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【摘 要】 用注浆、静压桩加固基础在我国应用较早,因其操作简单灵便、施工质量可靠和无噪音等特点,在基础加固中广泛应用。本文结合工程实例,对某车间地基基础利用注浆、静压桩方案加固进行了介绍,为类似加固工程提供借鉴。
【关键词】 基础;加固;注浆;静压桩
1 前言
随着我国的工业迅速发展,工业车间厂房规模和数量不断增加。随着时间的推移,一些工业厂房车间的基础出现沉降等质量问题,这是由于各地区的工程地质条件不同,土层分布、土的物理力学性质不同,既使同一建筑场地,往往土质也不均匀,在进行工程勘察、工程设计与施工中,如果对地基条件掌握不全,处理不当,就可能导致基础发生问题,这些都会给国家和企业造成不应有的损失。本文通过注浆、静压桩在车间基础加固中的应用实例,说明注浆及静压桩加固基础的主要施工技术。
2 工程概况
某厂房幢高15m,框架结构,建筑物长55.0m,宽15.0m,占地面积825m2,原设计采用人工挖孔桩基础,由于场地工程地质情况复杂,厂房中段和东段分别分布有一层厚为3~6m和7~9m的流塑状淤泥,使建筑区内部分地段挖孔桩方案无法实施,而改用条形基础下的砂垫层方案(垫层厚度1.00m)于是同一建筑物采用了两种在受力和变形方面完全不同的基础型式。使用期间发现不均匀沉降,导致厂房结构出现严重拉裂和剪切破坏,危及安全使用。
3 加固方案
根据现场具体情况和场地地质条件,通过方案比选、工期论证和经济分析,决定对室内回填地基土采用压力注浆方案进行加固,有发生沉陷的设备基础采取静压钢管桩方案进行加固处理。设备基础和地基土加固完毕后,达到基础在正常过程中不再产生新的不均匀沉降,室内地基土在正常使用过程中不再产生地面空鼓和沉陷。
3.1注浆加固,本次加固目的旨在通过浆体的渗压改善软土地基的承载力和压缩(变形)模量,逐渐减少地基的沉降量,以满足厂房的使用要求。
3.1.1以一定的液压,将水泥和化学浆通过双液管注入土中,并使之迅速凝固,同时对软土进行割裂、扩散挤压和充填,并伴随一定的物理化学作用,一方面促使浆体,在软土中形成脉状充填;另一方面又使软土产生压缩和脱水固结,从而达到加固的目的。
3.1.2工艺流程成孔下管→制浆→液压注浆→挤压与充填→固结。
3.1.3技术措施注浆孔的布置:在厂房室内回填土区域内布置注浆孔,孔距1.5~1.9m不等,加固深度4.0~10.5m,深孔底部进入残积土层。注浆采用低压、慢灌、多量工艺,以便注入较多的浆体。重复注浆:在软土较厚的孔段,为增强注浆效果,往往在第一次注浆中,使之在一定浆压作用的范围内形成一道不规则的帷幕,再冲洗注浆孔进行二次注浆,使浆液充分而有效的充填。先下后上或先上后下分层注浆:先下后上是成孔后浆液浆管下落至孔底,并由孔底开始注浆,而后一边注浆一边上拔注浆管,使浆液从孔底开始扩散,以利于加固软土;先上后下是从基础底板深度开始注浆,而后逐渐向孔底延伸,先使砂垫层获得有效的加固。
3.2静压桩加固法基于以上原因分析,这次采取的加固方案必须行之有效、一步到位、不得返工,最终选择静压钢桩进行加固。
3.2.1通过一套油压设备,将预制钢桩分节(每节2.0~3.0m)压入土中,节与节用预埋角铁焊接,预制桩为250mm×250mm的方桩,预估桩长15m,压桩由液压控制,压桩荷载控制在45~55MPa之间,当桩压至预定深度并达到设计贯入度之压力时,其沉降控制标准为压桩荷载保持50MPa,每隔5min冲击一次,共冲击三次,下沉量≤3mm,并需稳定1h,做好记录,最终允许下沉量≤1mm。桩压完后将桩与原基础承台连接起来,将上部结构的荷载通过桩基传递到坚硬状残积土中。
