锚杆静压预制桩在房屋加固工程中的应用

2015-09-16 124 0

   摘要:本文结合汕头市茂发食品有限公司办公楼基础加固的工程实例阐述锚杆静压预制桩在加固工程中的设计和施工过程。
 
  一、地质概况
 
   根椐本工程的地质资料可知其基础下存在约20米厚的淤泥、粘土层,往下是中砂层。
 
  二、工程概况
 
   本工程为三层钢筋混凝土框架结构,采用十字交叉条形基础。承建单位在施工过程中对建筑物进行跟踪测量时发现,建筑物沉降量很大,且沉降很不均匀,沉降差很大,有的已大大超过了0.002L的限值,/轴沉降最小,累计沉降量约为20mm,/轴沉降最大,约为224mm,平均日沉降量为1.5mm/d,一般情况下,日沉降速度≤0.035mm时可视为沉降已经稳定。由于基础下存在约20m厚的淤泥层,要达到稳定标准还需要相当长的时间。因此,为确保建筑物的正常使用,必须对建筑物基础进行加固处理。
 
   三.事故原因析
 
   通过对本工程设计文件、施工资料以及现场场地的地质资料的综合分析可知,导致结构不均匀沉降的主要原因是设计人员对基础下存在20多米厚的软弱下卧层没有引起足够的重视,没有对软弱下卧层的承载力进行验算。地质资料表明,本工程基础下面是一层稍硬的砂质粘性土,厚度约二~五米,这是本工程基础的持力层;其下存在约二十米的淤泥层,地基承载力只有30~40Kpa,含水量约为78.4%,是软弱下卧层。很显然,对于本工程来说,采用天然浅基础是不合理的,本工程宜优先采用桩基础,若场地条件限制无法进行桩基础的施工,则必须进行地基处理。
 
   四.加固方案设计和施工加固方案
 
   由于基础下存在较厚的软弱下卧层,设计采用锚杆静压预制方桩进行加固,其加固原理是,在建筑物原基础上埋设抗拉锚杆,锚杆上端应开有螺纹,用于安装压桩机架,把压桩用的机架通过螺母固定在锚杆上,利用建筑物自身的重量,通过锚杆提供压桩所需的反力,把桩压入预定持力层,然后再把桩顶与基础通过预埋件可靠连接从而达到加固目的。设计桩截面250250,桩长约为30米,桩身混凝土强度C30,持力层为粗砂层,要求桩端嵌入粗砂层内不少于0.5米,单桩承载力特征值为350KN,压桩压力为700KN,共设36条桩。为使沉降尽早趋于稳定,本工程采用预加压封桩,在场地不存在负摩擦的条件下,预计加固完成后约1个月即可达到沉降稳定标准,加固后新的沉降量可控制在25mm以内。
 
  材料及配合比
 
   为了缩短施工工期,尽早结束不均匀沉降,本加固工程采用早强混凝土,水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥,其配合比如下:
 
  承台制作
 
  按加固图纸进行放线定位,然后开挖土方至原基础板面,在基础上开凿尺寸
 
  600700mm的孔洞,承台加强筋与原基础梁主筋单面焊10d,预埋锚杆及封桩用的角钢。所有新旧混凝土的结合部位应清洗干净,待水珠干后便可浇筑承台。承台混凝土采用C30早强微膨胀混凝土,以便使新旧混凝土更好的结合。
 
