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建筑工程中的桩基沉降与施工控制措施探讨

 导读:地基基础是建筑物的根基,又属于地下隐蔽工程,它的勘察、设计和施工质量,直接关系到建筑物的安危。

  关键词:建筑,桩基沉降,处理措施

  0.引言
  地基基础是建筑物的根基,又属于地下隐蔽工程,它的勘察、设计和施工质量,直接关系到建筑物的安危。据统计,世界各国建筑工程事故中,以地基基础工程事故居首位。而且一旦发生地基基础事故,因位于建筑物下方,补救非常困难,甚至造成灾难性的后果。因此,正确地认识地基基础不均匀沉降的危害,对预防和治理不均匀沉降有着重要的意义。
 
  1. 工程背景概况
  某建筑的主建筑占地空间为309m×125m的矩形地块,建筑的柱基采用桩承台基础,基桩为500mm的钻孔灌注桩,桩长32.6m,由于生产工艺对地面平整度要求较高,该建筑地面采取了无缝设计,地面板为连续的钢筋混凝土结构整板,结构层厚250mm,面层厚40mm,双层双向配筋。地面地基选用粉喷桩复合地基:粉喷桩桩径500mm,桩长15m,桩间距1.2m。在柱基承台部位,设计采用了搭接方式处理。该建筑交付使用的第三年经过我单位的勘察监测,发现地面和结构均发生不均匀沉降的现象。
 
  2. 沉降发生的理论分析
  本建筑原来设计采用了粉喷桩复合地基对地面地基进行了加固处理。粉喷桩复合地基承载力提高的主要因素,取决于粉喷桩桩体水泥土的质量和置换率。但是由于饱和软土的塑性指数较高,用搅拌机械进行强制搅拌时,不易搅碎,很难和水泥粉均匀混合形成满足要求的水泥土。同时,在实际施工中,粉喷桩的成桩质量受人为因素的影响很大。现场施工人员不严格按施工规程进行操作,如施工时喷粉过少,不仅不会使地基土得到加固,反而扰动了原状土,降低了地基承载力。从现场调查结果也可以看出,该工程中粉喷桩复合地基没有达到设计的要求。
  该建筑建筑主体结构的沉降主要是指柱基的沉降,柱基沉降由桩端持力层和下卧层的沉降两部分组成。但是从柱基沉降的现状看,柱基的沉降以及差异沉降超过了设计计算值。造成这种现象的主要原因是地面板的沉降量大于柱基的沉降量,而地面板与承台的连接采用搭接方式,使得地面板的沉降在承台处受到限制。当地面板的沉降超过一定的限度后,就会把地面的一部分荷载施加给柱基,加剧柱基的沉降,当柱基自身荷载加上地面荷载大于柱基所能承受的极限承载力时,会导致主体结构的破坏。而建筑地面实际对每根柱基施加的荷载并不一致,这样就造成主体结构的不均匀沉降。
 
  3. 施工控制措施探讨
  3.1 主要施工技术工艺
  经过多方面的查阅研究资料,对该建筑的沉降做出了使用TSC桩成桩的施工技术来进行处理,为了验证TSC桩成桩工艺在主建筑地基土中成桩的可行性和成桩质量的可靠性,我们在建筑内选定了一块空闲场地进行了TSC桩的成桩试验,试验桩数5根。经过试桩检测发现,效果完全满足预想的加固设计,所以经过多方协定后决定使用该方法对该多层建筑的基础进行处理,主要施工技术工艺如下。
  (1)地面板开孔
  桩位测放后,用金刚石钻进在地面板开孔,钻头选用150mm的金刚石钻头,钻进深度大于地面板的厚度(290mm)。
  (2)旋喷钻头钻进
  地面板开孔完成后,将工程钻机就位,安装旋喷钻头,启动高压注浆泵开始钻进。为使钻进顺利进尺,确保钻进效率,钻进进尺应和注浆泵的泵压和泵量相匹配。现场试验结果,当泵压(5-10MPa)、泵量(120-150L/min)时,钻进效率较高。旋喷钻进深度达到要求后,停钻准备压灌粉煤灰砂浆。
  (3)压灌粉煤灰砂浆成桩
  钻孔达到设计深度后,用循环液清孔,并检测孔径和孔底沉渣是否满足要求。提出钻杆换上注浆钻头放入孔底,自下而上压灌粉煤灰砂浆成桩。为保证成桩的完整性,钻杆的提升速度应水泥砂浆的泵送量相适应,以保持注浆钻头在浆液面lm以下。结合现场试验结果,室内确定的砂浆配比能够满足泵送要求,具体的工艺参数为:泵压≤2MPa,泵量≥150L/min,钻杆提升速度≤lm/min。
  (4)TSC桩与地面板的连接
  相关研究资料表明,当托换桩与地面板形成刚性连接时,能够获得较好的托换效果。因此,要使地面荷载通过TSC桩传到地面下较好的土层,必须让地面板和桩头形成很好的连接。TSC桩成桩后,在桩内放入一根127mm的无缝钢管,使TSC桩板地面板形成刚胜连接。为了避免后续抬升注浆对TSC桩产生影响,TSC桩头与地面板的连接选择在抬升注浆结束以后。
  3.2 地面抬升试验
  (1)地面抬升平整度控制标准
  地面板面积较大,柱与柱之间高程不一致,很难制定整体平整度控制标准。为此,我们根据现场实际情况,制定了以下平整度控制标准,以便指导施工作业。
  为确保地面抬升的均匀性,根据建筑平面布置图将地面划分为112个抬升地块,每个地块范围为18×150;每地块承台处现地面标高程为地面平整度测量的基本依据,即将承台处现地面高程视为不变高程;四角承台现地面高程的平均值为抬升基准;每地块内最终高程差异不大于±20mm;对差异沉降较大的相邻承台,连续地块实现平滑过渡,抬升基准以相邻承台地面之间的连线为基准,地块内各点以两侧承台连线形成的连线为基准。
  (2)注浆孔的布设及要求
  为减少对混凝土地面的破坏,注浆孔布设时应避开地面板45°线,而且孔的直径应尽可能的小,现场采用的钻孔直径为63mm。现场试验时,根据设备、堆载以及生产情况,对注浆孔的布设进行了相应调整。
  (3)抬升注浆修复过程中的抬升观测
  在注浆抬升的过程中为随时准确地反馈地面变形值,采用量程为50mm的百分表进行观测,并随时提供抬升数据,当抬升量达到设计抬升高度时,停止注浆。注浆同时,应对注浆区附近货架及设备基础进行观测,发现异应立即停止注浆并进行及时处理。抬升注浆结束,待浆液完全凝固后,再次进行地面高程测量,检查各地块的平整度是否在控制范围内。
 
  4.结语
  通过对加固处理后的桩基进行检测完毕,并对原基础的承台进行了加固处理,同时对各承台进行了沉降观测,通过一年的间断观测,我们得出的结果为基础承台的最大沉降量2.5mm,一般在1.0-2.0mm,其加固效果大大超过了设计的期望值。通过对本工程加固处理,为今后处理类似工程提供了很好的经验。
 
参考文献
[1]高淑芹,徐永胜.桩基不均匀沉降治理的工程实践.工程建设与设计,2006,(2).
[2]宋功河,王永祥,朱金生.桩基不均匀沉降治理的工程实践.华东交通大学学报,2005,(4).
[3]李朝晖.桩基沉降的研究现状.中小企业管理与科技,2008,(1).

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