軟土地基PHC管樁傾斜缺陷對豎向承載力的影響

1、 ·【 作者簡介 】 黃仁武 (1973- , 男, 工程師, 項目總工程師 。 聯(lián)系 地址:上海南匯區(qū)周浦鎮(zhèn)年家浜路 437號 (201318 ?！?收稿日期 】 2008-10-07BUILDING CONSTRUCTION建 筑 施 工第 30卷第 11期 Vo1. 30No. 11第 11期11/2008黃仁武:軟土地基 PHC 管樁傾斜缺陷對豎向承載力的影響斜 275根, 占該棟總樁數(shù) 95.5%; C 棟西側(cè)未澆筑底板區(qū)共 91根樁測斜 78根, 占該區(qū)總樁數(shù)的 85.71%。 偏斜斜率統(tǒng)計如表 1。從表 1看出, B 棟樁身傾斜度較 A 、 C 棟嚴(yán)重,基本與現(xiàn) 場直觀

2、查看一致 。 2.2低應(yīng)變檢測統(tǒng)計與分析根據(jù)上海中測行工程檢測咨詢有限公司提供的低應(yīng)變 檢測速報, 各棟樓的檢測結(jié)果如表 2:從低應(yīng)變檢測表明 A 棟缺陷樁最為嚴(yán)重,而 A 棟樁頭 傾斜外觀看較 B 棟直,但缺陷樁的比例比 B 棟高, 懷疑 A 棟 樁上下節(jié)焊縫接頭位置有裂縫脫節(jié)的缺陷 。 2.3錘擊試驗結(jié)果對于 A 棟表面看偏斜較大,而小應(yīng)變結(jié)果判定為完整 樁, 鑒于小應(yīng)變檢測的局限性, 因此決定挑選了 4根偏斜量 較大完整樁進(jìn)行錘擊試驗, 而錘擊結(jié)果均為缺陷樁, 且沉降 量較大, 錘擊試驗采用 3t 錘, 落距 600m m , 具體結(jié)果見表 3。從錘擊試驗與低應(yīng)變結(jié)果對照分析,低應(yīng)變判定

3、為缺 陷樁的基本為缺陷樁, 低應(yīng)變判定為完整樁的不一定就是完 整樁, 因此需要用其他方法進(jìn)一步去核實, 決定采用視頻設(shè) 備對樁身進(jìn)行查看 。 2.4清孔視頻檢測分析為了彌補低應(yīng)變檢測的局限性,進(jìn)一步觀察樁內(nèi)部情 況, 采用視頻設(shè)備對樁孔內(nèi)進(jìn)行查看并錄像 。 用專業(yè)設(shè)備把 管樁內(nèi)的泥沖洗干凈, 包括樁內(nèi)壁清洗干凈, 孔內(nèi)水抽干后 下視頻設(shè)備, 一邊緩慢旋轉(zhuǎn)下去, 一邊查看并錄像, 觀察到缺 陷部位時要記錄缺陷情況 、 缺陷部位到樁頂距離等 。PH C 管樁低應(yīng)變檢測波速可以比較準(zhǔn)確判定, 一般對接 樁以上部位缺陷容易識別, 而對接樁面附近缺陷反射與接樁 焊接面反射易產(chǎn)生混淆, 檢測過程應(yīng)具體分析

4、, 觀察時域曲 線反射位置 、幅值大小 、 波列特征, 結(jié)合施工工藝 、 地質(zhì)情況 加以判斷 。 視頻查看的重點是查看低應(yīng)變檢測為完整的樁,低應(yīng)變檢測為懷疑的樁到底有無缺陷; 另外就是查看低應(yīng)變 檢測為缺陷樁缺陷具體情況 。 分出幾種缺陷狀況:(1樁身有輕微裂縫, 裂縫為環(huán)形狀; (2 樁身有裂縫, 裂縫呈鋸齒形, 裂縫較寬, 在彎折點 一側(cè)或整個環(huán)形裂縫明顯有泥水滲入;(3上下節(jié)樁頭連接處裂縫, 接頭焊縫部分裂開, 部分 還連接在一起, 裂開處有泥水滲入;(4 上下節(jié)樁頭連接處裂縫, 接頭焊縫全部裂開, 上下 節(jié)樁完全脫開, 有大量的泥水滲入;(5 樁身斷裂, 或接頭脫開, 并上下錯位 。A