  预制桩的制作
 
   预制桩的制作关键在于.成桩钢模的安装。要求钢模不变形,保证桩端截面的垂直度及平整度;.桩端预埋件的制作。桩的连接可采用预埋钢板或方钢焊接连接法,预埋钢板或方钢时应注意其与锚固钢筋的焊接以及锚固钢筋与桩身主筋的焊接质量,且应注意锚筋的长度。预制桩钢筋骨架制作和柱身制作的偏差控制应严格按照现行建筑结构规范的有关规定执行。.严格控制混凝土的配合比特别是水灰比及外加剂量。.桩的养护。早强混凝土施工应特别注意构件的养护,浇水养护时间一般不少于4天。要求桩身及承台混凝土在一周后便可达到设计强度。这里特别要强调的一点是混凝土外加剂量一定要严格按照设计要求的配合比来控制,因为如果早强剂加得过少则水泥与其反应不充分,达不到早强的效果,反之,如果早强剂加得过多,则水泥与早强剂之间将产生过量反应从而导致混凝土变质,降低混凝土的强度。
 
  压桩及预加压封桩
 
   待桩身及承台混凝土强度达到设计强度后便可开始压桩,压桩时桩位周围应有1.5X1.5 m的操作面,并需有1.0m的运桩通道。压桩应注意以下几个问题:.保证桩身的垂直度,其偏差值应控制在1%以内。.接桩时应保证焊缝饱满,不夹渣,不砂眼,不漏焊,不烧伤。.焊接好后应停留在地面冷却5分钟后方可压桩,以防止焊缝遇地下水骤然冷却造成的损害。.压桩时压力应徐徐加大,防止骤然加压和骤然卸压。当压桩压力达到设计压力时便可停止压桩等待封桩,封桩时应先送桩或切桩,使桩顶位于设计标高,然后在桩顶放置一块-290290X15钢板,然后进行预加压至设计压桩压力并持荷约10~20分钟使桩身沉降基本稳定后,在持荷情况下,用4ø18的L形钢筋顶住桩顶钢板然后与承台预埋角钢焊接牢固,待焊缝冷却5~10分钟后才能缓慢卸压,最后再浇灌微膨胀混凝土封桩。预加压封桩的作用是使桩身在设计压力作用下预先达到沉降稳定,避免桩身在卸载后回弹过大,减少建筑物在加固后的沉降量,大大缩短了建筑物的沉降稳定时间,使建筑物尽早停止沉降。应该注意的是,封桩前应对承台压桩孔内混凝土进行凿毛,并清洗干净混凝土结合面。
 
  沉降观测
 
   在建筑物加固期间及加固后一段时间内应对建筑物进行沉降观测,详细记录观测结果。加固期间应天天观测,加固后可视沉降情况对建筑物进行间断性观测。如果加固后连续两个月建筑物的沉降速率≤0.035mm,则可以停止对建筑物的沉降观测。
 
   五.加固效果分析
 
   本工程自2003年2月6日进场,2003年3月8日竣工,施工总工期为32个日历天,加固前最大日沉降量为2.0mm/d,加固工作完成一个月后最大日沉降量已降至0.033mm/d,基本抑制住了建筑物的不均匀沉降。加固完成后建筑物投入使用至今已有多年,经笔者回访业主得知,该建筑物加固后未再出现不均匀沉降现象。加固效果显著。
 
   六.结束语
 
   锚杆静压桩不同于一般的大型静压桩,它由于利用建筑物本身自重提供压桩压力,无需再附加压重,无需大型的压桩机器,所以设备体积小,具有灵活、轻便、操作面小、对原建筑物破坏小、适用范围广、加固效果显著等优点。特别适用于施工场地较小的室外和室内加固。另外,由于锚杆静压预制桩能够进行预加压封桩,从而大大缩短了建筑物正常沉降趋于稳定的时间,起到立竿见影的加固效果,具有其它加固方法所无法比拟的优点,,所以近年来锚杆静压预制桩正越来越广泛地应用于建筑物的基础加固工程中。
 
   但锚杆静压桩也有其固有的缺点,由于加固工程很多情况下都要进入建筑物内施工,这样,建筑物的底层层高便限制了压桩机架高度和单节桩长,从而导致桩接头过多,施工速度较慢。另外,桩身接头过多也增加了压桩过程中断桩的风险,所以压桩时要特别控制接头焊缝的质量。

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