一、工程概况
重庆某钢铁企业的一座钢筋砼煤塔,主体结构高47.670米,基础为箱形筏板基础,主体结构为钢筋砼筒体。在生产运行了近30年后,因生产能力的扩大,煤塔承受的荷载也随之加大,但基础的承载能力却没有得到加强,煤塔出现倾斜。为了保证煤塔建筑物的结构安全和生产的安全,需对基础进行加固。
二、设计简介
对煤塔基础的加固,设计采用了锚杆静压桩进行加固。锚杆静压桩在地基加固中是一种很有效的方法,它利用建筑物本身的自重为支体,用千斤顶将预制桩段压入土中,使桩尖支撑在持力层上。而且锚杆静压桩可以使基础梁各个部位都支撑在可靠的地基上,因为静压桩施工时不以桩的压入深度为检验标准,而以压桩力的大小作为检验标准,要求压桩力大于桩的设计承载力,即可确保基础安全。其设计值为:
1.静压桩规格为250×250,
2.压力值为单桩700KN,
3.桩位纵横对称网格布置,间距1200~1500;共计112根。
三、地质概况
本工程地层由Q4ml、Q4dl+d、JZS组成。属长江北岸二级阶地,构造松散,非均质结构,风化破碎块度大小不一,无规则,孤石、滚石粒经大小差异较大。
四、施工程序
锚桩施工开凿在箱形基础底板凿400mm孔预钻孔(150~170口径,孔深57m)安装静压机具静压结束(目的:深>10m,压力≥70T)
五、施工方法
锚杆(配压)设计与施工
(一)锚杆施工设计要求
1.由于设计单位无锚杆的结构设计,施工单位根据静压桩压力值,结合相关规范和具体情况自行设计。
2.《YBJ22791》规范提出,锚杆埋设深度为1012d设计,但本规范中未表明静压桩压力值,从试验表中列出最大值为394.4KN,而本工程静压值为700KN,按“10~12d”套用,难以绝对保证锚固力能达到要求。
3.静压力值单桩设计700KN,锚固力应保证1000KN较为合理。
4.经查有关资料,M30、A4不锈钢锚栓,单根抗拉强度130KN,4根合计为520KN,压桩设计值为700KN,锚杆锚固全力必须大于700KN。因此,采用小口径浅孔锚栓无法绝对保证锚固。大口径深孔锚杆除满足压桩施工的需要外,可加强旧建筑物基础强度。
(二)锚杆设计
1.锚孔口径110;
2.锚杆132、M30×3.2螺丝连接;
4.锚孔布置:每根静压桩对称4根布置。工程量660孔×5m总量3300m;
(三)施工工艺
1.±0.00砼板采取人工凿桩孔及锚孔;
2.在形基础砼底板上(-2.900层)由人工凿孔,口径400;
3.±0.00~-2.9空间锚孔位置需用130钢管支撑。
4.±0.00~-2.9空间静压桩埋没400导向管,取消原方案中方形导管。
5.根据地层地质结构、工期要求和场地环境,施工工艺方法选择潜孔锤冲击回转全面破碎钻钻进,冲击器选择CIR型90-120。冲击钎头按设计锚孔口径,5、110、130(注90属非标准系列)。钻进参数如下:转速40-60rin,风压0.5-0.7mpa,冲击能110-180J,冲频840-820min,风量7-12m3/min,钻压1-2KN。注意除冲频130选小值,95选小值,其余参数130选大值、92选小值。
6.操作注意事项
a、开孔轻压、慢转钻进,当冲击器全部钻进孔内后可按要求参数钻进。
b、做好钻进记录,根据钻进情况及时判断地层变化情况,并及时向监理工程师汇报。
C、连接增加钻杆时,控制停止进尺,冲孔1-2min,保证孔内干净,避免重复破碎。
d、清孔,钻孔深度达到设计要求后,将钻具提离孔底10-15cm,停车,空压机连续冲孔5-10min,以冲出气体无杂尘为准。
(四)锚杆制作与安装
1.锚杆材料采用φ30圆钢制成