3.2.2设计技术参数最大压力1000kN,单桩承载力550~900kN,预制方桩尺寸250mm×250mm,压桩速度2cm/s,压桩桩位和受力轴线允许偏位100mm,接桩处桩轴线倾斜度<1%。
3.2.3施工工序在设计桩位处开挖压桩基坑,利用安装在柱上的反力钢夹提供反力用压桩机压桩,待每个承台的静压桩都压完后,将预制桩与原承台连结成一体,由预制桩承担结构荷载。
4 检验
施工效果监控加固效果的好坏,直接关系到厂房的安全动作,为检验加固效果,主要采取的措施是沉降观测,其成果也是本工程竣工验收的主要技术依据。本次加固处理对沉降值的质量指标定为:被加固的柱位其施工期间的沉降值在正常情况下累计≤10mm(指开工至施工结束),竣工后的沉降量应满足≤2mm/月,凡满足此质量指标者,均可判定为达到了加固效果。据施工后的观测资料显示,竣工后第一次(33d)的沉降观测,测得最大沉降量为-1.7mm,满足加固后沉降值<2mm/月的质量指标,达到了加固的预期效果,质量良好。
5 结论
目前,压力注浆加固法是一种投资相对较少,快速而又有效的方法;而静压桩加固法则被认为是投资大且工期长,但却很可靠的一种地基基础加固方法。注浆加固后的地基,虽然获得部分改善,但其受力压缩层仍然是條基下的砂垫层和软土层,地基的沉降不能完全得到控制,变形仍会继续发展,效果不会很明显。而静力压桩加固法是将桩压至地基中的硬塑状态的砂质粘性土层中,上部结构的荷载通过桩直接转移到深部,由坚硬状态的土层承受,这样条基下的砂垫层和软土层地基处于释荷状态,而桩的受力和传力直接,压桩时单桩承载力值可直接从压桩机的仪表中反映,地基变形最终可以得到控制,故处理效果明显。因此,遇到实际问题时应该具体问题具体分析,在采取加固措施前应从技术可行、质量可靠、安全稳妥、经济合理四个方面作综合分析,选出最优方案,否则将会使问题越来越复杂,造成的损失也会越大。
【关键词】 基础;加固;注浆;静压桩
1 前言
随着我国的工业迅速发展,工业车间厂房规模和数量不断增加。随着时间的推移,一些工业厂房车间的基础出现沉降等质量问题,这是由于各地区的工程地质条件不同,土层分布、土的物理力学性质不同,既使同一建筑场地,往往土质也不均匀,在进行工程勘察、工程设计与施工中,如果对地基条件掌握不全,处理不当,就可能导致基础发生问题,这些都会给国家和企业造成不应有的损失。本文通过注浆、静压桩在车间基础加固中的应用实例,说明注浆及静压桩加固基础的主要施工技术。
2 工程概况
某厂房幢高15m,框架结构,建筑物长55.0m,宽15.0m,占地面积825m2,原设计采用人工挖孔桩基础,由于场地工程地质情况复杂,厂房中段和东段分别分布有一层厚为3~6m和7~9m的流塑状淤泥,使建筑区内部分地段挖孔桩方案无法实施,而改用条形基础下的砂垫层方案(垫层厚度1.00m)于是同一建筑物采用了两种在受力和变形方面完全不同的基础型式。使用期间发现不均匀沉降,导致厂房结构出现严重拉裂和剪切破坏,危及安全使用。
3 加固方案
根据现场具体情况和场地地质条件,通过方案比选、工期论证和经济分析,决定对室内回填地基土采用压力注浆方案进行加固,有发生沉陷的设备基础采取静压钢管桩方案进行加固处理。设备基础和地基土加固完毕后,达到基础在正常过程中不再产生新的不均匀沉降,室内地基土在正常使用过程中不再产生地面空鼓和沉陷。
3.1注浆加固,本次加固目的旨在通过浆体的渗压改善软土地基的承载力和压缩(变形)模量,逐渐减少地基的沉降量,以满足厂房的使用要求。