5、 棟共視頻查看 311根樁, B 棟共視頻查看了 270根 樁,C 棟共視頻查看了 70根樁 。 視頻查看具有一定的局限性,它只能查看樁的內(nèi)壁情 況, 而接樁的焊縫卻在樁的外側(cè), 因此不能看到焊縫的情況; 另外視頻查看只能查看到?jīng)_孔出來的部位,整根樁長近 40m , 清孔工作非常困難, 因此查看第一節(jié)與第二節(jié)樁較容 易, 視頻查看不能給予樁的質(zhì)量進(jìn)行定性, 僅輔助檢測單位 與設(shè)計更直觀了解樁身缺陷情況 。3缺陷樁修補方法該工程樁缺陷部位大部分在 713m 處,根據(jù)視頻查看的具體情況, 定制鋼筋籠, 在缺陷部位進(jìn)行鋼筋加強和混 凝土填芯處理 。3.1總體施工流程 (圖 1圖 1施工流程表 2低應(yīng)

6、變檢測結(jié)果統(tǒng)計 (根 棟號 完整樁或基本完整樁 懷疑有缺陷樁 明顯有缺陷樁 完整樁比例 A 8453472%B 443215918.7%C 西 5265844.8%表 3錘擊試驗結(jié)果樁號 錘擊數(shù) 累計下沉值 (mm 備注 856658734748115樁頭已壞 771斷樁表 2測斜統(tǒng)計項目 測斜率分類1% 13%35%57%79% 9%A 棟 測試樁數(shù) 1375132100335占總樁比例 3.631%20.95%36.87%27.93%9.22%1.39%B 棟 測試樁數(shù)1963706270占總樁比例 0.36%3.27%22.91%25.46%22.54%25.46%C 棟 測試樁數(shù) 61

7、4361750占總樁比例 7.69%17.95%46.15%21.79%6.41%0業(yè)主 、 檢測單位樁們偏移樁頂標(biāo)高分類咨詢單位分類樁的檢測檢測單位樁身沖孔 樁身洗孔 樁身檢測數(shù)握收集 對樁基進(jìn)行填芯處理 處理后的樁檢測檢測報告 向設(shè)計提供補樁依據(jù)樁體缺陷位置確認(rèn)樁體測斜補灌注樁施工·946· 3.2樁基處理措施(1 沖孔 。 所有的樁沖孔深度按 16m 深進(jìn)行控制 。 沖 孔泵應(yīng)保證有足夠的壓力, 能夠確保將樁孔內(nèi)泥漿由沖散到 順?biāo)疀_出樁孔 。 沖孔到計劃深度后,仍要堅持繼續(xù)沖孔 10 m in 以上, 以確保樁孔內(nèi)泥漿在停止沖孔之時 (沉淀之前 能 夠流出樁孔 。(2

8、 洗孔 。 洗孔采用污水泵與洗孔器相結(jié)合的辦法進(jìn) 行 。 具體為沖孔達(dá)到要求后, 利用泥漿還未沉淀時, 迅速放下污水泵, 將樁孔內(nèi)泥漿水抽出樁孔 。 洗孔器適用于污水泵放 不下去的樁內(nèi)洗孔 。(3 檢測 。 沖孔 、 洗孔完畢后, 應(yīng)馬上進(jìn)行樁孔內(nèi)視頻 觀測 (樁身缺陷確認(rèn) 及視頻錄像, 并做好沖孔深度及樁缺陷 處位置的記錄及樁傾斜的檢測工作 。 樁身缺陷觀測 、 視頻錄 像 、 沖孔深度 、 樁傾斜檢測應(yīng)專人負(fù)責(zé), 及時做好記錄 。 (4 填芯 。 填芯鋼筋籠:鋼筋籠的加工根據(jù)檢測中心樁 基檢測結(jié)果和視頻查看情況, 具體按照設(shè)計院出具的鋼筋籠 制作圖紙進(jìn)行加工 。 填芯混凝土:填芯混凝土采用

