文档介绍：锚杆静压桩技术用于厚填土不均匀沉降工程地基加固
石太线白羊墅车辆段工程,是晋煤外运车皮抢修的重点工程,自1979年动工修建以来,因填土沉陷导致建筑物的开裂,建了七年之久尚未动工。为了彻底整治已沉裂的建筑物,经多方案比较,最后决定采用冶金部建筑研究总院80年代开发的锚杆静压桩新技术进行加固。在有关设计、施工等单位的配合下,经过10个月的加固处理,完成了4项沉裂工程的加固任务,取得了很好的技术经济效果。
工程概况
采用锚杆静压桩进行地基加固的4项工程是转向架车间、铁利材、锻工弹簧间和食堂,建筑面积共4105㎡,其中转向架车间2751㎡。
转向架车间是这次重点加固处理的工程。为24m单跨单层工业厂房,地基填土厚度1-,原设计在东西山墙的钢筋混凝土条形基础下,-11m长的30x30cm的钢筋混凝土预制桩,由于桩未穿过填土层,填土遇水后强度降低,致使东、西山墙严重开裂,最大沉降量达128mm。接着,南、北墙也发生严重沉降。其沉降观测记录详见下图:
其他3项工程均为钢筋混凝土浅埋条形基础,地基曾进行过强夯处理,建成后因为发生严重沉裂,1982年又用旋喷法进行加固,由于对填土湿陷性认识不足等原因,也未能制止沉裂,不得不拆除重建。
沉裂原因分析
厂房建在厚度相差悬殊的山坡填土上。填土时未作分层碾压,所以填土质量极差,
遇水湿陷即下沉,这是造成建筑物沉裂的主要原因。
对松散填土浸水后会引起湿陷下沉等特性认识不足,填土遇水后强度明显下降,并
使桩产生负摩阻力;桩长不足未穿过填土层,承载力过低,这也是造成建筑物沉裂的另一个重要原因。
其他三栋建筑物的地基虽做过强夯处理,但因填土含水率较低,压实效果受到影响,
而且强夯的影响深度也是有限的,上层虽已夯实,下层填土仍较松散,当地表水流入或受毛细水影响时,会造成整个填土层强度降低,所以仍会产生不均匀沉降。
填土地基上建筑物排水设施不完善,造成大量地表水流入地基,特别是施工用水渗
入填土内,局部地区出现水坑,造成基础明显下沉。
锚杆静压桩的工作原理
锚杆静压桩是锚杆与压桩技术巧妙的结合,其工作原理就是利用建(构)筑物自重,先在基础上埋设锚杆,借锚杆反力,通过反力架用千斤顶将桩逐段压入在基础中开凿或预留的压桩孔内。当压桩力Pp (在软粘土中)或2 Pa(在含水量较低的填土中)时(其中Pa为桩的设计荷载),便可满足设计要求。然后将桩与基础紧固在一起,该桩便能承受上部荷载,从而减少基础下的地基压力,阻止建筑物的不均匀沉降,收到加固地基的效果。这种桩的传荷过程和受理性能非常明确,有利于设计。压桩时力系平衡如下图所示:
锚杆静压桩的设计
压桩数量主要根据上部荷重大小而定。转向架车间南北墙下每个独立柱基础经计算需6根静压桩才能承受上部荷载,但根据原有柱基和桩基情况,新增6根桩
难以设置,我们采取在原有基础两侧增设牛腿承台方法解决。即将基础凿毛并露出钢筋,与牛腿承台钢筋焊接在一起,⑩新老钢筋混凝土能很好结合,再在桩顶设置钢筋混凝土梁,使其共同承托上部荷载。南北墙基础加固及桩位布置图详见下图:
东西山墙的条形基础,采用拓宽基础预留压桩孔,以扁担托梁形式起到压桩加固目的。共压桩40根,东西山墙承台加固及桩位布置图如图所示:
为了保证压桩施工满足设计要求,决定采用双控标准,即一个桩长控制,另一个是压桩力控制。
压桩力根据以往经验,在粘土中压桩可按下式计算:
Pp=
在结构破坏的填土中压桩,因压桩力不受时间效应影响,压桩力必须加大,应按下式计算。
Pp=2Pa
式中Pp---压桩力;Pa—桩的设计荷载。
本工程每根桩的压桩力均在450KN以上,接近千斤顶额定值500KN.
为了较少压桩时桩的侧阻力和填土浸水后引起的负摩阻力,我们把静压桩设计成变截面桩,即桩尖段截面大,为22X22cm,这种桩实践表明是合理的。
桩头与基础的连接是静力压桩极为重要的工序之一,是传递上部荷重、支承基础荷重的关键部位。本工程由于压桩孔开凿成倒锥形,封桩时浇筑的是掺有微膨胀剂高等级强度混凝土。为了增强抗冲切力,利于压桩时的4根锚杆,加焊交叉钢筋,浇筑成700mm宽400mm高250mm的桩头封顶梁。这样设计,桩头与基础连接的质量便有了可靠保证。
锚杆静压桩的施工
钻孔压桩施工
转向架车间利用建筑物自重进行压桩,但为了穿透填土底面到泥岩层之间的碎石层和新黄土层,压桩力不够,所以决定采取先钻孔(Φ146mm),再压桩的办法,实践表明效果是好的,与无钻孔相比,压桩力可减少,能增加压入深度。经检查桩尖均落在泥岩面上了,见图:
水箱配重压桩施工
其他三幢建筑物均已拆除,无法利用自重进行压桩,因此选用了水箱配重压桩施工法。
根据桩位孔铺设轨道,在特