桩基沉降 多层厂房桩基沉降及施工应对措施

　　摘要地基基础的不均匀沉降是引起土木、建筑工程事故的主要原因之一,除严重影响建(构)筑物使用外,一般会导致上部结构不同程度损坏甚至完全失效。为给地面修缮工作提供技术资料,在建筑工程现场进行踏勘,工业厂房勘察、设计、施工资料收集,地面变形测量,裂缝查勘,粉喷桩复合地基的检测等工作,并对不均匀沉降的产生原因、主体结构等方面进行分析,然后提出较为适合本工程的加固技术方案。
　　关键词工业厂房;桩基沉降;处理措施
　　中图分类号TU7文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0043-01
　　
　　地基基础是建筑物的根基,又属于地下隐蔽工程,它的勘察、设计和施工质量,直接关系到建筑物的安危。据统计,世界各国建筑工程事故中,以地基基础工程事故居首位。而且一旦发生地基基础事故,因位于建筑物下方,补救非常困难,甚至造成灾难性的后果。因此,正确地认识地基基础不均匀沉降的危害,对预防和治理不均匀沉降有着重要的意义。
　　1工程背景概况
　　某多层工业厂房建筑的主厂房占地空间为309m×125m的矩形地块,高13m,结构为钢结构形式,单柱荷载80t,厂房的柱基采用桩承台基础,基桩为500mm的钻孔灌注桩,桩长32.6m,由于生产工艺对地面平整度要求较高,该厂房地面采取了无缝设计,地面板为连续的钢筋混凝土结构整板,结构层厚250mm,面层厚40mm,双层双向配筋。地面地基选用粉喷桩复合地基:粉喷桩桩径500mm,桩长15m,桩间距1.2m。在柱基承台部位,设计采用了搭接方式处理。该厂房交付使用的第三年经过我单位的勘察监测,发现地面和结构均发生不均匀沉降的现象。
　　2基础等沉降的理论分析
　　通过对地基土慢速渗透固结沉降的分析,可以看出在地面荷载的作用下,有效应力的增长过程是部分孔隙水被排出,使地层进一步的被压密而产生沉降。这一过程是针对某一具体的土体而言的,实际上土体的性质并不是均匀一致的,再加上地面荷载的不均匀性,地而结构和地面施工过程等多方面的影响,在土体中产生的应力状态并不一致,由此也就造成了地面沉降的不一致,这种地面上各点的沉降存在差异的现象就被称为不均匀沉降。
　　本多层工业厂房原来设计采用了粉喷桩复合地基对地面地基进行了加固处理。粉喷桩复合地基承载力提高的主要因素,取决于粉喷桩桩体水泥土的质量和置换率。但是由于饱和软土的塑性指数较高,用搅拌机械进行强制搅拌时,不易搅碎,很难和水泥粉均匀混合形成满足要求的水泥土。同时,在实际施工中,粉喷桩的成桩质量受人为因素的影响很大。现场施工人员不严格按施工规程进行操作,如施工时喷粉过少,不仅不会使地基土得到加固,反而扰动了原状土,降低了地基承载力。从现场调查结果也可以看出,该工程中粉喷桩复合地基没有达到设计的要求。
　　综合各方面的资料可看出,造成该厂房地面大面积不均匀沉降的因素为地面荷载作用使地基土产生固结沉降,选择的地基处理方法在该地层中施工时没有达到预期的效果。
　　该工业厂房厂房主体结构的沉降主要是指柱基的沉降,柱基沉降由桩端持力层和下卧层的沉降两部分组成。但是从柱基沉降的现状看,柱基的沉降以及差异沉降超过了设计计算值。造成这种现象的主要原因是地面板的沉降量大于柱基的沉降量,而地面板与承台的连接采用搭接方式,使得地面板的沉降在承台处受到限制。当地面板的沉降超过一定的限度后,就会把地面的一部分荷载施加给柱基,加剧柱基的沉降,当柱基自身荷载加上地面荷载大于柱基所能承受的极限承载力时,会导致主体结构的破坏。而厂房地面实际对每根柱基施加的荷载并不一致,这样就造成主体结构的不均匀沉降。
　　3施工应对措施探讨
