承載力不合格樁靜壓加固處理方法

張 弛

（國(guó)家電投江蘇濱海港航有限公司，江蘇鹽城 224500）

引言

樁基礎(chǔ)作為一種常見的基礎(chǔ)形式，具有承載力高、穩(wěn)定性強(qiáng)及沉降小等特點(diǎn)，樁基主要包括現(xiàn)澆混凝土樁和預(yù)制混凝土樁，樁基工程的施工直接影響構(gòu)筑物本身或間接影響周圍構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)安全[1-2]。多年的工程實(shí)踐表明，在樁基施工后，經(jīng)常出現(xiàn)樁基的承載力不滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求的情況。產(chǎn)生樁基承載力不合格的原因一般有以下幾方面原因：

1）少量因偷工減料造成樁身強(qiáng)度不足、未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的持力層；

2）地質(zhì)鉆探資料和實(shí)際工程地質(zhì)特性存在重大偏差。

3）施工工藝或質(zhì)量控制缺陷造成的樁基承載力不合格。

上述原因中多數(shù)是施工工藝或質(zhì)量控制缺陷造成的樁基承載力不合格。施工中質(zhì)量控制缺陷造成孔底沉渣過多，樁底沒支撐在持力層上，而坐落在沉渣過多形成的虛土上，降低了樁端阻力。施工中護(hù)壁泥漿質(zhì)量控制缺陷造成樁側(cè)泥皮過厚，使得樁和樁周土發(fā)生滑移，樁周土對(duì)樁的摩阻力減弱或喪失。灌注施工質(zhì)量控制缺陷造成斷樁或樁身夾泥缺陷。預(yù)制樁采用動(dòng)力或靜壓沉樁時(shí)，因施工工藝和工序控制缺陷造成場(chǎng)地隆起，樁基上浮。由于目前壓樁機(jī)越來(lái)越大，對(duì)于較硬土質(zhì)，樁有可能仍然壓不到設(shè)計(jì)標(biāo)高，在反復(fù)復(fù)壓情況下，樁身橫向產(chǎn)生強(qiáng)烈應(yīng)力，如果樁還是按常規(guī)配箍筋，樁頂混凝土抗拉不足開裂，產(chǎn)生垂直裂縫。樁頂(底)開裂，為處理帶來(lái)很大困難。

另一種情況就是樁由軟弱土層突然進(jìn)入硬持力層，沒有經(jīng)過渡層，樁機(jī)油壓迅速升高，樁身受到瞬間沖擊力也容易引起樁頂開裂，如果硬持力層面不平整，樁靴卡不進(jìn)土引起樁頭折斷破碎，樁機(jī)油壓又下降，再壓時(shí)壓力不穩(wěn)定，吊線測(cè)量樁長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)比入土部分短。

通常解決樁基承載力不合格辦法是進(jìn)行補(bǔ)樁處理。當(dāng)對(duì)群樁基礎(chǔ)不合格樁周邊無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)樁時(shí)，采取加大承臺(tái)、增加總樁數(shù)或加固地基提高樁周摩阻力等方法解決。另外，補(bǔ)樁后還需對(duì)后補(bǔ)樁進(jìn)行承載力檢測(cè)。這些方法造價(jià)高、工期長(zhǎng)，且在補(bǔ)樁后樁的重分布以及樁受力途徑會(huì)發(fā)生變化，會(huì)造成基礎(chǔ)剛度不均，沉降難以控制等問題[3-4]。

1 施工工藝

為了解決樁基承載力不合格時(shí)傳統(tǒng)補(bǔ)樁處理方法中的不足之處，提出一種承載力不合格樁靜壓加固處理方法，即在不補(bǔ)樁情況下，采用靜壓設(shè)備對(duì)承載力不合格樁進(jìn)行靜壓和必要處理，同時(shí)處理后使樁的承載力達(dá)到要求且不用再次對(duì)樁進(jìn)行承載力檢測(cè)。

1.1 選擇靜壓設(shè)備

根據(jù)樁A（灌注樁或預(yù)制樁）設(shè)計(jì)的垂直極限承載力的標(biāo)準(zhǔn)值F 和場(chǎng)地情況及樁的間距，選擇最大壓樁力和樁設(shè)計(jì)的垂直極限承載力的標(biāo)準(zhǔn)值F 相匹配靜力壓樁機(jī)的型號(hào)，如圖1。

