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摘要: 桩基工程质量直接关系到建筑结构的可靠度,桩的偏位问题始终是桩基工程质量控制的重点。下文结合实例，对桩基检测和桩偏位设计优化进行了探讨。
关键词: 桩基检测 偏位 承载力
1工程概况
某化工区占地面积约26万m2，该项目主要由硫酸装置、磷酸装置和其他化工装置组成。根据现场地质调查情况以及区域地质资料和相邻场地地质资料,确定场地复杂程度等级为一级和地基复杂等级为二级。场区岩土层概况见表1所列。
表1场区岩土层概况
桩基已经成为浅层土质不良地区和地震区建造建筑物,特别是高层建筑、重厂房以及对沉降有特殊要求的建筑物所广泛采用的一种基础形式。本场地基岩面起伏较大,不宜采用预制桩基础,宜采用冲击钻孔灌注桩或钢筋混凝土护壁人工挖孔灌注桩,以第⑥层强风化花岗片麻岩或第⑦层中风化花岗片麻岩为桩端持力层,桩端全断面进入持力层的深度不宜小于1.0 m。但是在施工过程中因为各种原因有可能导致桩位偏位,那么如何运用技术手段解决这一问题是桩基础施工过程中的关键。
2桩偏位分析及桩基检测
磷复肥磷铵主装置共有156根冲孔灌注桩,打桩完毕后开挖验线时发现有部分桩位产生偏位,其中偏位较大的桩达到350 mm(桩身18 m长),超过规范中施工允许最大偏差:d/6且不大于100 mm。
2.1施工中造成桩偏位的主要原因
(1)由于打桩自中部推向四周,故中心区土体水平位移最小,四角土体沿对角线向外挤出,位于外侧的桩,有可能被土体推出。
(2)挤土原因引起桩偏位,由于桩打入地基时,有部分土体被挤出桩身的位置,引起桩身附近土体的位移,造成已施工的工程桩随土体位移,桩的密度越密,则桩的偏位越大。
(3)桩群密度越大,则孔隙水压力越高,波及面也越广,消散较慢,而打桩速率较快,空隙压力把相邻的桩推向一侧发生横向移位。
(4)桩基因基坑开挖引起位移,这种情况多发生打桩后,不久就开始大面积开挖,且未采取降水措施,土体中的高孔隙水压及土的侧向挤压会引起桩大面积偏位。
2.2桩偏位处理的关键环节
(1)偏位后桩身质量是否完整。为确定被挤偏的桩的损伤程度和完整性,首先对之进行低应变动力检测。
(2)偏位后对承载力的影响,损失多大。
(3)桩承载力设计值是否有一定程度的富余。这主要要看结构师设计桩基时,承载力是否有一定程度的富余以及底板配筋是否能将这种富余充分发挥。
2.3低应变反射波法检测
基桩低应变动力检测是指采用应力波反射法,通过应力波沿桩身的传播和反射的原理作分析,运用时域或频域分析评价桩身结构完整性的检测方法。
本次试验共检测28根工程桩,其中桩身完整,混凝土强度优良,波速正常,波形规则24根,占所测桩数的86%,桩身基本完整或局部有轻微缺陷,混凝土强度良好,波速基本正常,波形基本规则的共4根,占所测桩数的14%。
2.4桩基静载荷试验
采用电动油压千斤顶加载、压重平台提供反力,慢速维持荷载法检测3根桩。该方法的基本原理是以一组完全的单桩竖向抗压静载荷试验Q-s曲线为基础,取该曲线的前几级荷载下沉降原始数据进行分析,进而对Q-s曲线发展趋势作出预测。静载荷试验能直观反映桩的承载力和沉降量。试验结果见表2所列。
表2试验结果汇总
检测结论:所测试3根试桩的单桩竖向承载力特征值均达到设计要求。
3 偏位设计的优化
根据地质勘察报告及桩基静载荷试验、低应变反射波法检测综合分析,通过对偏桩结构的受力分析及土层情况,计算桩顶作用效应,在偏心竖向力作用下,即
(1)
其中,Nkmax为荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,桩顶最大竖向力;R为单桩或复合基桩竖向承载力特征值;Fk为荷载效应标准组合下,作用于承台顶面的竖向力;Gk为桩基承台和承台上土自重标准值;Mxk、Myk为荷载效应标准组合下,作用于承台底面、绕通过桩群形心的x、y主轴的力矩;xi、yi为第i基桩或复合基桩至y、x轴的距离;n为桩基中的桩数。
