素混凝土桩技术的应用及缺陷加固处理探究

杨中霞

(济南市城乡建设发展服务中心,济南 250014)

素混凝土桩(LC桩)复合地基在处理各种地基(黏性土、粉土、砂土及分层压实填土等)时具有承载力提高、地基变形小等优点。在南方淤泥地区使用素混凝土桩虽然有一些限制,但施工期短,处理效果好,故得到了广泛应用,取得了良好的效果。

某建筑项目总规划建筑面积约为15.62万m2,场地内桩基施工范围的地质条件从上至下为杂填土层(约3.0 m厚)、淤泥质黏土层(约7 m厚)、残积砂质黏性土层及全风化岩层。岩土物理力学参数见表1。

表1 岩土物理特性

1 施工方案选择及设计

经比较确定选择素混凝土桩复合地基处理,具有施工速度快、精度高、噪音少、环保友好、可移动、机械化程度高、适用广泛、易于管理等诸多优点[1]。该项目±0.000标高相当于绝对标高493.65 m。为满足地基处理要求,素混凝土桩按矩形布置,桩径为600 mm,总共有152根。桩身混凝土的强度等级为C30,采用长螺旋钻孔工艺进行施工。为确保素混凝土桩的质量,要求桩身混凝土充盈系数不低于1.0。素混凝土 桩的桩底标高为476.33 m,桩顶的设计标高为486.83 m,有效桩长10.5 m(施工时的桩长为11 m)。

2 素混凝土桩施工技术要点

2.1 钻机就位

检查桩位附近的平整度,对周围杂物进行清理。清理平整之后将钻头尖端与桩位标注点对齐。将钻机孔位与回转中心之间的距离控制在4～4.2 m。检查回转半径范围内是否有障碍物[3-4]。

2.2 埋设护筒

护筒直径相较于桩孔应≥200 mm,护筒长度至少达到0.5 m,以达到进入黏土层的目的。护筒倾斜度≤1%,埋设偏差不得超过30 mm,在护筒的周围用黏土进行回填并夯实[5]。

2.3 钻孔

当钻机水平放置到位后,在桩位上方安装第一节套管。综合考虑自重力、夹持机构回转力及夹持机构压力,将第一节套管慢慢沉入土壤中。连接第二节套管在上方[6],确保第一节与第二节套管的垂直度后逐节连接套管直至设计深度。

2.4 清孔

使用清底钻斗清理桩孔内的杂质及沉积物。进行清底作业时,需确保端承桩孔底部的沉渣不超过100 mm厚度[7]。

2.5 混凝土浇筑

桩基采用C30水下混凝土,使用泵车进行浇筑。浇筑过程中控制初灌量是非常关键的[8],为了确保导管的埋置深度、稳定性及可靠性,需保证初灌后导管的埋置深度不低于1.3 m。初灌量为0.5 m3,每次砼灌注完成后,应及时测量砼面的上升高度,计算导管埋深,并立即拆卸导管。在砼灌注过程中组织好人力、物力,确保连续灌注,不得中途停顿[9-10]。

3 素混凝土桩承载力不足及加固处理

3.1 桩基承载力不足及其成因

桩基施工完成后,采用钻芯法对桩基承载力进行检测,发现有两处桩位的承载力不达标。经现场鉴定,导致桩基承载力不足的原因是两处桩位底部砼料因上部结构自重影响产生侧向压力而顺着岩层裂隙流失,导致桩基底部砼料发生离析,降低了桩基承载力。需对两处桩基进行加固处理。问题桩基分布如图1所示。

图1 问题桩基分布Fig.1 Pile foundation distribution

3.2 加固处理

3.2.1 加固方案比选

桩基加固的常用方法有:补桩加固法、注浆加固法、微型灌注桩加固法、锚杆静压钢管桩加固法及微型钢管桩加固法。为确定最佳加固方案,对上述加固方法进行对比,具体见表2。

表2 加固方案对比

根据表2并结合实际情况,如果采用注浆加固法,易导致浆液流失,无法达到预期的加固效果,甚至没有效果;如果采用微型灌注桩、锚杆静压钢管桩、微型钢管桩等方法进行加固处理,虽然操作简便,场地要求不高,但加固处理后需通过荷载试验进行加固效果检测,易延长工期,增加成本。而补桩加固法操作方便,对现场已建工程扰动小,安全性及可行性最高,故确定采取补桩加固法进行两处桩基的加固处理。

3.2.2 加固实施方法

为避免对已建桩基造成干扰,决定在两个问题桩基位置各增设2根基桩,且2根基桩之间配有1根基桩梁(位于承台梁下面)。新增基桩直径为600 mm,为增强稳定性,桩底直径外扩100 mm(即700 mm)。增补基桩嵌入砂质黏土层,竖向承载力2035 kN。增设的基础梁尺寸为500 mm×800 mm,与2根基桩连接形成一个整体,增强桩基承载力。实际加固施工时进行基桩开挖及浇筑施工,再浇筑增设的基础梁。

3.2.3 加固效果

为验证桩基加固效果,采用盈建科软件计算桩基承载力,结果显示,问题桩基的竖向承载力由原来的3538 kN增大至5573 kN,高出设计值4500 kN约23.8%,满足实际承载力要求,效果可靠。采用补桩加固法施工工期共花费34 d(施工20 d+养护14 d),人工4人。如果采取微型灌注桩法或微型钢管桩法进行加固处理,施工工期需54 d(施工15 d+养护14 d+荷载试验25 d),人工10人。对比可知,应用补桩加固法综合节省工期20 d,节约人工6人,折合费用约7.8万元。

4 结束语

素混凝土桩在淤泥地基中有良好的适用性,但要注意控制桩基浇筑质量,防止因桩底混凝离析而导致承载力不足。若出现承载力不足问题,需结合实际情况合理选择加固方法,有效处理,避免影响后续工程安全。只有充分做好桩基施工,提高质量,才能达到预期目标。