圖1 施工工藝示意圖

1.2 對(duì)承載力不合格樁A 的樁頭進(jìn)行必要的處理

對(duì)承載力不合格樁A，挖開樁頭，鑿除上部松散混凝土，澆注細(xì)石混凝土找平，預(yù)埋接樁鋼制法蘭盤，焊接用于靜力壓樁的接長(zhǎng)鋼管。對(duì)預(yù)制樁僅需在樁頂焊接用于靜力壓樁的接長(zhǎng)鋼管，在接長(zhǎng)鋼管上標(biāo)注一觀測(cè)點(diǎn)位置，接長(zhǎng)鋼管須符合靜力壓樁機(jī)的夾樁機(jī)構(gòu)要求。

1.3 采用靜壓設(shè)備對(duì)承載力不合格樁A 進(jìn)行靜壓沉樁

靜壓荷載按設(shè)計(jì)要求的垂直極限承載力的標(biāo)準(zhǔn)值F，采用選定的靜力壓樁機(jī)對(duì)承載力不合格樁A 采用箍壓方式，即開動(dòng)電動(dòng)油泵，通過抱箍千斤頂將接長(zhǎng)鋼管箍緊，借助于壓樁千斤頂，將壓樁機(jī)的力F（自重和配重）通過接長(zhǎng)鋼管傳遞給樁A，進(jìn)行靜壓沉樁。

1.4 靜壓復(fù)壓沉樁

在靜壓過程中對(duì)因靜壓擠土可能對(duì)樁A 有上浮的影響。因此在靜壓結(jié)束一段時(shí)間后觀察其上浮情況。如果樁A 沒有上浮則不需要進(jìn)行靜壓復(fù)壓；如果樁A 出現(xiàn)上浮，重復(fù)步驟（3）的過程，采用靜力壓樁機(jī)仍設(shè)計(jì)要求的垂直極限承載力的標(biāo)準(zhǔn)值F 對(duì)承載力不合格的灌注樁或預(yù)制樁進(jìn)行靜壓復(fù)壓，直至樁A 沉降趨于穩(wěn)定。

1.5 記錄、標(biāo)示

待承載力不合格的樁A（灌注樁或預(yù)制樁）復(fù)壓沉降穩(wěn)定后，在接長(zhǎng)鋼管的標(biāo)注觀測(cè)點(diǎn)位置上，記錄并標(biāo)示相應(yīng)的沉降值。

1.6 接樁處理

挖開靜力壓樁A 復(fù)壓沉降穩(wěn)定后的樁頭，去除壓樁接長(zhǎng)鋼管，沉降值在100 mm 以內(nèi)的采用調(diào)整承臺(tái)厚度；沉降值在100～5 000 mm，根據(jù)有條件開挖深度確定，并采取對(duì)相鄰合格樁保護(hù)措施，避免因開挖對(duì)相鄰合格樁產(chǎn)生不利影響，采用接長(zhǎng)樁A 的鋼筋，再進(jìn)行現(xiàn)澆接樁至原標(biāo)高的處理方法；沉降值大于5 000 mm，開挖困難時(shí)，可采用通常補(bǔ)樁處理。

因樁已復(fù)壓沉降穩(wěn)定，且經(jīng)過一段時(shí)間后（一般不超過30 天），樁側(cè)摩阻力得到恢復(fù)，承載力和樁沉降均能滿足要求。

1.7 回填土壓實(shí)

對(duì)接樁開挖部分進(jìn)行回填至承臺(tái)底，回填土壓實(shí)系數(shù)為0.95。

2 適用范圍

1）因灌注樁施工工藝或質(zhì)量控制缺陷造成的孔底沉渣過大，樁側(cè)泥皮過厚，有效樁長(zhǎng)不夠；

2）地質(zhì)鉆探資料和實(shí)際工程有所差異，土層劃分和確定不合適，提供的樁側(cè)摩阻力的標(biāo)準(zhǔn)值和樁底端阻力的標(biāo)準(zhǔn)值不準(zhǔn)確，有較大的出入；