以桩左偏移350 mm计算为例,根据偏桩位置,重新计算桩基的受力(图1)。在满足承台构造的前提下,对承台进行受弯,受冲切计算和受剪计算。
图1承台和桩共同作用下的受力简图
通过计算,依据设计院的设计荷载,能够达到承载要求。原CT-1尺寸由1 200 mm×1 200 mm改为1 400 mm×1 200 mm,承台高度由800 mm改为1 200 mm,与承台相连的承台梁JLL-3截面由300 mm×800 mm改为400 mm×800 mm,决定采用扩大承台及加大承台梁的方法来提高桩的承载力。
同时将偏位的承台上的地梁与其他未发生偏移桩的地梁连成一体,以提高整体刚性。原设计方案和桩偏位设计处理方案见图2所示。
图2原设计方案和桩偏位设计处理方案对比
4 结语
桩基工程前期的地质勘察工作、施工工艺和施工过程的监测是前提保证,是保证整个工程质量的重要环节。合理的打桩顺序,周全的开挖方案,对于开挖较深的基坑采取必要的围护措施是很重要的。合理的降水措施也是重要的。在桩间插入竖向排水系统或者插设塑料排水板,以利孔隙水压力的消散,排水固结作用还有助于土体强度的增长和减少主固结沉降,对防治桩身负摩擦效应有利。在打桩区埋设孔隙水压力计,布置深层测斜孔测量土体位移,布置分层沉降标测量分层沉降或土层隆起,以及在打樁过程中进行桩的高低应变动力测试,实行信息化施工控制打桩质量。
参考文献：
[1] JGJ 94-2008,建筑桩基技术规程[S].
[2] GB 50202-2002 ,建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].
[3] JGJ 106 - 2003 ,建筑基桩检测技术规范[S].
[4]吴刚,张剑锋.某电厂打入桩桩位偏移原因及防治措施[J].电力勘测,2002(2):14-18.
(身份证：320102197410171238)
关键词: 桩基检测 偏位 承载力
1工程概况
某化工区占地面积约26万m2，该项目主要由硫酸装置、磷酸装置和其他化工装置组成。根据现场地质调查情况以及区域地质资料和相邻场地地质资料,确定场地复杂程度等级为一级和地基复杂等级为二级。场区岩土层概况见表1所列。
表1场区岩土层概况
桩基已经成为浅层土质不良地区和地震区建造建筑物,特别是高层建筑、重厂房以及对沉降有特殊要求的建筑物所广泛采用的一种基础形式。本场地基岩面起伏较大,不宜采用预制桩基础,宜采用冲击钻孔灌注桩或钢筋混凝土护壁人工挖孔灌注桩,以第⑥层强风化花岗片麻岩或第⑦层中风化花岗片麻岩为桩端持力层,桩端全断面进入持力层的深度不宜小于1.0 m。但是在施工过程中因为各种原因有可能导致桩位偏位,那么如何运用技术手段解决这一问题是桩基础施工过程中的关键。
2桩偏位分析及桩基检测
磷复肥磷铵主装置共有156根冲孔灌注桩,打桩完毕后开挖验线时发现有部分桩位产生偏位,其中偏位较大的桩达到350 mm(桩身18 m长),超过规范中施工允许最大偏差:d/6且不大于100 mm。
2.1施工中造成桩偏位的主要原因
(1)由于打桩自中部推向四周,故中心区土体水平位移最小,四角土体沿对角线向外挤出,位于外侧的桩,有可能被土体推出。
(2)挤土原因引起桩偏位,由于桩打入地基时,有部分土体被挤出桩身的位置,引起桩身附近土体的位移,造成已施工的工程桩随土体位移,桩的密度越密,则桩的偏位越大。
(3)桩群密度越大,则孔隙水压力越高,波及面也越广,消散较慢,而打桩速率较快,空隙压力把相邻的桩推向一侧发生横向移位。
(4)桩基因基坑开挖引起位移,这种情况多发生打桩后,不久就开始大面积开挖,且未采取降水措施,土体中的高孔隙水压及土的侧向挤压会引起桩大面积偏位。