2.下料采用切割机切断,严禁用电焊机、氧气切割;
3.按设计图加工焊接支撑架;加工锚头螺纹M30×3.2;
4.锚杆长度不够时,可采用两根道帮条双面焊接,帮条长度5d,焊缝高度为8mm,宽17mm,用E50电焊条焊接。
5.下锚时三个支爪张开直径略大于孔径,人工锤击下入孔内,起到承压锚固作用,提高磨阻力;
6.备选用化学锚栓锚固,具体土层挖后视原基础伐体砼厚度而定。
(五)灌浆
1.灌浆用M5.0水泥砂浆,并掺入水泥用量的3%的减水剂和10%补偿收缩添加剂及3%的早强剂。
2.灌浆前应检查灌浆管是否畅通。
3.灌浆管必须下到孔底。
4.灌浆分首次灌和二次,首灌灌满后停待2-3h,水泥砂浆收缩固结后,排出表面离析水,进行二次补浆,依次循环以灌满密实为准。
5.水泥砂浆按配合比过磅配合,搅拌要均匀,随搅随用,应在初凝之前用完。
6.灌浆前,先检查注浆泵运转是否正常,灌浆前先用水泥浆润滑注浆泵。
六、静压桩施工
(一)预制桩
1.桩长200025000mm;
2.两端预埋焊接桩钢件或一端预埋插筋,另一端预留插盘孔和吊装孔;
3.按标准PHC型桩配筋
4.装卸必须轻装轻放,并堆码整齐,严禁撞击。
(二)静压机构安装
1.设备:NB4-50电动液压泵,150T实心式千斤顶
2.操作平台与锚桩螺丝连接,丝扣M30×3.2,要求拧梁力矩314N.M。
3.安装反压及夹持装置;
4.安装注意事项:
A、操作平台、连接牢固可靠;
B、操作平台、千斤顶安装必须水平;
C、导向管必须安装垂直;
D、焊接部位必须牢固,为保证桩的垂直度,先对称点焊,然后满焊;
E、静压桩体必须保证垂直度;
接桩上、下段必须保证对齐,严格用水平尺和1000mm钢板尺进行检查;
F、千斤顶横梁和导向系统必须设置安全保护装置;
G、操作时分工明确,互相配合,油泵操作,接桩焊接、夹持操作,记录岗位必须配备专业人负责。
(三)旧混凝土筏体开凿及导向管埋设;
人工开凿,规格500×500m×700mm,导向管制作,安装导向管;
(四)压桩要求
1.钢桩帽内孔250mm+5mm,H=100mm,木垫板35mm,选木质韧性好,刨平;
2.间隔压桩;
3.压每节桩一次到位,不得停顿;
4.硫磺胶泥接桩时,检查上、下节桩重合无误,上下垂直,然后在下节预留孔中装上硫磺胶泥夹箍,浇注硫磺胶泥立即将上节桩预留筋垂直插入,并及时检查调整垂直度。
(五)特殊处理
静压时未达到10M深度而遇有“孤石”或“硬岩夹层”可拔出桩体,然后用潜空锤钻碎,穿透,重新静压。静压时锚桩有一锚松动,立即停止静压,重新处理锚桩。个别静压设计位置无法保证静压设备的安装应征得设计部门同意,方可调整。未达到设计静压力值而断桩时,调整位置重新施工。为减小静力压桩的挤土效应,提高压桩工效,根据《JGJ94-94》规定可选潜孔冲击锤干式预钻孔,预钻孔孔径130,孔深5米,工程量560米。
(六)封桩:
1.取出导向管;
2.清除压桩孔内填料、杂质、积水,清洗孔壁;
3.焊接帽梁与锚杆头;
4.浇注C30砼;
七、箱形筏板基础处理
因基础为钢筋砼箱形筏板基础,在静压桩施工过程中,预钻了112个桩孔,封桩结束后,浇注500的混凝土板,混凝土内配Φ25双向200的钢筋,以保持基础的整体性和完整性,使结构牢固、安全、可靠。
八、结束语
钢筋砼煤塔通过静压桩加固后已使用了两年,经检测结构稳定、安全。工程中的运用,不仅加固了基础结构,还可进行纠偏,总之,锚杆静压桩施工简单易于操作、成本低、效果好等优点将会在建筑物的加固改造中得到广泛的运用。
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