內(nèi)容詳情
靜壓樁托換、頂升、迫降等多種技術(shù)在高聳建筑工程的應(yīng)用
分類：
職工文苑
作者：
郭鑫
來源：
直屬分公司
發(fā)布時(shí)間：
2025-12-05 15:56
1工程概況
(1)基本概況
水泥筒倉主體為鋼筋混凝土筒倉結(jié)構(gòu),高48m。承臺筏板厚度1.8m，直徑20.4m，筏板底埋深4.0m。筏板下采用39根人工挖孔灌注樁,呈同心圓布置。灌注樁樁長29m、樁徑1.0m,下部采用擴(kuò)大頭，單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk≥11600KN。樁頂承臺下鋪600mm厚3:7灰土墊層，壓實(shí)系數(shù)0.95，處理范圍每側(cè)超出基礎(chǔ)外緣500mm。筒倉結(jié)構(gòu)重6734噸，設(shè)計(jì)入料重13000噸。
(2)變形概況
2023年7月，該地區(qū)遭受特大暴雨，筒倉周圍排水系統(tǒng)失效，積水達(dá)1m以上，雨水未能及時(shí)排放。8月初，公司相關(guān)部門例行安全檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)筒倉周邊地面出現(xiàn)大量裂縫。經(jīng)測量，發(fā)現(xiàn)筒倉向西北方向偏移量0.389m，傾斜變形0.81%，按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008表5.5.4條中高聳結(jié)構(gòu)樁基的整體傾斜允許值，當(dāng)20m＜Hg≤50m時(shí)：s≤0.006，筒倉傾斜已超出規(guī)范允許值，嚴(yán)重影響生產(chǎn)需求。
(3)水文地質(zhì)條件
據(jù)該區(qū)補(bǔ)充勘察及收集的地區(qū)地質(zhì)資料，地層情況如下：
表1地層情況表
Table1 Stratigraphic conditions
層號 | 濕陷情況 | 層底深度（m） |
第①1層雜填土 | 不具濕陷性 | 0.50-1.20 |
第①2層素填土 | 不具濕陷性 | 3.4-4.80 |
第②層濕陷性粉土 | 濕陷性 | 8.4-12.10 |
第③層濕陷性粉土 | 濕陷性 | 14.5-15.2 |
第④層古土壤 | 濕陷性 | 15.6-17.1 |
第⑤層濕陷性粉土 | 濕陷性 | 18.8-19.5 |
第⑥層古土壤 | 不具濕陷性 | 19.9-20.5 |
第⑦層粉土 | 不具濕陷性 | 31.1-32.5 |
第⑧層古土壤 | 不具濕陷性 | 32.7-33.4 |
第⑨層粉土 | 不具濕陷性 | 45.5-48.7 |
2技術(shù)方案確定
(1)設(shè)計(jì)原則
依據(jù)場地地質(zhì)情況、筒倉原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，考慮筒倉既有筏板基礎(chǔ)厚度大，完整性好，筏板下采用39根人工挖孔灌注樁,呈三排同心圓布置。為達(dá)到糾偏、加固的效果，最終確認(rèn)對西北側(cè)筒倉基底原有灌注樁進(jìn)行截樁，東南側(cè)采取掏土迫降糾偏，結(jié)合高精度的PLC液壓同步頂升系統(tǒng)對灌注樁進(jìn)行頂升，調(diào)整傾斜率［2］，使得糾傾后筒倉整體的傾斜率s≤0.6%；加固措施采用坑式靜壓樁托換，提高地基承載力，加固筒倉整體穩(wěn)定性。
(2)靜壓樁設(shè)計(jì)原則
①樁位布設(shè)原則
筒倉基礎(chǔ)底部靜壓樁分散布置，避免受力集中，對筒倉西北側(cè)灌注樁截樁16根，在東南側(cè)截樁8根，均進(jìn)行了靜壓樁托換。為保證100%托換率，西北側(cè)布置32根靜壓樁，東南側(cè)布置18根靜壓樁，共布置50根靜壓樁。
②樁長及樁數(shù)
樁長由計(jì)算確定，樁端應(yīng)置于穩(wěn)固硬層中［2］。
根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，宜按下式估算：
Quk—單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；
Qsk—總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；
Qpk—總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；
u—樁身周長；
qsik—樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；
li—樁周第i層土的厚度；
qpk—極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；
Ap—樁端面積。