9、摻加 10% H EA 的微膨脹 C 45混凝土 。 由于填芯深度達(dá)到 10余 m 深, 填 芯混凝土必須分層下料, 每次分層厚度不大于 1m , 并及時 進(jìn)行振搗, 振搗器必須采用 15m 長振搗器, 振搗棒應(yīng)做到快 插慢拔 。 填芯時管理人員必須進(jìn)行全程旁站, 并做好旁站記 錄 。4模擬實際工作狀態(tài)的靜載荷檢測根據(jù)設(shè)計方 、 建設(shè)方要求, 對低應(yīng)變檢測結(jié)果為 類 、 類及斜率大于 1%的處理后的樁,按不同斜率分類進(jìn)行單 樁豎向抗壓靜載荷試驗,按 3%5%、 5%7%、 7%9%共計 9組試驗 。靜載荷測試以模擬樁基的實際工作狀態(tài)進(jìn)行,為了保 證靜載荷試驗最大限度符合樁基實際工作狀態(tài), 加大

10、墊層的 厚度和剛度, 因樁身偏斜, 以墊層來約束樁基橫向受力變形 。 4.1現(xiàn)場試驗4.1.1試樁的處理如試樁樁頭破損應(yīng)采用切割機把低于原樁身混凝土強 度的上部割除, 用 1cm 壁厚 50cm 高的鋼套 (略高于切割平 面 3cm 并保持水平 把整個樁身包圍, 其中加環(huán)氧樹脂和干 凈的中砂混合體, 并在鋼套上加蓋法蘭 。 墊層與鋼套之間用 油氈隔開 (圖 2 。4.1.2地基加固處理應(yīng)以試樁為中心,澆注一塊 8m ×8m 見方的混凝土墊 層, 厚度為 20cm , 混凝土強度不低于 C 40, 并在混凝土內(nèi)設(shè) 置 10200m m 雙向鋼筋網(wǎng),在試樁部位應(yīng)采取隔離措施 (1m &#

11、215;1m 的后澆帶 , 使試樁與混凝土脫開, 但又能豎向移 動, 混凝土墊層頂標(biāo)高應(yīng)低于試樁頂標(biāo)高 15cm 左右, 混凝 土墊層強度須達(dá)到 20M Pa 后方可進(jìn)行靜載荷試驗 。4.1.3工程樁的保護(hù)措施圖 2樁頭處理為了保護(hù)試樁兩側(cè)路基板下壓的工程樁, 在混凝土墊層 上用灌裝好的砂袋整場鋪設(shè),鋪設(shè)的砂袋高出工程樁樁頂35cm 。4.1.4測試方法及設(shè)備試驗依據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī) 程 (D G J08-218-2003 相關(guān)規(guī)定進(jìn)行, 試驗方法采用慢速維 持荷載法, 試驗加載采用油壓千斤頂加載, 本工程根據(jù)設(shè)計 要求進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載荷試驗, 加載裝置分別采用壓重

12、平臺反力裝置 (俗稱堆載法 。壓重平臺反力裝置由主梁 、 輔梁及支墩 (1.5m ×6m 的 路基板, 根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定數(shù)量 組成一個加載平臺, 壓 重的總重量根據(jù)設(shè)計要求的最大加載量的 1.2倍確定 。 試樁 樁頂根據(jù)預(yù)估加載量安置千斤頂, 由油壓千斤頂提供動力支 持;荷載的大小由壓力傳感器通過 R S-JY B 樁基靜載荷分析 系統(tǒng)控制, 反力裝置布置圖見圖 3。圖 3壓重平臺反力裝置設(shè)備示意圖4.1.5加載分級試樁最大加載量根據(jù)設(shè)計要求確定為 3600kN , 荷載按 十級劃分, 逐級等量加載, 首級 (第 1級 荷載取兩倍級差加 載, 每級荷載在維持過程中保持?jǐn)?shù)值的穩(wěn)定

