建筑住宅基础PHC问题桩的处理

2010-05-23石成玉吴天禄

山西建筑 2010年8期

石成玉吴天禄张丽

近年来,PHC管桩由于具有桩身成型质量好、混凝土强度高、单桩承载力大、耐冲击性能好、穿透力强、价格便宜、施工快捷且采取静压施工时对周围环境影响小等优点而被广泛应用于高层建筑结构的基础工程中,但在土质条件复杂,特别是上层杂填土和黄土,土的抗侧压性能差,下层是粉土和中粗砂,土的各项力学指标均较好,承载能力强的情况下,加之在压桩施工、土方开挖过程中,常会发生桩身损坏产生裂缝等质量问题,出现Ⅲ类桩,从而大大削弱了基础的承载力。因此发生此种情况后如何对基础进行加固补强就成为施工中需要解决的一个问题。

1 工程概况

某住宅小区位于陕西省西安市,规划用地面积约74 837 m2,设计由18栋楼组成,总建筑面积约为443 185 m2。其中2号楼建筑面积为11 590 m2,建筑基地面积为645 m2,地上17+1层,地下1层,框架剪力墙结构,抗震设防烈度为8度。桩基础采用PHC-AB500(125)-14a管桩,设计总桩数主楼198根,裙楼 32根,设计单桩竖向极限承载力标准值为4 400 kN,桩端要求必须进入中粗砂层1 000 mm。

工程桩基础于2009年1月12日开始施工,由某专业基础公司采用ZYJ800B型液压静力压桩机施工。

表1 地基土岩性特征及fak值

2 工程地质情况

本工程地貌单元属渭河右岸二级阶地,非自重湿陷性黄土场地,地基湿陷等级为Ⅰ级(轻微)。地下水位埋深15.00 m～19.30 m,属潜水。地基处理深度范围内各层地基土岩性特征及地基土承载力特征值 fak见表1。

3 桩基检测情况

1)低应变法。

采用FDP204PDA掌上型动测仪随机对121根桩进行了检测,其中主楼 103根,裙楼 18根,抽样率52.6%,满足 JGJ 106-2003建筑基桩检测技术规范中要求的抽检数量不少于总桩数的30%,且不得少于20根的规定。

所检测的121根桩的低应变法检测曲线表明：所测桩动测曲线波形清晰,检测桩身波速范围：4 030 m/s～4 640 m/s,平均值为4 360 m/s。主楼5号,37号,72号桩桩身不同位置严重裂缝为Ⅲ类桩,占主楼检测桩比例的2.9%;主楼66号,82号,89号,110号,122号,183号桩桩身不同位置裂缝为Ⅱ类桩,占主楼检测桩比例的5.8%;其余主楼检测桩桩身完整性良好,均为Ⅰ类桩;裙楼检测桩桩身完整性良好,均为Ⅰ类桩。

2)单桩竖向抗压静载试验。

本工程共检测工程桩3根,试验采用6 300 kN油压千斤顶锚桩式慢速维持荷载法,逐级加载,精密压力表量测试验压力,两块百分表观测试桩沉降量。

由试验桩的 Q—s,s—lg t曲线,如图1所示,可以看出：试验桩最大加载均为4 400 kN,所绘Q—s曲线无陡降段,s—lgt曲线基本平行、等距,未出现明显弯曲,表明试桩未达到其极限状态,单桩竖向抗压极限承载力可取4 400 kN。

4 问题桩原因分析

1)排除设计原因。因为设计布桩已经考虑了打桩挤土效应,桩间距最小2.1 m＞3倍桩径=3×0.5=1.5 m,说明问题桩不是压桩过程中桩间土挤压造成的。2)机械开挖造成桩头损伤。机械开挖过程中,部分桩埋在土层里,用肉眼不容易发现,造成挖掘机在开挖过程中将桩头碰撞受损。3)管桩在吊装就位、运输、堆放中可能引起损伤。4)管桩本身在加工制作中存在质量缺陷。5)根据地质报告,桩的上半部分处在杂填土和黄土中,土的抗侧压性能差,对桩体的束缚力很弱;下半部分处在粉土和中粗砂中,土的各项力学指标均较好,承载能力强,桩身得到了很好的限制。问题桩裂缝产生在土质好坏交界面,说明桩上部受到了很大的水平挤压力,产生了很大的弯矩,当弯矩超过桩身预应力钢筋混凝土抗弯能力时,就会导致桩开裂损坏。这个水平挤压力可能是由静压桩在行走时所产生的,是造成管桩损坏的原因。