具體參數(shù)參照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）表5.3.5-1和5.3.5-2。樁數(shù)按照筒倉正常工作時(shí)，由下列公式計(jì)算可得
增設(shè)靜壓樁樁長應(yīng)超出原灌注樁的深度。灌注樁剩余承載力，在截灌注樁后進(jìn)行載荷試驗(yàn)。
③樁選型
樁身強(qiáng)度應(yīng)滿足單樁承載力要求，按受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)驗(yàn)算，不得出現(xiàn)長細(xì)比過大，不得發(fā)生壓彎失穩(wěn)，管材型號不得低于Q345，靜壓樁托換示意，見圖1。
圖1 靜壓樁托換示意圖
④設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)水泥筒倉原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水泥筒倉筏板下采用39根人工挖孔灌注樁,呈同心圓布置。灌注樁樁長29m、樁徑1.0m,下部采用擴(kuò)大頭，單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk≥11600KN。在截樁頂升前，我公司對樁基進(jìn)行載荷試驗(yàn)，確定目前狀態(tài)下，灌注樁單樁豎向承載力特征值Ra>3500kN。設(shè)計(jì)采用靜壓鋼管樁377mm×12mm托換，單樁豎向承載力特征值要求Ra≥1400kN，以壓力值、樁長雙控制，計(jì)算需靜壓樁61500kN/1400kN=44根，布置50根靜壓樁，滿足設(shè)計(jì)要求。
3施工技術(shù)
整體施工順序：巷道開挖→鋼管樁托換→西北側(cè)截樁頂升、東南側(cè)掏土迫降→鋼管樁托換加塞鋼墊板→灌注樁恢復(fù)→巷道回填。
(1)巷道開挖
①地面至坑底高度約6m，需對基坑側(cè)壁1:0.4放坡，坡面采用60mm厚C20掛網(wǎng)+噴射混凝土臨時(shí)支護(hù)。
②坡面鋪設(shè)單層Ф6@200x200單層雙向鋼筋，60mm厚C20混凝土護(hù)面，單層雙向Ф14加強(qiáng)筋。
(2)鋼管樁托換施工
鋼管樁托換工藝：樁位開挖放線→挖操作坑、導(dǎo)洞→埋樁(樁定位)→壓樁及焊接(接樁)→樁式托換。
①制樁：預(yù)壓托換樁采用直徑377mm×12mm鋼管樁，由工廠加工為L=1.0m的短樁，短樁端部應(yīng)加工平整。
②壓樁：樁端入土深度不小于35m，施工過程應(yīng)按壓樁力P控制。樁端持力層由壓樁力P達(dá)到2800KN時(shí)的土層確定。若未達(dá)到要求的終止壓樁力，應(yīng)續(xù)接樁，直至達(dá)到P為止。樁位容許累計(jì)偏差±20mm，第一節(jié)樁連接偏差不應(yīng)超過±5mm，累計(jì)樁身垂直度不大于1%。鋼管內(nèi)灌填C20細(xì)石混凝土。
③鋼管樁防腐：對于底漆采用噴鋁及其合金時(shí)除銹等級應(yīng)達(dá)到Sa3級。
(3)截樁頂升施工工藝
①截樁
截樁位置位于筏板底部0.5m位置，先剝離混凝土，漏出鋼筋，使得鋼筋彎曲兩側(cè)。截樁采用靜力切割，防止對樁體產(chǎn)生更大的影響；且應(yīng)保證切割后斷面平整光滑，若存在不水平的情況，應(yīng)通過打磨機(jī)打磨斷面至水平。
②粘貼鋼板
鋼板直徑820mm，厚度15mm，截樁前把鋼板表面打磨干凈，待截樁完成，立即完成鋼板與斷樁表面粘貼。粘貼時(shí)應(yīng)保證膠層厚度均勻，確保粘貼后的鋼板也處在水平位置，見截樁頂升示意圖2。
圖2截樁頂升示意圖
③頂升施工
斷樁部位上下各設(shè)置一層鋼墊板，鋼墊板直徑820mm，壁厚15mm，鋼墊板與混凝土之間采用粘鋼膠填充密實(shí)。同一根切割的灌注樁上的3臺千斤頂，千斤頂升力不小于300噸，最大頂升行程200mm，應(yīng)同步頂升，且應(yīng)保證頂升高度從最外側(cè)到中心部位依次遞減，頂升的具體高度需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測計(jì)算，每日最高糾偏量不能超過10mm。
④安裝永久鋼支撐替換千斤頂
待達(dá)到糾偏要求后，另外采用三個(gè)鋼支撐（直徑219mm壁厚20mm鋼管，內(nèi)部填充C40高強(qiáng)無機(jī)灌漿料至密實(shí)）替換下來千斤頂，上部采用鋼鍥板填塞密實(shí)。
⑤補(bǔ)樁還原
剔除斷樁部位上下各360mm范圍內(nèi)的混凝土保護(hù)層，并采用HRB400直徑18mm鋼筋與原樁鋼筋焊接，外側(cè)采用Ф8@200螺旋箍筋，支模澆筑C40高強(qiáng)無機(jī)灌漿料，還原。
⑷掏土迫降