13、。 加載分級按表 4進(jìn)行 。4.1.6沉降觀測基準(zhǔn)樁設(shè)置在離試樁中心距離 2m 外的地方, 以消除試 樁對基準(zhǔn)系統(tǒng)的影響, 確保測試驗的準(zhǔn)確性; 基準(zhǔn)梁架設(shè)在 打入地下 1.5m 的 40m m 鋼管上,一頭固定在鋼管上, 另 第 11期11/2008加載分級 12345678910荷載 (kN 72010801440180021602520288032403600級差 (kN 720360360360360360360360360黃仁武:軟土地基 PHC 管樁傾斜缺陷對豎向承載力的影響 · 一頭可前后活動, 以消除溫度變化對基準(zhǔn)樁的影響 。 所有位 移傳感器均安置在基準(zhǔn)梁上 。沉降

14、測讀時間:每級荷載施加 后按 第 5、 15、 30、 45、 60m in 測讀樁頂沉降量, 以后每隔 30m in 測讀一次, 當(dāng)樁 頂沉降速率達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時, 施加下一級加載 。沉降相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):沉降量不大于 0.1m m /h, 并連續(xù)出 現(xiàn) 2次 。4.1.7終止加載條件(1 試樁在某級荷載作用下的沉降量, 大于前一級荷載 沉降量的 5倍;(2試樁在某級荷載作用下的沉降量, 大于前一級荷載 沉降量的 2倍,且經(jīng) 24h 未能穩(wěn)定; (3 達(dá)到設(shè)計要求的最大加載量且沉降達(dá)到穩(wěn)定, 或已 達(dá)到反力裝置提供的最大加載量或樁身出現(xiàn)明顯破壞現(xiàn)象;(4 根據(jù)設(shè)計要求, 累計沉降量達(dá)到 20m

15、 m 40m m 時; 以 25m m 為標(biāo)準(zhǔn), 根據(jù)試壓過程進(jìn)行調(diào)整 。 4.1.8卸載及卸載沉降觀測每級卸載量取加載量的兩倍 。 卸載等級見表 5:卸載時, 每級荷載維持 60m in , 按第 5、 15、 30、 60m in 測 讀沉降量 。 卸載至零后,應(yīng)測讀樁頂殘余沉降量, 測讀時間 5、 15、 30、 60m in , 以后每隔 30m in 測讀一次, 一般維持 3h 。 4.1.9整理資料試驗結(jié)果依據(jù)現(xiàn)場原始數(shù)據(jù),經(jīng)整理繪制成 Q S 曲線 和 S 1gt 曲線以及其他一些輔助判析曲線,依據(jù)各種曲線 綜合評定試樁的極限承載力 。5對缺陷樁的設(shè)計取值5.1靜載荷試驗情況3棟

16、高層 PH C 管樁經(jīng)過經(jīng)過清孔, 填芯處理后, 這些缺陷樁承載力到底有多少?需經(jīng)過靜載荷試驗后, 根據(jù)試驗數(shù) 據(jù)進(jìn)行分類取值 (表 6 。5.2單樁豎向承載力取值分析5.2.1完全脫開樁的承載力分析試驗表明, 133#樁加荷至 780kN 時, 即出現(xiàn)第 2拐點或累 計 沉 降 到 7.93m m , 單 樁 豎 向 極 限 承 載 力 為 600kN 和 800kN 。 133#樁傾斜率為 6%, 通過對樁身視頻查看, 該樁在 一二節(jié)有脫節(jié)現(xiàn)象 。 從加載情況來看, 到第四個拐點時荷載 達(dá)到 1300kN, 之后的每級加載沉降都在 3.2m m 左右, 就是 加載到第 4級時上下節(jié)樁已經(jīng)碰

