高强预应力混凝土管桩施工过程中遭遇障碍物的处理.pdf

2 0 0 9年 6月 第 6卷第 2期 深圳 土 木与建 筑 V O L 6 N O 2 I U N 2 0 0 9 高强预应力混凝土管桩施工过程 中遭遇障碍物的处理 龙治平 ( 深圳 市建筑 设计研 究总院有 限公司) 【 摘要l本文介绍 了高强预应力混凝土管桩施工中常遭遇的障碍物，并阐述 了常见障碍物的处理方法。 【 关键词l高强预应力混凝土管桩 障碍物 处理方法 1 R I J 吾 高强预应力混凝土管桩简称 P H C管桩 ， 由于具 有承载力高，造价低 ，施工快，工期短，工业化生 产，成桩质量可靠等优 点，在民用建筑 的基础施工 中所占的比例逐年提高，成为一种常用的基础形式。 由于 P H C管桩为挤土桩 ， 无论是静压还是锤击 施工，在穿越密实砂层，大块孤石等障碍物时，仍 困难重重 。现通过笔者所亲身参与的一些工程 ，浅 析 P H C管桩施工过程中遭遇障碍物的处理方法 。 2工程 实例一 工程概况 ：深圳某 口岸之出境货物检查大楼， 东西长1 9 2 m， 南北宽3 4 m， 地上 2 层f 高度8 8 m) ， 框架结构。 地质概况：土层从上到下依次为： 粘性素填土，层厚1 3 3 5 m， 平均2 4 5 m： 含块石粘性素填土 ，含 2 5 4 5 的块( 碎1 石 ， 块石直径一般在2 0 4 0 c m， 层厚2 4 0 3 8 0 m， 平均3 0 5 m； 填石，成分以块石为主 ，含 1 0 3 0 的块 石 ， 块石粒径一般在3 0 5 0 c m。 层厚1 2 0 2 5 0 m， 平均1 4 3 m； 填砂，层厚0 。 4 0 4 O O m，平均2 2 0 m。标准 龙冶平，深圳市建筑设计研究总院有限公司第三分公司，工程师 地址：深圳市福 田区振华路 8号设计 大厦 1 1 2 3室 ， 5 1 8 0 3 1 电话：1 3 7 2 5 5 8 0 2 8 1 贯入试验 1 7次，锤击数 9 2 2击 ，平均 1 S击； 淤泥质粉质粘土 ，层厚0 3 O 4 2 0 m，平均 2 7 5仇 ： 杂色粘土， 层厚0 5 0 1 1 5 0 m， 平均6 1 O m； 有机质粉质粘土 ，层 厚1 9 0 2 3 0 m，平均 2 1 5 m ； 粗砂，层厚1 7 0 7 7 0 m，平均4 8 0 m。标准 贯入试验 1 9 6次，锤击数 1 4 3 6击 ，平均 2 4击 ； 砂( 砾) 质粉质粘土，层厚1 5 0 6 5 0 m，平均 4 0 5 m。标准贯入试验 8 4次，锤击数 9 2 9击，平 均 2 1击； 1全风化中粗粒花 岗岩， 地层呈坚硬状态 ， 层厚1 0 O 2 0 0 m， 平均1 4 5 m。 标准贯入试验共 1 0 9 次，实测锤击数 3 0 4 9击 ，平均 4 O击； 2强风化中粗粒花岗岩，合金钻进容易，层 厚 3 6 0 1 3 0 0 m， 平均8 3 5 m。 标准贯入试验共 2 1 2 。 分析 ：根据地质情况 ，以 1全风化中粗粒花 岗岩为持力层，基础形式为桩基础。在节省造价的 原则下，优先考虑 P H C管桩 。 1层 以上的土层 在标准贯入试验下的平均锤击数均小于 2 5击，因 为工程在填海区，远离市区，可采用锤击施工。但 由于，土层局部存在较大直径的块石，P H C管 桩施工中遇到大块孤石的概率相当大，基于， 土层埋藏较浅，故可预先进行物探，确定大块孤石 的范围，在该范围内采用如下的施工措施 ：1 ) 用钻 t t ， t 亏， 亏 ， t 日 ， t e， t e ， 亏 ， ， t 日 t ， ，t e， t e， 斜蝌 e， t e， 柳 t e ， t e， 聊柳 e e 梆t e， 柳 e 惭t e 御科t e 惭栅柳御 e t e 惭柳 s a p 2 0 0 0整体建模 ，计算后抽取内力进行验算。