论文部分内容阅读
[摘要]本文对桩筏基础补桩加固设计与施工的基本流程进行了分析，并以具体的高层建筑工程为实例，对桩筏基础补桩加固施工要点进行了探讨分析。
[关键词]桩筏基础；加固设计；案例分析；承载力
1、桩筏基础补桩加固设计与施工的基本流程
第一，分析桩筏基础承载力不足的形成原因。如采用的灌注桩，应参考勘察资料中的地质、设计方案中的承载力计算、质检报告中的桩身强度、施工方案中的施工工艺及上部主体结构有无加建改建或增加使用荷载等信息，根据相关资料综合判断桩筏基础承载力不足的主要原因。
第二，根据地质情况综合分析桩筏基础承载力不足的危害，其中要格外查勘对主体结构变形的影响。
第三，测定已有桩筏基础的承载力，并复核上部主体结构的使用荷载，验算桩筏基础是否满足既然荷载的安全使用要求。
第四，根据承载力不足原因及其可能造成的各种危害，设计桩筏基础补桩加固方案，结合地质勘查报告确定补桩桩位、桩长、桩数等。确定补桩桩位，以建筑上部结构形式、地质情况、荷载分布等资料为依据；确定补桩桩长，以补桩后的沉降控制、承载力要求及桩间距等为依据；确定补桩性数，以建筑基础承载力、变形等要求为依据，补桩的数量不易过多。
第五，根据补桩方案进行补桩定位后，对筏板基础进行开孔。
第六，补桩，根据方案确定的桩类型，采取相应的措施进行补桩，并根据不同桩类型的施工特点采取不同的施工技术与措施施工，新补桩需达到加固设计持力层并达到加固设计承载力。
第七，封桩，当新补桩稳定后，对新增的桩进行锁桩，使之与原桩筏基础形成整体，起到提高基础整体承载力的效果。
2、高层建筑的桩筏基础补桩加固实例分析
2.1工程概况
某剪力墙结构的高层建筑，地上48层，地下2层，基础采用桩筏基础，筏板厚2m，桩基是压浆钻孔灌注桩，长度16-18m之间。基础的持久层是中风化泥岩，属于软岩，质量等级V类，存在易破碎等显著缺陷。该楼主体结构已经完成20层施工，经检测，单桩承载力特征值在2100kN左右，单桩承载力特征值设计值为6200kN，实际单桩承载力未能达到设计要求。需对该建筑物的桩筏基础进行补桩加固处理。
2.2补桩加固方案
2.2.1已施工的单桩极限承载力特征值确定
由于本高层建筑基础的持力层属于软岩层，该工程设计选择应用桩筏基础。但是当主体结构完成20层时，检测后的单桩承载力特征值不满足基础承载力要求。为实现合理的确定补桩施工，需对已经施工的单桩极限承载力特征值进行更为精细的计算，以便利用单桩的侧阻力。根据单桩静荷载计算结果，表明：第一。已施工的单桩的承载力具有很大的离散性；第二，单桩平均承载力约2100kN；第三，桩有一定的侧阻力。为安全考虑，可以仅计算桩的侧阻力，不足部分通过补桩加以补强。为充分发挥群桩侧阻效应，可以利用的单桩侧阻力不应高于单桩极限承载力特征值。通过综合计算分析，确定本项目中的单桩可利用的侧阻力为1900kN。
2.2.2补桩类型选择
补桩类型的选择较多，常用的有大直径冲孔灌注桩、大直径人工挖孔桩、锚杆静压桩等。其中，大直径人工挖孔桩具备成桩质量有保证、庄中心与剪力墙之间的距离小等优势，但是该建筑地基土中含有一定厚度的淤泥质土，需采用机械冲孔桩。大直径冲孔灌注桩作为补桩，其单桩极限承载力特征值可以达到9000kN，通过补桩可以提高了原来的承载力，且高于设计承载力。桩身混凝土强度等级可以达到设计的C60，充分适应角桩、边桩对筏板的冲切要求。此外，采用冲孔灌注桩，因筏基开孔而造成钢筋断裂可以重新焊接，保证了筏基的刚度和强度。所以，本工程补桩宜采用大直径冲孔灌注桩。
2.2.3补强桩布置
为满足基础承载力等方面要求，本桩筏基础的补强桩数量为200根。由于补强桩数量庞大，应当确保补桩后的桩群承载力合力点作用于豎向荷载合力，这样才能避免出现荷载偏心等情况。
2.2.4补强桩施工
