下的應(yīng)用

帥飛躍

上海工谷土木工程技術(shù)有限公司 上海 200437

連云港港廟嶺三期突堤閘口檢查橋（圖1）工程投入使用不到5 a，除了網(wǎng)架基礎(chǔ)PHC管樁未發(fā)現(xiàn)沉降外，其余地磅、安全島等復(fù)合地基區(qū)域均出現(xiàn)了不同程度的沉降，最大沉降量超過(guò)50 cm。

本閘口檢查橋共14個(gè)通道，其中10個(gè)通道內(nèi)設(shè)地磅基礎(chǔ)及地磅，現(xiàn)由于地基基礎(chǔ)的不均勻沉降，大部分地磅已經(jīng)不能使用，安全島的不均勻沉降也導(dǎo)致檢查崗?fù)さ膬A斜，已經(jīng)對(duì)閘口檢查橋的安全、正常使用造成了影響（圖2）。

圖1 閘口檢查橋立面

圖2 現(xiàn)狀病害

1 病害成因分析

經(jīng)過(guò)查閱原設(shè)計(jì)圖紙及原地勘報(bào)告等相關(guān)資料得知：該閘口檢查橋內(nèi)的地磅、安全島等坐落在經(jīng)置換后的土層上，地基置換形式為水泥土攪拌樁，樁距1 m×1 m，樁徑500 mm，有效樁長(zhǎng)16.4 m，在淺層基礎(chǔ)與水泥土攪拌樁之間設(shè)置山皮石墊層，分層振動(dòng)碾壓，厚度約2.4 m。上部雨篷為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為PHC預(yù)應(yīng)力管樁，平均樁長(zhǎng)31 m。

由于閘口檢查橋鋼網(wǎng)架基礎(chǔ)為PHC管樁基礎(chǔ)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有沉降現(xiàn)象；而復(fù)合地基區(qū)域都發(fā)生了不同程度的沉降，所以對(duì)復(fù)合地基區(qū)域的水泥攪拌樁是否存在施工質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生了質(zhì)疑。

通過(guò)補(bǔ)充勘察，最終得出以下結(jié)論：“抽樣檢測(cè)的粉噴樁，樁徑0.50 m，樁距0.40～1.40 m，樁長(zhǎng)4.10～10.70 m。”而設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為16.40 m，明顯不能滿足原設(shè)計(jì)要求。通過(guò)比對(duì)原勘察報(bào)告，發(fā)現(xiàn)施工實(shí)際粉噴樁樁長(zhǎng)還未穿過(guò)淤泥層，上部構(gòu)造都浮于淤泥層上方，因此出現(xiàn)了沉降現(xiàn)象。隨著閘口檢查橋的投入使用以及上部荷載的增加，淤泥層受上部荷載而產(chǎn)生固結(jié)，因此造成了不同程度的沉降。

2 病害處理方案

要從根本上解決問(wèn)題，必須使上部荷載能通過(guò)有效途徑穿越淤泥層直接傳遞至底部持力土層上，因此考慮采用樁基。又因?yàn)榭紤]到鋼網(wǎng)架對(duì)大型壓樁機(jī)的限制，所以決定采用錨桿靜壓樁工藝。

由于原復(fù)合地基的粉噴樁設(shè)計(jì)樁距為1 m×1 m，而補(bǔ)勘實(shí)際樁距0.40～1.40 m，粉噴樁的位置存在較大的不確定性及離散性，再加上淺層基礎(chǔ)與水泥土攪拌樁之間設(shè)置了厚2.4 m的山皮石墊層，錨桿靜壓樁要想定位準(zhǔn)確并且穿越山皮石墊層幾乎不太可能。因此考慮先將上部地磅基礎(chǔ)等拆除后，開(kāi)挖清除掉山皮石墊層，直至露出粉噴樁樁頭，根據(jù)粉噴樁實(shí)際平面位置進(jìn)行錨桿靜壓樁的定位，然后預(yù)留壓樁孔洞，先恢復(fù)砂石墊層，再按原設(shè)計(jì)澆筑地磅基礎(chǔ)、路面結(jié)構(gòu)等，澆筑時(shí)預(yù)留壓樁孔，設(shè)置加強(qiáng)筋，預(yù)埋錨桿，待澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，再進(jìn)行錨桿靜壓樁施工。

根據(jù)設(shè)計(jì)單位出具的設(shè)計(jì)圖紙，本工程錨桿靜壓樁采用螺旋鋼管樁，樁徑273 mm，壁厚8 mm。樁間采用焊接接頭，輔以內(nèi)襯圈以保證垂直度，樁內(nèi)灌注C20混凝土，頂部放置長(zhǎng)4 m的鋼筋籠。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)39 m，每段樁長(zhǎng)3 m，單樁承載力1 075 kN，理論壓樁力1 764 kN。