　　1)主要施工技术工艺。经过多方面的查阅研究资料,对该工业厂房的沉降做出了使用TSC桩成桩的施工技术来进行处理,为了验证TSC桩成桩工艺在主厂房地基土中成桩的可行性和成桩质量的可靠性,我们在厂房内选定了一块空闲场地进行了TSC桩的成桩试验,试验桩数5根。试验时,为减少对地面板的破坏,地面板开孔直径选为150mm,在地面板下将孔径扩大到400mm,桩端标高柱基承台桩。经过试桩检测发现,效果完全满足预想的加固设计,所以经过多方协定后决定使用该方法对该多层工业厂房的基础进行处理,主要施工技术工艺如下:①地面板开孔。桩位测放后,用金刚石钻进在地面板开孔,钻头选用150mm的金刚石钻头,钻进深度大于地面板的厚度(290mm)。②旋喷钻头钻进。地面板开孔完成后,将工程钻机就位,安装旋喷钻头,启动高压注浆泵开始钻进。为使钻进顺利进尺,确保钻进效率,钻进进尺应和注浆泵的泵压和泵量相匹配。现场试验结果,当泵压(5-10MPa)、泵量(120-150L/min)时,钻进效率较高。旋喷钻进深度达到要求后,停钻准备压灌粉煤灰砂浆。③压灌粉煤灰砂浆成桩。钻孔达到设计深度后,用循环液清孔,并检测孔径和孔底沉渣是否满足要求。提出钻杆换上注浆钻头放入孔底,自下而上压灌粉煤灰砂浆成桩。为保证成桩的完整性,钻杆的提升速度应水泥砂浆的泵送量相适应,以保持注浆钻头在浆液面lm以下。结合现场试验结果,室内确定的砂浆配比能够满足泵送要求,具体的工艺参数为:泵压≤2MPa,泵量≥150L/min,钻杆提升速度≤lm/min。④TSC桩与地面板的连接。相关研究资料表明,当托换桩与地面板形成刚性连接时,能够获得较好的托换效果。因此,要使地面荷载通过TSC桩传到地面下较好的土层,必须让地面板和桩头形成很好的连接。TSC桩成桩后,在桩内放入一根127mm的无缝钢管,使TSC桩板地面板形成刚胜连接。为了避免后续抬升注浆对TSC桩产生影响,TSC桩头与地面板的连接选择在抬升注浆结束以后。
　　2)地面抬升试验。①地面抬升平整度控制标准。地面板面积较大,柱与柱之间高程不一致,很难制定整体平整度控制标准。为此,我们根据现场实际情况,制定了以下平整度控制标准,以便指导施工作业。为确保地面抬升的均匀性,根据厂房平面布置图将地面划分为112个抬升地块,每个地块范围为18×150;每地块承台处现地面标高程为地面平整度测量的基本依据,即将承台处现地面高程视为不变高程;四角承台现地面高程的平均值为抬升基准;每地块内最终高程差异不大于±20mm;对差异沉降较大的相邻承台,连续地块实现平滑过渡,抬升基准以相邻承台地面之间的连线为基准,地块内各点以两侧承台连线形成的连线为基准。②注浆孔的布设及要求。为减少对混凝土地面的破坏,注浆孔布设时应避开地面板45°线,而且孔的直径应尽可能的小,现场采用的钻孔直径为63mm。现场试验时,根据设备、堆载以及生产情况,对注浆孔的布设进行了相应调整。③抬升注浆修复过程中的抬升观测。在注浆抬升的过程中为随时准确地反馈地面变形值,采用量程为50mm的百分表进行观测,并随时提供抬升数据,当抬升量达到设计抬升高度时,停止注浆。注浆同时,应对注浆区附近货架及设备基础进行观测,发现异应立即停止注浆并进行及时处理。抬升注浆结束,待浆液完全凝固后,再次进行地面高程测量,检查各地块的平整度是否在控制范围内。
　　4结语
　　通过对加固处理后的桩基进行检测完毕,并对原基础的承台进行了加固处理,同时对各承台进行了沉降观测,通过一年的间断观测,我们得出的结果为基础承台的最大沉降量2.5mm,一般在1.0~2.0mm,其加固效果大大超过了设计的期望值。通过对本工程加固处理,为今后处理类似工程提供了很好的经验,减少了今后处理类似工程的盲目性,为建设单位大大降低了成本,并节约了宝贵的时间,同时该方案的提出与实施也大大提高了社会与经济效益。
　　参考文献
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