进行补强桩施工前，进行试桩成孔试验。试验前，在补桩桩位上进行钻探，探明桩位下面的土层、岩性、岩层深度等情况，根据承载力极限特征值等数据确定单桩的入岩深度等技术参数，然后再进行正式试桩。试验中，使用的冲击锤重量应当与实际施工时的相符。试桩施工完成后，进行静荷载验算，将检测到的实际承载力与设计承载力作对比分析。同时，取试桩桩芯，检查桩身的质量、成桩厚度、沉渣厚度等。试桩合格后，才能进行正式的补桩施工。
补桩施工时，应当采用跳打的方式，简单的说就是每隔场1、2个桩进行桩基施工，且每一个冲孔灌注桩施工完成的24h后才能进行下一个冲孔灌注桩施工。这样做的主要目的是用于确保成桩质量，避免出现串孔、塌孔等情况。地板开孔施工要一次性完成，每结构单元地板开孔数量达到一定程度时应停止开孔，先完成之前的补强桩施工，并做好底板封孔工作后，才能进行剩余桩的开孔施工。
2.2.5补桩加固效果分析
补桩加固效果分析：第一，根据单桩极限承载力特征值9000kN检测，补强桩的平均沉降量为1.98mm，符合桩筏基础补桩加固设计要求；第二，随机从200根补强桩中抽取桩芯，桩底沉渣符合规范规定要求，持力层为中风化花岗岩，达到设计标准；第三，进行低应变检测时，发现本工程中的I类桩占总桩数的80%以上，II类桩占总桩数的10%以上。表明，桩身质量良好，符合桩筏基础承载力要求；第四，为了解该基础的沉降变化规律，工作人员在基础顶部、周围等部位布置16个观测点，观测时间持续6个月。沉降观测结果显示，本工程基础的最大累计沉降量2.4mm，最小累计沉降量为1.45mm，符合本基础工程的沉降要求。
综合以上分析内容，本高层建筑桩筏基础补强加固施工是成功的，提高了本高层基础承载力，保证了桩筏基础结构的稳定性。
结语：
综上所述，桩筏基础在基础承载力要求高、地基存在不均匀沉降现象的高层建筑工程中有着广泛的应用，能达到控制沉降、提高基础承载力等效果。对存在桩筏基础承载力不足等情况，可进行补桩加固处理。实践中，应当结合地质情况、已施工的单桩极限承载力特征值等信息，科学设计桩筏基础补强加固方案，合理选用补强桩类型，做好补强桩的施工与加固效果分析工作，用科学方法、先进技术保证桩筏基础补强加固的施工质量。
[关键词]桩筏基础；加固设计；案例分析；承载力
1、桩筏基础补桩加固设计与施工的基本流程
第一，分析桩筏基础承载力不足的形成原因。如采用的灌注桩，应参考勘察资料中的地质、设计方案中的承载力计算、质检报告中的桩身强度、施工方案中的施工工艺及上部主体结构有无加建改建或增加使用荷载等信息，根据相关资料综合判断桩筏基础承载力不足的主要原因。
第二，根据地质情况综合分析桩筏基础承载力不足的危害，其中要格外查勘对主体结构变形的影响。
第三，测定已有桩筏基础的承载力，并复核上部主体结构的使用荷载，验算桩筏基础是否满足既然荷载的安全使用要求。
第四，根据承载力不足原因及其可能造成的各种危害，设计桩筏基础补桩加固方案，结合地质勘查报告确定补桩桩位、桩长、桩数等。确定补桩桩位，以建筑上部结构形式、地质情况、荷载分布等资料为依据；确定补桩桩长，以补桩后的沉降控制、承载力要求及桩间距等为依据；确定补桩性数，以建筑基础承载力、变形等要求为依据，补桩的数量不易过多。
第五，根据补桩方案进行补桩定位后，对筏板基础进行开孔。
第六，补桩，根据方案确定的桩类型，采取相应的措施进行补桩，并根据不同桩类型的施工特点采取不同的施工技术与措施施工，新补桩需达到加固设计持力层并达到加固设计承载力。
第七，封桩，当新补桩稳定后，对新增的桩进行锁桩，使之与原桩筏基础形成整体，起到提高基础整体承载力的效果。
2、高层建筑的桩筏基础补桩加固实例分析
2.1工程概况
某剪力墙结构的高层建筑，地上48层，地下2层，基础采用桩筏基础，筏板厚2m，桩基是压浆钻孔灌注桩，长度16-18m之间。基础的持久层是中风化泥岩，属于软岩，质量等级V类，存在易破碎等显著缺陷。该楼主体结构已经完成20层施工，经检测，单桩承载力特征值在2100kN左右，单桩承载力特征值设计值为6200kN，实际单桩承载力未能达到设计要求。需对该建筑物的桩筏基础进行补桩加固处理。