由 二次受力影响不可忽略，特别是后期弯矩与 图 6的验算结果可知，部分荷载点落在原钢筋混凝 初始弯矩同向的受力方式； 土柱的洋葱头外，而且这些点主要是地震组合效应。 粘 钢柱截面验算时宜将二阶效应列入荷载 粘钢加固后，可将这些荷载点包括在 内，表 明承载 效应； 力大于荷载效应 ，正截面压弯承载力通过验算 。 粘钢柱双偏压验算可采用投射 N M包络线的 4结 语 办法，形成抗力的N - M M包络面。 通过该工程钢筋混凝土柱的加 固设计，可初步 参考又献： 得到以下的分析结果： G B 5 。 3 - 0 0 ， 混凝 土结 构加 固设 计 规范【 】 截面边缘应变达到材料的极 限拉压应变时， 【 】 G B 5 。 。 。 - o o ， 混凝 土结 构设 计规 范 s 柱截面承载力接近粘钢柱的极 限状态； 【 。 】 G 。 。 n_ 。 。 ， 建筑 抗震 设计 规范 0 0 。 修 订版 I S 】 一 3 5 2 0 0 9年 6月 第 6卷 第 2期 深圳土 木与建 筑 VO L 6 NO 2 f UN2 0 0 9 孔 冲孔形成 9 0 0 mm直径的孔。2 ) 清理孔 口里的障 碍物 ( 大卵石，海堤内的硬物等 )后，采用合适的 回填砂回填孔 口。3 ) 回填孔 口完成后，再进行 P H C 管桩的施工。 设计要点：由于采用锤击施工，且须穿越碎石 层， 故采用壁厚较厚， 桩径较大的 P H C A B 6 0 0 ( 1 3 0 ) ， 单桩承载力特征值为3 2 0 0 KN，以 1全风化中粗 粒花岗岩为持力层，参考桩长为4 0 m。 施工要点：由于 P H C管桩须穿越碎石层， 故需 采用合适的桩头，施工中采用圆锥型桩头。施工中 遇到大块孤石时，为确保钻孔 冲孔的可靠度，保 证现场 P H C管桩施工质量 ， 施工单位于动工前需给 设计人员提交钻孔 冲孔的详细工序及设备资料 ， 另成孔后各孔的回填工序必须分阶段同期进行。 总结：该工程已于 2 0 0 7年主体封顶， ，设计总 桩数 2 6 8根，实际冲孔数为 2 2个，实际施工总桩 数为 2 7 1根，其中 3根为补桩 ，补桩率约为 1 ， 相对于冲 钻孔桩，缩短了工期，节约了造价 3工程实例二 工程概况： 广东惠州某商住楼， 此为改造工程， 原设计为东西长2 3 。 4 8 3 m， 南北宽2 6 5 - 8 1 m， 形状为 L型，地上 1 3层f 高度4 5 m) ， 地下一层 ( 深 度一 4 2 m) ，桩基础于 2 0 0 1年施工完毕 ，桩基为 P H C A 5 0 0 ( 1 0 0 ) ，总桩数为 5 3 3根。由于甲方对该 工程进行调整，于 2 0 0 4年委托重新设计，要求建 筑物外轮廓不变， 地上增加到 1 4层， ( 高度4 9 7 7 m) ， 地下一层 ( 深度- 3 6 m) ，墙柱位置局部调整。 地质概况：土层从上到下依次为： 素填土，层厚1 8 6 6 m； 淤泥质土，层厚0 8 - 2 。 6 m； 1 淤泥，层厚7 8 -1 0 6 m； 粉砂 ， 层厚1 1 2 7 m， 标准贯入试验 3次， 平均锤击数 3 0 7击； 粉质粉土，层厚1 8 4 1 m； 残积粉土层，层厚5 7 8 2 m； 强风化沉火山角砾岩 ，该层未揭穿，最大揭 露厚度6 5 m。 分析：考虑经济性的前提下，尽量利用原有的 P H C管桩。调整后的方案，层数增加一层，墙柱位 置局部调整，经计算，需新增 1 3 0根桩，承台均为 异型承台。新桩施工前，须重新对 旧桩进行试桩， 确定原管桩的质量。 