不同桩型在同一种单体中的应用

2021-03-03张艳茹

纯碱工业 2021年1期

杨蕾，张艳茹

(1.唐山三友化工工程设计有限公司，河北唐山 063305；2.大连市化工设计院有限公司，辽宁大连 116033)

1 工程概况

唐山三友化工股份有限公司纯碱分公司老化盐工序更新扩能改造项目位于南堡开发区，主装置区为化盐框架和运盐栈桥，主框架为钢筋混凝土框架三层，建筑高度15.30 m，建筑面积1532.82 m2，本工程2018年2月进行勘察设计，于2018年4月开始拆除施工，并于2018年10月完成施工。

2 工程前期设计方案确定

工程地质：按照本工程地质报告揭示的地质情况，该工程自上而下分别为素填土0.6～0.8 m，粉质粘土1.4～2.0 m，粉质粘土14.80～15.60 m，粉砂1.20～1.50 m，粉质粘土2.90～3.50 m，粉砂2.90～5.60 m，粉质粘土2.60～6.20 m，粉砂3.00～3.90 m，粉质粘土3.20～4.30 m，拟建场地地貌类型单一，属滨海平原海相沉积。

根据地质条件、结构类型、上部荷载、施工条件与环境，选择桩型并确定设计方案。本工程将原有框架的预应力混凝土方桩保留，并根据工艺要求将原有框架的轴线尺寸向其东西两侧各扩出1 m。方案一是避开原有的预应力混凝土方桩，框架全部采用新的预应力高强混凝土管桩，每根柱子下面四根桩，新桩标高高于现有方桩的标高，但这样保证不了桩间距的要求，并且布桩的位置出现重桩，故该方案不合适；方案二是利用原有的预应力混凝土方桩，在原有框架轴线扩出1 m的外侧继续补打预应力高强混凝土管桩，这样既满足了桩间距的要求，又利用了老的方桩，新老桩型的完美结合，既满足了设计规范的要求，又解决了施工的问题，因此，决定采用第二种方案进行设计及施工。(见桩基平面布置图1)

3 设计时应注意的问题

1)同一个单体工程一般不宜采用两种及两种以上桩型，容易产生不均匀沉降。沉降量是否合格以及不同桩型两侧的沉降差是否满足要求应通过验算确定。验算不合格则应对桩长及桩数进行调整。由于桩的尺寸是由承载力和沉降验算双控确定，这就要求施工时必须严格按照设计图纸施工，不能造成承载力高或低的偏差过大，如果控制不好，某一种桩的承载力提高较大也会影响建筑物的安全稳定。本工程两种桩能同时满足承载力和沉降要求，但设计时还要考虑在采用不同桩型以后，对于原来的群桩效应有没有大的影响，这一点应值得大家关注。

2)管桩有开口管桩和闭口管桩之分，我公司施工时采用的开口管桩，设计时挤土效应应予以考虑。开口管桩会产生“土塞”效应，桩端土受挤压，部分土进入管内形成土芯，部分被挤向桩周。当进入管内的土芯达到一定高度时，从塑性区半径与刚度比关系进行分析，管桩的桩距如果太小，桩间土有可能全部进入塑性状态，土的强度因扰动反而降低，所以设计时新老桩之间合理选择桩距是非常必要的。

图1 桩基平面布置图

3)本工程同一承台下圆形截面桩与矩形截面桩的角桩抗剪及抗冲切的计算有区别，根据对承台的厚度及承台计算配筋进行了相应的调整。另外还要考虑新旧桩承载力发挥不同步的问题。原有的方桩承担上部结构传来的荷载已经多年，受荷、沉降已经稳定，而经过加桩改造后，新旧桩同时发挥承载力作用，新旧桩均发生新的沉降，而新桩为新受荷受力，沉降还未稳定，所以旧桩可能承担的荷载要比《建筑桩基技术规范》的计算结果相对大些，所以建议对新桩的承载力计算结果进行适当折减。

4 主要施工技术措施

因新桩与老桩的四周会产生挤土效应，并且其土体产生的水平位移和孔隙水传播受老桩基阻挡，再加上新打的预应力高强混凝土管桩，桩的密集程度加大，打桩的难度加大，施工时应防止预制桩的接头被拉断，所以采取合理的技术措施对施打新桩尤为重要。

1)打桩时，对桩距较密部分的管桩，可采用钻孔沉桩的方法，间隔跳打，严禁形成封闭桩。

2)水位较高时，打桩采取加速排水和防挤措施，如设置塑料插板、应力释放孔等。

3)为防止打桩过程出现超出规范允许的倾斜桩和偏位桩，应根据原有桩位图纸查出与新桩的最小桩间距，然后开挖至老桩的桩顶标高，并现场实测新老桩位实际的距离，确定桩位是否需要调整。

4)打桩顺序应根据原有图纸的桩位，确定老桩位置，再标注出新桩位置，由老桩位置向四周打桩的顺序。

5)桩锺采用重锺低打，压缩接桩时间，防止锺击过程中因时间过长引起桩四周土体固结而加大打桩难度。

6)稳桩和压桩。桩施工时使送桩器、桩帽和桩在同一直线上，当桩就位后，缓慢启动压桩油缸，使桩缓慢进入土层，当桩入土至50 cm左右时，再次校正桩的垂直度和平台的水平度，保证第一节桩的垂直偏差不超过0.5%。然后再次启动压桩油缸，把桩慢慢压下，宜将每根桩一次性连续压到底，施工时控制施压速度，一般不宜超过2 m/min。压桩过程中应测量桩身的垂直度，当桩的垂直偏差大于1%，应查找原因并设法纠偏。

7)钢筋混凝土预应力管桩宜采用焊接法接桩。焊接法接桩时，下节桩宜距地面1 m左右进行，并应保证其垂直度，上下节桩的中心线偏差不得大于5 mm，节点的弯曲矢高不得大于桩长的0.1%，且不大于20 mm。桩在对接前，先将上下端板清理干净并露出光泽。接桩焊接时应在桩四周对称施焊，减少焊接变形引起的垂直度偏差，焊接层数不得少于2层，第一层焊完后把焊渣清理干净后，再进行第二层施焊，焊缝应饱满并连续。

8)桩身倾斜。对于桩身倾斜情况的处理，则需要保持场地的平整度，对于土质松软的场地，则需要利用垫木及其它材料要桩机行走路线上进行铺设，保证桩机底座的水平度。而对于土方开挖不当所导致的倾斜桩问题，则需要对承台采取加固措施或是进行补桩。同时在施工过程中，需要边进行土方开挖边沉桩，保证土方开挖过程中要均匀对称的进行。