2.2桩偏位处理的关键环节
(1)偏位后桩身质量是否完整。为确定被挤偏的桩的损伤程度和完整性,首先对之进行低应变动力检测。
(2)偏位后对承载力的影响,损失多大。
(3)桩承载力设计值是否有一定程度的富余。这主要要看结构师设计桩基时,承载力是否有一定程度的富余以及底板配筋是否能将这种富余充分发挥。
2.3低应变反射波法检测
基桩低应变动力检测是指采用应力波反射法,通过应力波沿桩身的传播和反射的原理作分析,运用时域或频域分析评价桩身结构完整性的检测方法。
本次试验共检测28根工程桩,其中桩身完整,混凝土强度优良,波速正常,波形规则24根,占所测桩数的86%,桩身基本完整或局部有轻微缺陷,混凝土强度良好,波速基本正常,波形基本规则的共4根,占所测桩数的14%。
2.4桩基静载荷试验
采用电动油压千斤顶加载、压重平台提供反力,慢速维持荷载法检测3根桩。该方法的基本原理是以一组完全的单桩竖向抗压静载荷试验Q-s曲线为基础,取该曲线的前几级荷载下沉降原始数据进行分析,进而对Q-s曲线发展趋势作出预测。静载荷试验能直观反映桩的承载力和沉降量。试验结果见表2所列。
表2试验结果汇总
检测结论:所测试3根试桩的单桩竖向承载力特征值均达到设计要求。
3 偏位设计的优化
根据地质勘察报告及桩基静载荷试验、低应变反射波法检测综合分析,通过对偏桩结构的受力分析及土层情况,计算桩顶作用效应,在偏心竖向力作用下,即
(1)
其中,Nkmax为荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,桩顶最大竖向力;R为单桩或复合基桩竖向承载力特征值;Fk为荷载效应标准组合下,作用于承台顶面的竖向力;Gk为桩基承台和承台上土自重标准值;Mxk、Myk为荷载效应标准组合下,作用于承台底面、绕通过桩群形心的x、y主轴的力矩;xi、yi为第i基桩或复合基桩至y、x轴的距离;n为桩基中的桩数。
以桩左偏移350 mm计算为例,根据偏桩位置,重新计算桩基的受力(图1)。在满足承台构造的前提下,对承台进行受弯,受冲切计算和受剪计算。
图1承台和桩共同作用下的受力简图
通过计算,依据设计院的设计荷载,能够达到承载要求。原CT-1尺寸由1 200 mm×1 200 mm改为1 400 mm×1 200 mm,承台高度由800 mm改为1 200 mm,与承台相连的承台梁JLL-3截面由300 mm×800 mm改为400 mm×800 mm,决定采用扩大承台及加大承台梁的方法来提高桩的承载力。
同时将偏位的承台上的地梁与其他未发生偏移桩的地梁连成一体,以提高整体刚性。原设计方案和桩偏位设计处理方案见图2所示。
图2原设计方案和桩偏位设计处理方案对比
4 结语
桩基工程前期的地质勘察工作、施工工艺和施工过程的监测是前提保证,是保证整个工程质量的重要环节。合理的打桩顺序,周全的开挖方案,对于开挖较深的基坑采取必要的围护措施是很重要的。合理的降水措施也是重要的。在桩间插入竖向排水系统或者插设塑料排水板,以利孔隙水压力的消散,排水固结作用还有助于土体强度的增长和减少主固结沉降,对防治桩身负摩擦效应有利。在打桩区埋设孔隙水压力计,布置深层测斜孔测量土体位移,布置分层沉降标测量分层沉降或土层隆起,以及在打樁过程中进行桩的高低应变动力测试,实行信息化施工控制打桩质量。
参考文献：
[1] JGJ 94-2008,建筑桩基技术规程[S].
[2] GB 50202-2002 ,建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].
[3] JGJ 106 - 2003 ,建筑基桩检测技术规范[S].
[4]吴刚,张剑锋.某电厂打入桩桩位偏移原因及防治措施[J].电力勘测,2002(2):14-18.
(身份证：320102197410171238)