2.2补桩加固方案
2.2.1已施工的单桩极限承载力特征值确定
由于本高层建筑基础的持力层属于软岩层，该工程设计选择应用桩筏基础。但是当主体结构完成20层时，检测后的单桩承载力特征值不满足基础承载力要求。为实现合理的确定补桩施工，需对已经施工的单桩极限承载力特征值进行更为精细的计算，以便利用单桩的侧阻力。根据单桩静荷载计算结果，表明：第一。已施工的单桩的承载力具有很大的离散性；第二，单桩平均承载力约2100kN；第三，桩有一定的侧阻力。为安全考虑，可以仅计算桩的侧阻力，不足部分通过补桩加以补强。为充分发挥群桩侧阻效应，可以利用的单桩侧阻力不应高于单桩极限承载力特征值。通过综合计算分析，确定本项目中的单桩可利用的侧阻力为1900kN。
2.2.2补桩类型选择
补桩类型的选择较多，常用的有大直径冲孔灌注桩、大直径人工挖孔桩、锚杆静压桩等。其中，大直径人工挖孔桩具备成桩质量有保证、庄中心与剪力墙之间的距离小等优势，但是该建筑地基土中含有一定厚度的淤泥质土，需采用机械冲孔桩。大直径冲孔灌注桩作为补桩，其单桩极限承载力特征值可以达到9000kN，通过补桩可以提高了原来的承载力，且高于设计承载力。桩身混凝土强度等级可以达到设计的C60，充分适应角桩、边桩对筏板的冲切要求。此外，采用冲孔灌注桩，因筏基开孔而造成钢筋断裂可以重新焊接，保证了筏基的刚度和强度。所以，本工程补桩宜采用大直径冲孔灌注桩。
2.2.3补强桩布置
为满足基础承载力等方面要求，本桩筏基础的补强桩数量为200根。由于补强桩数量庞大，应当确保补桩后的桩群承载力合力点作用于豎向荷载合力，这样才能避免出现荷载偏心等情况。
2.2.4补强桩施工
进行补强桩施工前，进行试桩成孔试验。试验前，在补桩桩位上进行钻探，探明桩位下面的土层、岩性、岩层深度等情况，根据承载力极限特征值等数据确定单桩的入岩深度等技术参数，然后再进行正式试桩。试验中，使用的冲击锤重量应当与实际施工时的相符。试桩施工完成后，进行静荷载验算，将检测到的实际承载力与设计承载力作对比分析。同时，取试桩桩芯，检查桩身的质量、成桩厚度、沉渣厚度等。试桩合格后，才能进行正式的补桩施工。
补桩施工时，应当采用跳打的方式，简单的说就是每隔场1、2个桩进行桩基施工，且每一个冲孔灌注桩施工完成的24h后才能进行下一个冲孔灌注桩施工。这样做的主要目的是用于确保成桩质量，避免出现串孔、塌孔等情况。地板开孔施工要一次性完成，每结构单元地板开孔数量达到一定程度时应停止开孔，先完成之前的补强桩施工，并做好底板封孔工作后，才能进行剩余桩的开孔施工。
2.2.5补桩加固效果分析
补桩加固效果分析：第一，根据单桩极限承载力特征值9000kN检测，补强桩的平均沉降量为1.98mm，符合桩筏基础补桩加固设计要求；第二，随机从200根补强桩中抽取桩芯，桩底沉渣符合规范规定要求，持力层为中风化花岗岩，达到设计标准；第三，进行低应变检测时，发现本工程中的I类桩占总桩数的80%以上，II类桩占总桩数的10%以上。表明，桩身质量良好，符合桩筏基础承载力要求；第四，为了解该基础的沉降变化规律，工作人员在基础顶部、周围等部位布置16个观测点，观测时间持续6个月。沉降观测结果显示，本工程基础的最大累计沉降量2.4mm，最小累计沉降量为1.45mm，符合本基础工程的沉降要求。
综合以上分析内容，本高层建筑桩筏基础补强加固施工是成功的，提高了本高层基础承载力，保证了桩筏基础结构的稳定性。
结语：
综上所述，桩筏基础在基础承载力要求高、地基存在不均匀沉降现象的高层建筑工程中有着广泛的应用，能达到控制沉降、提高基础承载力等效果。对存在桩筏基础承载力不足等情况，可进行补桩加固处理。实践中，应当结合地质情况、已施工的单桩极限承载力特征值等信息，科学设计桩筏基础补强加固方案，合理选用补强桩类型，做好补强桩的施工与加固效果分析工作，用科学方法、先进技术保证桩筏基础补强加固的施工质量。