深攪水泥土加芯樁在住宅基礎(chǔ)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)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(yù)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(fù)合樁。在昆明某住宅的基礎(chǔ)工作中，采用了這種樁型。
一、工程概況及地質(zhì)條件
該住宅位于昆明市中心區(qū)域，周邊居民稠密，其建筑場(chǎng)地為拆除舊有建筑后形成。該住宅為框架結(jié)構(gòu)，八層，建筑高度23.7m，按抗震烈度八度設(shè)防，建筑面積4276m2。
從鉆探揭示的、該場(chǎng)地的地質(zhì)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(zhì)粘土（硬塑），厚0.5～2.2m；③粉質(zhì)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(chǎng)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(tài)，且土層厚，埋深在8.5～10.0m范圍內(nèi)，故設(shè)計(jì)將該園礫層定為樁基的持力層。
二、樁基的主要設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)根據(jù)該場(chǎng)地的土層性狀和對(duì)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(shè)了238棵工程樁，樁徑φ500mm，設(shè)計(jì)樁長9.2m，進(jìn)入園礫層不小于0.5m；樁芯為C20預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)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(shè)計(jì)要求水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.5MPa，單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于450KN，其極限值應(yīng)于765KN。
三、工程樁施工工藝及有關(guān)情況
按照設(shè)計(jì)要求的水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的要求，施工單位對(duì)水泥土進(jìn)行了配合比試驗(yàn)。通過試驗(yàn)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(shè)計(jì)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(fù)進(jìn)行兩次。在噴漿攪拌的過程中，要控制深攪樁機(jī)鉆桿的升降速度不于1.0m/min，使壓入的水泥漿量與機(jī)械的提升速度相適應(yīng)，以確保其水泥土混合均勻、充分。在最后一個(gè)回次的攪拌、噴漿結(jié)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(jī)上的起吊設(shè)備，吊起樁芯，正確對(duì)正攪拌樁的中心，用樁機(jī)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(zhǔn)儀控制其樁芯的樁頂標(biāo)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(duì)樁徑進(jìn)行檢查，均符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。在齡期達(dá)到30d后，隨機(jī)抽取了樁長為9.3、10.1和10.5m的三棵工程樁進(jìn)行非破壞性的單樁靜荷載試驗(yàn)，其承載力實(shí)測(cè)值均已達(dá)550KN以上，超過了設(shè)計(jì)承載力極限值的70%。
四、單樁承載力試驗(yàn)及建筑物的沉降觀測(cè)結(jié)果
從上列三組試樁的結(jié)果看，其試驗(yàn)靜荷載均已達(dá)到設(shè)計(jì)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(yàn)資料表明，樁的力學(xué)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(shí)踐中使用尚不多，為對(duì)該工程樁基的沉降狀況做出正確、客觀的評(píng)價(jià)，以積累數(shù)據(jù)，獲取經(jīng)驗(yàn)，業(yè)主另行委托有相應(yīng)資質(zhì)的第三方，在施工期間及竣工后一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)該住宅進(jìn)行沉降觀測(cè)。觀測(cè)單位先在建筑物外圍引測(cè)了四個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，形成環(huán)形閉合水準(zhǔn)路線，之后在建筑物四角及有關(guān)部位設(shè)置了八個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，并遵照規(guī)范要求的觀測(cè)方法和周期，對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了13期（14次）沉降觀測(cè)，其中的最后三期觀測(cè)，歷時(shí)三個(gè)月，到第13期觀測(cè)時(shí)，其沉降速率已在0.02～0.04mm/d之間，進(jìn)入穩(wěn)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(cè)數(shù)據(jù)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(xiàn)場(chǎng)監(jiān)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(chǔ)上，演變發(fā)展而來的。因此，在對(duì)其監(jiān)控實(shí)踐中，除要按攪拌樁的質(zhì)量要求對(duì)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(jī)鉆桿的升降速度等諸多因素，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格檢查監(jiān)控外，我們認(rèn)為，還要就水泥土加芯樁與攪拌樁的不同，進(jìn)行相應(yīng)地有針對(duì)性的監(jiān)控活動(dòng)。歸納起來，應(yīng)著重關(guān)注以下幾方面：
1．要對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼筋混凝土樁芯質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)真檢查。
鋼筋混凝土樁芯，是一種楔形的鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，應(yīng)對(duì)其砼的強(qiáng)度、所用鋼筋的品種、直徑及鋼筋籠的成型等，在預(yù)制廠進(jìn)行必要的抽查，并對(duì)進(jìn)場(chǎng)的樁芯的外觀形狀、幾何尺寸、軸線彎曲度進(jìn)行逐根檢查，其檢查的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照預(yù)制樁的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。預(yù)制廠應(yīng)提供該批樁芯的材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告及樁芯的產(chǎn)品合格證。
2．現(xiàn)場(chǎng)鋼筋混凝土樁芯的堆碼及起吊移位，要確保其構(gòu)件不致產(chǎn)生斷裂和的損傷。
樁芯的堆放場(chǎng)地，應(yīng)適當(dāng)平整，并有相應(yīng)的強(qiáng)度。應(yīng)根據(jù)樁芯的長度，在其樁長15%～20%的兩端設(shè)置墊木，再把樁芯從懸吊狀態(tài)徐緩地?cái)R置在墊木上。樁芯可層層堆碼，但每層均應(yīng)設(shè)置墊木，而且上下層的墊木位置應(yīng)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(yīng)按單點(diǎn)綁扎起吊的方式對(duì)其樁芯的強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)核。在起吊過程中，應(yīng)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(fā)生劇烈撞擊，造成構(gòu)件的缺楞掉角甚至樁芯斷裂毀損。
3．在壓入樁芯時(shí)，要把樁芯壓到深攪樁的截面中心位置及設(shè)計(jì)深度。
為了使水泥土加芯樁的力學(xué)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(jī)械及人工操作的因素，有一定偏差是難免的，其偏差應(yīng)小于5cm，以確保周邊有足夠的水泥土將樁芯包裹。同時(shí)，樁芯在深攪樁內(nèi)的插入深度，要用水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)控，使樁芯頂部的標(biāo)高與其要求標(biāo)高的偏差，不超過5cm。
4．要對(duì)已經(jīng)完成的水泥土加芯樁妥為保護(hù)。
水泥土加芯樁完成后，其水泥土尚處于可塑狀態(tài)，要注意對(duì)其加以保護(hù)。在深攪樁機(jī)移位時(shí)，要避免對(duì)樁芯的碰撞、推擠及繩索對(duì)樁芯的牽拉，為此，打樁前，在施工方案中要認(rèn)真設(shè)計(jì)并詳細(xì)載明打樁機(jī)的循行路線，并認(rèn)真按方案組織施工。監(jiān)理工程師，也要對(duì)照施工方案，對(duì)樁的施打順利進(jìn)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(yīng)按照規(guī)范要求，對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行抽查，以確保其符合設(shè)計(jì)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(yàn)收，施工歷時(shí)約八個(gè)月余，至今已使用二年。工程實(shí)踐證明，深層攪拌加芯樁施工工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量易于控制，施工中噪聲低，震動(dòng)小，對(duì)環(huán)境基本無污染，加之單樁承載力高，建筑物沉降相對(duì)較小，而造價(jià)僅為使用震動(dòng)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(xù)在昆明康宏小區(qū)2.65萬平方米商品房、云南骨傷科學(xué)校4800m2圖書館、昆明益鑫公司6000m2商住樓等多處多層框架結(jié)構(gòu)工程中，使用這種樁型，效果都很好，值得推廣。