①迫降采用掏土迫降的方法。壓樁結(jié)束后，樁頭采取螺桿及千斤頂可靠支撐后，方可實(shí)施掏土作業(yè)，掏土后所有液壓千斤頂同時(shí)卸壓迫降，安全可靠地達(dá)到迫降效果，控制迫降速率勻速，每天迫降量不得大于5mm。
②迫降采用掏土法，先在基礎(chǔ)下開挖200×200mm孔，千斤頂卸壓后，沉降速率不能滿足要求時(shí)，可擴(kuò)大挖土孔。
⑸沉降觀測要求
頂升前在原基礎(chǔ)底設(shè)置沉降觀測點(diǎn)32個(gè)，自基礎(chǔ)到筒倉頂，布置4排垂直觀測點(diǎn)。
①地基病害治理施工過程中，應(yīng)定期對建筑物和周邊設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測。糾傾施工期間每個(gè)施工序次監(jiān)測不應(yīng)少于1次，且每天監(jiān)測不應(yīng)少于3次。變形速率較大時(shí)，應(yīng)加密監(jiān)測頻率;
②加固施工結(jié)束后，監(jiān)測頻率為1次/15d～1次/30d;
③治理后建筑物的沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為沉降曲線趨于收斂且最后100d的沉降速率小于0.02mm/d。
⑹基底導(dǎo)坑回填
①壓樁結(jié)束后，頂升作業(yè)完成后,基底以C20微膨脹早強(qiáng)混凝土回填，并振搗密實(shí)。
②對導(dǎo)坑回填3:7灰土，分層厚度不大于30cm，填土的壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。
4 加固效果分析
2023年9月-11月施工階段，采用經(jīng)緯儀對建筑物傾斜率進(jìn)行觀測［4］，西北側(cè)切割后的樁基最大頂升高度96mm，東南側(cè)灌注樁最大沉降22mm，筒倉剩余傾斜值273mm，滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中傾斜率小于0.6%的要求。
2023年12月施工完成后，在后續(xù)進(jìn)行基礎(chǔ)回填、地面修復(fù)等工作的過程中，封樁階段預(yù)留布置于樁頭部位與封樁灌漿料之間的固定厚度泡沫板產(chǎn)生壓縮變形，出現(xiàn)沉降，筒倉整體傾斜量有增大趨勢，剩余傾斜量最大值252mm,建筑物整體傾斜又再次趨烈。
至2024年8月，筒倉正常投入生產(chǎn)運(yùn)營后，經(jīng)過筒倉反復(fù)入料，卸料等，多次加載，新增設(shè)靜壓樁效分擔(dān)筒倉基底壓力，抑制地基變形，筒倉剩余傾斜量238mm。隨著時(shí)間的推移，筒倉的傾斜量呈現(xiàn)不斷收斂的趨勢，直至趨于穩(wěn)定。筒倉剩余沉降量曲線，圖3。
5 結(jié)語
根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和地基加固后效果分析，截樁、頂升、迫降等多種手段綜合運(yùn)用使得筒倉整體傾斜值小于規(guī)范限定值，筒倉在后期生產(chǎn)運(yùn)營過程中，隨著荷載的反復(fù)作用，筒倉底部新增的靜壓樁進(jìn)一步分擔(dān)荷載，使得筒倉整體傾斜值趨于減小。
（1）為達(dá)到治理的效果，本工程采用截樁、頂升、掏土迫降等多種手段綜合運(yùn)用。首先在截樁頂升前，對樁基進(jìn)行載荷試驗(yàn)，確定目前狀態(tài)下，剩余灌注樁單樁豎向承載力特征值。使得設(shè)計(jì)方案擁有可靠的依據(jù)。其次施工坑式靜壓樁進(jìn)行整體加固補(bǔ)強(qiáng)，保證截樁100%托換率和工后沉降需要。然后對基底西北側(cè)灌注樁進(jìn)行截樁、頂升，東南側(cè)掏土迫降糾偏，結(jié)合高精度的PLC液壓同步頂升系統(tǒng)，調(diào)整筒倉整體傾斜率。
圖3筒倉剩余沉降量曲線
（2）為保障筒倉施工過程中的整體穩(wěn)定性，保障冗余安全度，設(shè)置了多道安全防線。在筒倉基底對灌注樁截樁24根，保證100%托換率；同一根切割的灌注樁，上下布置直徑820mm，厚度15mm鋼板，同時(shí)放置3臺千斤頂和3個(gè)鋼支撐（直徑219mm壁厚20mm鋼管，內(nèi)部填充C40高強(qiáng)無機(jī)灌漿料至密實(shí)），頂升過程中對鋼支撐上的鋼板，采用鐵錘對鋼鍥板，進(jìn)行緊密貼合性檢查。
（3）根據(jù)沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)和加固后建筑的使用情況，綜合評價(jià)建筑加固效果，該案例證明靜壓樁托換聯(lián)合截樁、頂升、迫降技術(shù)多種手段綜合應(yīng)用，安全、經(jīng)濟(jì)、可行，加固效果顯著，值得推廣應(yīng)用。
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