17、上, 豎向承載力理論上影響 不大 。B 棟 99#樁第 2級加載到 780kN 累計下沉 8.68m m , 第 3級加載到 1040kN 累計下沉達(dá)到 31.48m m , 到第 4級加載 到 1300kN 后的第 5、6、 7、 8、 9、 10級每次沉降都在 3.2m m 左右, 后面的第 410級加載累計下沉量為 24m m 。 99#樁樁 身傾斜率為 3.59%, 通過對 99#樁的視頻檢查來看, 該樁在上 下接頭處脫開 20m m 30m m , 且有泥水滲入, 上下樁頭沒 有損壞, 而且上下節(jié)沒有錯位 。 從實驗表明加載第 3級時, 上 下節(jié)樁已經(jīng)碰上, 第 4級以后樁基本為整樁

18、正常工作, 從理 論上講上下節(jié)樁碰上后豎向承載力影響不大 。試驗結(jié)果表明 B 棟 99#樁與 A 棟 133#樁相似,均為上 下節(jié)樁脫開, 樁身混凝土沒有被破壞 。 上下樁碰上后具有一 定的承載力 。5.2.2斷裂處混凝土損壞的承載力分析350#樁從實驗效果看極其不好, 初始加載為 520kN , 累 計下沉 5.04m m , 加載第二級 780kN 累計下沉 38.13m m , 第 3級加載 1040kN , 累計下沉 75.59m m 。 從 3次加載情況來 看, 該樁幾乎沒有承載力 。 該樁在距樁頂 8.1m 處斷裂脫開 嚴(yán)重, 混凝土擠碎, 有大量的泥滲入 。 從 350#樁的情況

19、分析, 斷裂處完全斷開, 且混凝土壓碎, 該樁幾乎是沒有承載力, 就 是修補后效果也不大 。5.2.3傾斜較大但樁身完好, 無脫節(jié)樁承載力分析C 棟的 85#、 B 棟的 142#、 181#號樁傾斜分別為 4.39%、 8%和 7%, 樁頭傾斜明顯, 該 3根樁的靜載結(jié)果非常不錯, 滿足 設(shè)計的豎向承載力要求 。 85#樁低應(yīng)變檢測為懷疑有缺陷樁 (無視頻查看 ; 142#, 181#低應(yīng)變判定缺陷樁, 視頻檢查 142#樁在距地面樁頭 9.9m 處有輕微裂縫, 有水滲入, 沒有脫開 現(xiàn)象;181#視頻查看沒有發(fā)現(xiàn)明顯缺陷 。 通過對這 3根樁的實驗結(jié)果分析,PH C 管樁在一定范圍 內(nèi)傾斜

20、, 只要樁身混凝土沒有破壞, 接頭有斷裂沒有脫開, 樁 還是具有一定的豎向承載力, 設(shè)計可考慮打折使用 。 5.2.4傾斜較大但樁身完好, 無完全脫節(jié)樁承載力分析A 棟 211#、 318#, B 棟 37#樁從單樁極限承載力測定值分 析, 211#為 1943kN , 318#為 2345kN , 37#為 2845kN 。 這 3根 樁低應(yīng)變檢測在 713m 處有缺陷為 、 類缺陷樁, 經(jīng)過 修補后, 其承載力比較理想 。3根樁的傾斜率檢測情況, 211#斜率為 4.92%、 318#為 4.62%、 37#為 6.82%。 視頻查看情況, 該 3根樁在上下節(jié)樁接 頭處有折點, 彎折點處一

21、面脫開, 一面沒有脫開 。5卸載分級12345荷載 (kN 2880216014407200級差 (kN 720720720720720表 6靜荷載試驗數(shù)據(jù)匯總房號 -傾斜度 試驗最大 最大沉 殘余沉降 樁頭不均勻 單樁極限承載 相應(yīng)沉降備注 樁號 No. 荷載 (kN降量 (mm量 (mm沉降量 (mm力測定值 (kN量 (mmA-133#6%286055.3141.571.587807.93/A-211#4.92%260043.1421.291.00194325.00按設(shè)計要求的位移控制 A-318#4.63%260030.1017.592.56234525.00按設(shè)計要求的位移控制 A-350#5.56%104075.5969.4512.945205.04未達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn) B-37#6.82%288025.7512.063.4228452