3）預(yù)制樁采用動(dòng)力或靜壓沉樁時(shí)，因施工工藝和工序控制缺陷造成場(chǎng)地隆起，樁基上浮等。

不適用于因施工單位偷工減料和施工工藝造成樁身強(qiáng)度不夠，造成承載力不合格樁的處理。不適用于勘察單位地質(zhì)鉆探資料和實(shí)際工程地質(zhì)特性嚴(yán)重不符，存在重大偏差，樁長(zhǎng)存在重大差別，造成承載力不合格樁的處理。

3 工程實(shí)例

我國(guó)南方某港口一多層辦公樓，地基處于軟土區(qū)域，新沖填淤泥質(zhì)土層達(dá)12 m 厚。下部為中密砂層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，為消除可能產(chǎn)生的樁基負(fù)摩擦力，上部鋪設(shè)2 m 厚的砂墊層，并進(jìn)行了真空預(yù)壓地基加固處理。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，選用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基采用直徑700 mm，樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，樁長(zhǎng)約25-31 m，進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層5 m，設(shè)計(jì)單樁豎向抗壓極限力3 400 kN。灌注樁施工后，存在49 根灌注樁未達(dá)到承載力設(shè)計(jì)要求。這些樁基若采用傳統(tǒng)的補(bǔ)樁處理方法，容易對(duì)已成樁周圍土體造成較大的擾動(dòng)，進(jìn)而改變土體的力學(xué)性質(zhì)，可能引起已成樁質(zhì)量下降，同時(shí)補(bǔ)樁施工周期長(zhǎng)，施工費(fèi)用較高。為此，工程采用承載力不合格樁靜壓加固處理方法對(duì)不合格樁進(jìn)行后期處理，按設(shè)計(jì)荷載采用靜壓設(shè)備對(duì)全部樁進(jìn)行靜壓處理，包括設(shè)備選擇和進(jìn)場(chǎng)在內(nèi)，僅用3 天對(duì)全部樁進(jìn)行了靜壓，樁沉降穩(wěn)定后，將測(cè)得的各樁沉降值統(tǒng)計(jì)分類見表1。

表1 不合格樁處理結(jié)果統(tǒng)計(jì)分類

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分類結(jié)果，進(jìn)行接樁處理：

1）對(duì)沉降100 mm 以內(nèi)的21 根樁基本合格樁，采用調(diào)整承臺(tái)厚度解決。

2）對(duì)沉降100-3 000 mm 以內(nèi)的9 根樁，采用承臺(tái)開挖后，基槽放臺(tái)階局部深挖后，將不合格樁鑿除上部松散混凝土，接長(zhǎng)鋼筋支模現(xiàn)澆混凝土，接長(zhǎng)樁解決。

3）對(duì)沉降3 000-5 000 mm 以內(nèi)的13 根樁，采用承臺(tái)開挖后，加護(hù)筒局部深挖后，將不合格樁鑿除上部松散混凝土，接長(zhǎng)鋼筋支模現(xiàn)澆混凝土，接長(zhǎng)樁解決。

4）對(duì)沉降5 000 mm 以上6 根樁進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

該工程采用承載力不合格樁靜壓加固處理方法，樁基質(zhì)量可靠，簡(jiǎn)單可行，工期節(jié)約近1 個(gè)月，成本減少約40 萬(wàn)元，且得到業(yè)主的滿意和其它相關(guān)單位的認(rèn)可。

4 結(jié)語(yǔ)

承載力不合格樁靜壓加固處理方法簡(jiǎn)單易行，直觀可靠，判別施工工藝、質(zhì)量控制缺陷或地質(zhì)鉆探資料和實(shí)際工程差異的責(zé)任明確，另外該方法處理工期短、節(jié)省基礎(chǔ)工程的施工成本。承載力不合格樁靜壓加固處理方法應(yīng)用于實(shí)際工程，加固后的樁體質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。隨著樁基工程的廣泛應(yīng)用，這種承載力不合格樁靜壓加固處理方法更能體現(xiàn)出其可靠性、適應(yīng)性及經(jīng)濟(jì)性，因此，該方法擁有廣闊的市場(chǎng)前景。