3.1.1以一定的液压,将水泥和化学浆通过双液管注入土中,并使之迅速凝固,同时对软土进行割裂、扩散挤压和充填,并伴随一定的物理化学作用,一方面促使浆体,在软土中形成脉状充填;另一方面又使软土产生压缩和脱水固结,从而达到加固的目的。
3.1.2工艺流程成孔下管→制浆→液压注浆→挤压与充填→固结。
3.1.3技术措施注浆孔的布置:在厂房室内回填土区域内布置注浆孔,孔距1.5~1.9m不等,加固深度4.0~10.5m,深孔底部进入残积土层。注浆采用低压、慢灌、多量工艺,以便注入较多的浆体。重复注浆:在软土较厚的孔段,为增强注浆效果,往往在第一次注浆中,使之在一定浆压作用的范围内形成一道不规则的帷幕,再冲洗注浆孔进行二次注浆,使浆液充分而有效的充填。先下后上或先上后下分层注浆:先下后上是成孔后浆液浆管下落至孔底,并由孔底开始注浆,而后一边注浆一边上拔注浆管,使浆液从孔底开始扩散,以利于加固软土;先上后下是从基础底板深度开始注浆,而后逐渐向孔底延伸,先使砂垫层获得有效的加固。
3.2静压桩加固法基于以上原因分析,这次采取的加固方案必须行之有效、一步到位、不得返工,最终选择静压钢桩进行加固。
3.2.1通过一套油压设备,将预制钢桩分节(每节2.0~3.0m)压入土中,节与节用预埋角铁焊接,预制桩为250mm×250mm的方桩,预估桩长15m,压桩由液压控制,压桩荷载控制在45~55MPa之间,当桩压至预定深度并达到设计贯入度之压力时,其沉降控制标准为压桩荷载保持50MPa,每隔5min冲击一次,共冲击三次,下沉量≤3mm,并需稳定1h,做好记录,最终允许下沉量≤1mm。桩压完后将桩与原基础承台连接起来,将上部结构的荷载通过桩基传递到坚硬状残积土中。
3.2.2设计技术参数最大压力1000kN,单桩承载力550~900kN,预制方桩尺寸250mm×250mm,压桩速度2cm/s,压桩桩位和受力轴线允许偏位100mm,接桩处桩轴线倾斜度<1%。
3.2.3施工工序在设计桩位处开挖压桩基坑,利用安装在柱上的反力钢夹提供反力用压桩机压桩,待每个承台的静压桩都压完后,将预制桩与原承台连结成一体,由预制桩承担结构荷载。
4 检验
施工效果监控加固效果的好坏,直接关系到厂房的安全动作,为检验加固效果,主要采取的措施是沉降观测,其成果也是本工程竣工验收的主要技术依据。本次加固处理对沉降值的质量指标定为:被加固的柱位其施工期间的沉降值在正常情况下累计≤10mm(指开工至施工结束),竣工后的沉降量应满足≤2mm/月,凡满足此质量指标者,均可判定为达到了加固效果。据施工后的观测资料显示,竣工后第一次(33d)的沉降观测,测得最大沉降量为-1.7mm,满足加固后沉降值<2mm/月的质量指标,达到了加固的预期效果,质量良好。
5 结论
目前,压力注浆加固法是一种投资相对较少,快速而又有效的方法;而静压桩加固法则被认为是投资大且工期长,但却很可靠的一种地基基础加固方法。注浆加固后的地基,虽然获得部分改善,但其受力压缩层仍然是條基下的砂垫层和软土层,地基的沉降不能完全得到控制,变形仍会继续发展,效果不会很明显。而静力压桩加固法是将桩压至地基中的硬塑状态的砂质粘性土层中,上部结构的荷载通过桩直接转移到深部,由坚硬状态的土层承受,这样条基下的砂垫层和软土层地基处于释荷状态,而桩的受力和传力直接,压桩时单桩承载力值可直接从压桩机的仪表中反映,地基变形最终可以得到控制,故处理效果明显。因此,遇到实际问题时应该具体问题具体分析,在采取加固措施前应从技术可行、质量可靠、安全稳妥、经济合理四个方面作综合分析,选出最优方案,否则将会使问题越来越复杂,造成的损失也会越大。