设计要点：为保证工程的延续性，采用原设计 的方案，以强风化沉火山角砾岩为持力层 ，选用 P H C A S 0 0 00 0 ) ，单桩承载力特征值为1 6 5 0 KN， 参考桩长为2 0 m。墙柱位置局部调整后，部分旧桩 已废置，基础底板浇筑前，须对废置的旧桩进行处 3 6 理， 保证其桩顶脱离地下室底板 。 另由于粉砂层， 平均锤击数 3 0 7击 ， 静压施工，难以穿透，工程位 于新开发区，故可采用重锤低锤击施工。 施工要点：从废置的旧桩中取 4根进行竖向极 限承载力试验，并对有用的旧桩进行反射波试验， 检验 旧桩桩身的结构完整性。新桩施工采用 6 2吨 的 6 2 #柴油锤，冲程为2 0 m。最后灌入度控制在 桩号 最终加载量 N) 最终沉降量( ram) 实际桩长m 1 # 4 0 0 0 1 4 2 5 2 4 5 4 2 # 4 0 0 0 1 2 S S 2 7 1 1 3 # 4 0 0 0 1 8 6 4 2 7 7 4 总结：该工程己与 2 0 0 6年主体封顶，最终设 计总桩数 5 6 4根 ， 其中旧桩 4 3 4根， 新桩 1 3 0根 ， 废置的旧桩 9 9根。旧桩利用率约 8 1 ，新桩约增 加 2 5 。在满足建筑功能调整 的前提下，有效控制 了基础造价的增幅。 4工程 实例三 工程概况： 山东济宁某工程 ， 东西长2 6 5 m，南 北宽l 1 2 m， 地上九层 ( 高度4 1 4 m) ， 地下一层 ( 深 度一6 4 m) ，框剪结构。 地质概况：土层从上到下依次为： 粉质粘土，层厚0 8 2 6 m，平均1 。 7 7 m； 粉土，层厚0 3 0 2 2 0 m，平均1 1 5 m； 1 粉细砂， 本层原位标准贯入试验 6 次，实 测 锤 击 数 8 0 -1 2 0 击 ，平 均 1 1 3 击 ，层 厚 0 3 0 1 3 0 m，平均0 7 2 m。该土层在场地范围内仅 局部分布； 粘土，层厚0 5 0 - 2 0 0 m，平均1 1 7 ml 粉质粘土，层厚0 7 0 - 2 5 0 m，平均1 4 5 mI 粉质粘土，层厚0 5 0 - 2 9 0 m，平均1 4 1 m。 中细砂，本层原位标准贯入试验 2 4次，实 测 锤击 数 2 0 0 3 4 0 击 ，平均 2 6 2 击 。层 厚 0 5 0 4 9 0 m，平均2 4 8 m。 粉土，层厚0 6 0 4 3 0 m，平均2 4 4 m。 粉质粘土，层厚1 。 1 0 9 6 0 m，平均6 4 0 m。 1中细砂 ，本层原位标准贯入试验共 4次， 实测锤击数 2 6 - 3 7击 ，平均 3 2 5击 。 2 中细砂， 本层原位标准贯入试验共 1 1 次， 实 测 锤 击 数 2 6 -4 3 击 ，平 均 3 2 5 击 。层 厚 0 S O 4 2 0 m，平均2 6 1 m。该土层在场地范围内仅 局部分布。 粘土，平均厚度为9 0 m。 中粗砂，本层原位标准贯入试验共 2 6次， 实测锤击数 3 6 5 4击 ， 平均 4 3 1击。 该层未揭穿， 最大揭露厚度6 5 m。 分析：根据地质情况，以中粗砂基础形式为 2 0 0 9年 6月 第 6卷 第 2期 深圳 土 木与建 筑 V 0 L 6 N0 2 I UN2 0 O 9 冲孔桩成桩后检测桩底存在溶洞的处理方法 张正新 ( 深圳市广厦工程顾问有限公司) 【 摘要l 冲孔桩桩基检测抽芯时， 在桩底规 定深度范围内的基岩发现有溶洞存在 ， 即判 定该桩为不合格桩， 必须进行工程处理 ，本文介绍根据工程具体情况的几种处理方法，供 同行参考。 I 关键词l冲孔桩 抽 芯 桩底溶洞 处理方法 0 0 1 月 I J 吾 溶岩地区的许多工程采用冲孔灌注桩 ，当桩 基施工完成后， 验收除小应变外还要作抽芯检测。 