深攪水泥土加芯樁在住宅基礎中的應用
發布時間：2010-01-14 共1頁
深攪水泥土加芯樁，是在水泥攪拌樁成樁之初，立即將剛性的預制鋼筋混凝土樁芯，壓入攪拌樁的中心部位，待水泥土凝固后，樁芯與水泥土共同作用，承受上部荷載的一種新型復合樁。在昆明某住宅的基礎工作中，采用了這種樁型。
一、工程概況及地質條件
該住宅位于昆明市中心區域，周邊居民稠密，其建筑場地為拆除舊有建筑后形成。該住宅為框架結構，八層，建筑高度23.7m，按抗震烈度八度設防，建筑面積4276m2。
從鉆探揭示的、該場地的地質資料看，其地基土屬古滇池湖積地層，表層為①雜填土，其下依次為：②粉質粘土（硬塑），厚0.5～2.2m；③粉質粘土（可塑），厚0.5～1.3m；④粉土，厚0.3～2.5m；⑤粉砂，厚1.3～7.5m；⑥園礫，厚14.4～20.4m。地下水較淺，距地表僅1.0m，屬Ⅲ類建筑場地。鑒于第⑥層園礫的粒徑者20mm,亞園形，一般為2～9mm，充填砂10～20%，呈稍密～中密狀態，且土層厚，埋深在8.5～10.0m范圍內，故設計將該園礫層定為樁基的持力層。
二、樁基的主要設計參數
設計根據該場地的土層性狀和對上部荷載的分析，確定其深攪水泥土加芯樁的樁土置換率為14%。該工程共布設了238棵工程樁，樁徑φ500mm，設計樁長9.2m，進入園礫層不小于0.5m；樁芯為C20預制鋼筋混凝土構件，橫截面為正方形，上口尺寸220×220mm，下口130×130mm，芯長6.0m配有4 12縱向鋼筋和φ6.5＠200的箍筋。設計要求水泥土無側限抗壓強度為1.5MPa，單樁承載力標準值不小于450KN，其極限值應于765KN。
三、工程樁施工工藝及有關情況
按照設計要求的水泥土無側限抗壓強度的要求，施工單位對水泥土進行了配合比試驗。通過試驗確定每加固1.0m3土體，摻入水泥量為350kg，水泥漿的水灰比為0.5～0.6，并加入水泥重10%的磷石膏，5%的生石灰，注漿泵的出口壓力保持在0.8～1.2MPa。為了將水泥土拌合均勻，采用了“六攪三噴”的施工工藝。即第一回次由地表攪至設計深度（或持力層以下＞0.5m），邊壓入水泥漿液，然后攪拌提升，如此再反復進行兩次。在噴漿攪拌的過程中，要控制深攪樁機鉆桿的升降速度不于1.0m/min，使壓入的水泥漿量與機械的提升速度相適應，以確保其水泥土混合均勻、充分。在最后一個回次的攪拌、噴漿結束，邊攪邊提升鉆桿至地面以后，立即將鉆桿平移，然后用樁機上的起吊設備，吊起樁芯，正確對正攪拌樁的中心，用樁機上自帶的微震靜壓裝置，將樁芯徐徐壓入尚未凝固的水泥土中，并用水準儀控制其樁芯的樁頂標高，使其偏差不于50mm。
本工程共有工程樁238棵，加上施打的三棵試樁，共打深攪加芯樁241棵，其樁長在9～11.0m之間，樁的總長為2401m。土方開挖后對樁徑進行檢查，均符合設計和規范要求。在齡期達到30d后，隨機抽取了樁長為9.3、10.1和10.5m的三棵工程樁進行非破壞性的單樁靜荷載試驗，其承載力實測值均已達550KN以上，超過了設計承載力極限值的70%。
四、單樁承載力試驗及建筑物的沉降觀測結果
從上列三組試樁的結果看，其試驗靜荷載均已達到設計要求的極限承載力765KN的144%，而最終沉降量尚不足20mm，樁尚未破壞。試驗資料表明，樁的力學性能良好，沉降量較小。