3 施工工藝流程

清除地磅等基礎(chǔ)及山皮石墊層至露出粉噴樁樁頭→確定壓樁位置并預(yù)留壓樁孔→回填砂石墊層至基礎(chǔ)底標(biāo)高→澆筑地磅基礎(chǔ)混凝土或路面結(jié)構(gòu)層（預(yù)埋錨桿、預(yù)留壓樁孔）→混凝土達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度→安裝反力架→安裝定位器→吊樁入位→壓樁施工→記錄壓樁力與深度→接樁后再壓樁直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求→拆除反力架→割樁頭→澆筑管內(nèi)填充混凝土→放樁頂鋼筋籠→封錨[1-5]

3.1 確定樁位并預(yù)留壓樁孔

按照設(shè)計(jì)平面布置圖預(yù)留壓樁孔，然后標(biāo)出樁位及錨桿孔位置，在承臺(tái)面上挖深0.5 m、直徑為30 cm的孔以利樁基定位。同時(shí)為了方便施工，對(duì)樁位進(jìn)行編號(hào)。

3.2 反力架安裝

正式壓樁前，為保證壓樁時(shí)基礎(chǔ)提供的反力大于設(shè)計(jì)壓樁力，確保結(jié)構(gòu)的安全性，需將所有的靜載全部加載完畢后才能開(kāi)始靜壓樁的施工（圖3）。

經(jīng)驗(yàn)算，樁架及錨桿滿足設(shè)計(jì)要求，可安裝壓樁架，壓樁架必須保證垂直，使千斤頂與樁段軸線保持在同一垂直線上，不得偏壓。墊好樁架底部，均衡擰緊螺帽，然后安裝壓梁、千斤頂及高壓管。

3.3 壓樁

為了防止淤泥進(jìn)入樁身內(nèi)，在首節(jié)樁頂部向下約10 cm處設(shè)置1道橫隔板，因壓樁力非常大，隔板需要加焊十字撐加強(qiáng)處理；在橫隔板下方約10 cm處管樁兩側(cè)各開(kāi)1個(gè)孔洞作為排淤孔。

壓樁施工前，采用人工配合機(jī)械將螺旋鋼管樁吊裝就位，用撬棒矯正樁身垂直度，在樁頂墊厚1～2 cm的鋼板作為樁墊，然后讓千斤頂及壓梁壓住樁頂，安裝鋼梢，開(kāi)啟油泵壓樁。壓樁過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)擰緊反力架底部松動(dòng)的螺帽（圖4）。

圖3 反力架安裝現(xiàn)場(chǎng)

圖4 壓樁施工

在壓樁過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整垂直度，保持樁垂直壓入土中。及時(shí)、準(zhǔn)確記錄每節(jié)樁的壓樁時(shí)間、樁長(zhǎng)和壓樁力等原始數(shù)據(jù)，采用壓樁力控制為主，樁長(zhǎng)控制為輔的雙控方法。樁基施工不得中途停頓，如需要中途停頓時(shí)，樁尖應(yīng)停在軟土中，且停頓時(shí)間不宜超過(guò)24 h。

3.4 接樁

施工步驟：清除焊面鐵銹→安裝內(nèi)襯圈→吊裝管樁→調(diào)整垂直度→點(diǎn)焊固定→調(diào)整垂直度→滿焊→清除焊渣→冷卻5 min。

焊接接樁前清除坡口焊面鐵銹，用水平尺在2個(gè)互成90°的方向上校正垂直度，確保垂直度后，用電焊將鋼制內(nèi)襯圈與鋼管柱臨時(shí)焊接。再次檢查垂直度后再進(jìn)行滿焊。

3.5 澆筑樁芯混凝土

施工步驟：拆除反力架→切割樁頭→鑿毛預(yù)留孔壁→制作安裝樁頂鋼筋籠→澆筑樁芯混凝土。

反力架拆除后，及時(shí)切割樁頭復(fù)測(cè)樁長(zhǎng)，制作樁頂鋼筋籠，鋼筋籠安裝時(shí)高出鋼管樁10～15 cm，澆筑樁芯混凝土。

3.6 封錨

施工步驟：人工鑿除樁周混凝土，露出原基礎(chǔ)鋼筋→焊接連接原基礎(chǔ)鋼筋→焊接錨桿交叉鋼筋→清理孔壁→涂刷界面劑→澆筑混凝土封錨→混凝土養(yǎng)護(hù)。

新舊混凝土結(jié)合面必須鑿毛并清理干凈，保證結(jié)合面無(wú)浮塵、油污等并涂刷混凝土界面劑一道。封錨混凝土為微膨脹早強(qiáng)混凝土。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)一系列施工組織的安排和技術(shù)措施的落實(shí)，本次基礎(chǔ)加固工程中的成功實(shí)踐證明，錨桿靜壓樁技術(shù)取得了比較好的效果，在保證加固效果的同時(shí)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效果突顯，其施工便捷、經(jīng)濟(jì)合理、見(jiàn)效快速。結(jié)合本工程的實(shí)際情況，可以預(yù)見(jiàn)其在有限空間內(nèi)的地基加固等方面具有較高的實(shí)用和推廣價(jià)值。