通过抽芯检测能对桩身混凝土的质量 、 抗压强度、 桩底沉渣厚度及桩下规定深度范围内基岩 的完整 性及有无溶洞存在 ，做出质量评定。一旦发现有 溶洞存在时，视该桩为不合格 ，必须进行处理 ， 方可验收。 究竟怎样正确处理这类不合格桩，本文根据 具体工程的情况提供几种处理方法， 供同行参考。 首先，如桩底放置在微风化基岩上 ，在桩下 3倍桩径深度范围内是完整基岩， 并没有溶洞， 3 倍桩径深度 以下 ，有溶洞可以不管，因为 3倍桩 张正新，男，深圳市广厦工程顾问有限公司，总工程师 地址： 深圳市龙岗银威路鹏达花园飘彩居 1 0 8 号，5 1 8 1 1 6 电话 ：0 7 5 5 8 4 8 8 4 3 5 0 ，1 3 6 0 0 1 7 1 7 3 6 径厚的顶板，按起拱考虑 ，可承担很大压力。因 此有关规范规定了这一条。 如在 3倍桩径深度范围内发现有溶洞存在， 该桩就定为不合格桩 ，必须进行处理，本文结合 一 些工程实例，总结了几种不 同的处理方法。 2注浆加固法 所谓注浆加固，即是说将桩下溶洞采用高压 注浆，将溶洞充填注满，使其能承受桩底传来之 压力，满足桩安全使用的要求 。 首先通过补勘查 明溶洞的大小及范围，确定 注浆方案 。对直径较小的溶洞 ，可直接在桩内注 浆 。当溶洞较大时，应在桩周施工较大直径灌浆 孔，灌入水泥砂浆或细石混凝土后再进行高压注 浆加固。 3考虑承台效应法 t e 褂 t e 獬 秭协 柑铆铆 锄绀绀 幡 恸 c aM , 协褂c a M , 獬协御柑 协 绀绀褂 惭绀 协 桩基础 ，在经济性 的前提下，P H C管桩无疑是首 选，但能否穿透中细砂，一 1中细砂及 2中 细砂就成为关键，按 以往经验 ，对于平均锤击为 3 0击以上的砂层，静压基本无法施工 ，因为该工 程处于新开发区，所以可 以采用锤击的形式，最 终确定的施工方案为重锤低击， 选用合适的桩尖。 合理安排施工顺序 。 设计要点 ：因为采用重锤施工，故采用壁厚 较厚的 P H C A B 5 0 0( 1 2 5 )，单桩承载力特征值 为2 0 0 0 K N，以 中粗砂层为持力层，参考桩长 为2 5 m。 施工要点：采用 6 2吨的 6 2 #柴油锤，冲程 为2 5 m。最后灌入度控制在3 0 mm l O 击范围内。 采用开口型钢桩尖。凡桩间距1 2 S in或承台下 桩数多于 6根时，均应采用跳打的方式施工。 结论： 本工程总桩数 2 0 4 0根 ， 施工前进行了 试桩，试桩数为 3根 。单桩竖 向抗压承载力极限 值为4 0 0 0 K N。试桩结果统计如下： 3根试桩之 Q S 曲线变化平缓， 无拐点出现； s l 曲线尾枝未出现明显弯曲，终级荷载下该 试 桩未破坏 ，根据 建筑基桩检 测技术规范 G J 1 0 6 -2 0 0 3 、I 2 5 6 2 0 0 3第 4 4 2条规定，该 试桩竖 向抗压极限承载力值为4 0 0 0 KN， 满足设计 单桩承载力特征值为2 0 0 0 KN的要求。 5结语： 综上所述：P H C管桩施工遭遇埋藏较浅的大 块孤石时，可进行物探确定孤石的范 围，通过钻 L I 冲孔等手段清理障碍物，并采用合适的砂土回 填孔 口可保证管桩J I I ) F U 施工。新旧 P H C管桩遭遇 时， 在确保 旧桩质量可靠的前提下， 可通过补桩 ， 设置异型承台的措施来解决。P H C管桩要穿越连 续多层密实砂层，需采用重锤低击 的施工方法 ， 并选用合适的桩头，合理安排施工顺序。 本文通过笔者设计的工程浅析高强预应力混 凝土管桩在施工过程 中遭遇障碍物的成功处理个 案，供 同行参考 。 参考文献： 1 J G I 9 4 2 0 0 8 ，建筑桩基技术规范【 s 】 _ 37