由于深攪加芯樁是一種新樁型，在昆明工程實踐中使用尚不多，為對該工程樁基的沉降狀況做出正確、客觀的評價，以積累數據，獲取經驗，業主另行委托有相應資質的第三方，在施工期間及竣工后一段時間內，對該住宅進行沉降觀測。觀測單位先在建筑物外圍引測了四個水準基點，形成環形閉合水準路線，之后在建筑物四角及有關部位設置了八個沉降觀測點，并遵照規范要求的觀測方法和周期，對觀測點進行了13期（14次）沉降觀測，其中的最后三期觀測，歷時三個月，到第13期觀測時，其沉降速率已在0.02～0.04mm/d之間，進入穩定階段。其最終沉降值為：最小沉降量–3.43mm，最沉降量–8.37mm，兩相鄰樁基間的沉降差僅為萬分之二。沉降觀測數據表明：該建筑物沉降均勻，樁基安全可靠。
五、深攪水泥土加芯樁的現場監控
深攪水泥土加芯樁雖然是一種新樁型，但它必竟是在水泥攪拌樁的基礎上，演變發展而來的。因此，在對其監控實踐中，除要按攪拌樁的質量要求對樁的位置、垂直度、樁長、樁徑，水泥及其他原材料的性能、用量，注漿泵的出口壓力，樁機鉆桿的升降速度等諸多因素，在現場進行嚴格檢查監控外，我們認為，還要就水泥土加芯樁與攪拌樁的不同，進行相應地有針對性的監控活動。歸納起來，應著重關注以下幾方面：
1．要對進場的鋼筋混凝土樁芯質量進行認真檢查。
鋼筋混凝土樁芯，是一種楔形的鋼筋混凝土預制構件，應對其砼的強度、所用鋼筋的品種、直徑及鋼筋籠的成型等，在預制廠進行必要的抽查，并對進場的樁芯的外觀形狀、幾何尺寸、軸線彎曲度進行逐根檢查，其檢查的標準應按照預制樁的相關技術標準進行。預制廠應提供該批樁芯的材質檢驗報告及樁芯的產品合格證。
2．現場鋼筋混凝土樁芯的堆碼及起吊移位，要確保其構件不致產生斷裂和的損傷。
樁芯的堆放場地，應適當平整，并有相應的強度。應根據樁芯的長度，在其樁長15%～20%的兩端設置墊木，再把樁芯從懸吊狀態徐緩地擱置在墊木上。樁芯可層層堆碼，但每層均應設置墊木，而且上下層的墊木位置應在同一豎直線上。為了堆碼及起吊移位安全，堆碼高度不宜超過四層。
在樁芯起吊移位前，應按單點綁扎起吊的方式對其樁芯的強度進行復核。在起吊過程中，應慢吊、輕起、輕放；在移位過程中，要有人力牽引扶位，避免與其它剛性物體發生劇烈撞擊，造成構件的缺楞掉角甚至樁芯斷裂毀損。
3．在壓入樁芯時，要把樁芯壓到深攪樁的截面中心位置及設計深度。
為了使水泥土加芯樁的力學性能良好，樁芯截面的中心宜與深攪樁的幾何中心吻合。但由于機械及人工操作的因素，有一定偏差是難免的，其偏差應小于5cm，以確保周邊有足夠的水泥土將樁芯包裹。同時，樁芯在深攪樁內的插入深度，要用水準儀進行監控，使樁芯頂部的標高與其要求標高的偏差，不超過5cm。
4．要對已經完成的水泥土加芯樁妥為保護。
水泥土加芯樁完成后，其水泥土尚處于可塑狀態，要注意對其加以保護。在深攪樁機移位時，要避免對樁芯的碰撞、推擠及繩索對樁芯的牽拉，為此，打樁前，在施工方案中要認真設計并詳細載明打樁機的循行路線，并認真按方案組織施工。監理工程師，也要對照施工方案，對樁的施打順利進行檢查。
必須指出，水泥土加芯樁作為一種工程樁，在竣工后，應按照規范要求，對其力學性能進行抽查，以確保其符合設計要求，使工程安全可靠。
六、深攪加芯樁的工程效果
該住宅樁基以上部份的施工，于2002年3月22日開始，全部工程于2002年12月4日竣工驗收，施工歷時約八個月余，至今已使用二年。工程實踐證明，深層攪拌加芯樁施工工藝簡單，質量易于控制，施工中噪聲低，震動小，對環境基本無污染，加之單樁承載力高，建筑物沉降相對較小，而造價僅為使用震動沉管灌注樁樁基的55～65%，效果十分顯著。在本文撰寫前，樁基施工單位又陸續在昆明康宏小區2.65萬平方米商品房、云南骨傷科學校4800m2圖書館、昆明益鑫公司6000m2商住樓等多處多層框架結構工程中，使用這種樁型，效果都很好，值得推廣。
