CN108343102A - 一种桩基础沉降加固顶升调平结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桩基础沉降加固顶升调平结构及其施工方法，该结构包括桩基础承台，所述桩基础承台下部固定连接有多根桩基础；承台下方软弱土加固层；桩端持力层。采用加固顶升法进行施工，具体是通过“桩基础承台顶升调平”和“桩端持力层加固补强”等新型技术工艺综合运用，桩基础承台下部形成扩大的复合地基承载体，桩端持力层增加强度，使上部荷载均匀传递至持力层，本方案成功解决了工业厂房桩基础沉降和顶升调平的目的，使其达到地基承载力要求和设计允许偏差范围内。具有施工工作面小，无干扰施工，能提高地基承载力和顶升调平双重效果等优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑设施技术领域，特别是涉及一种适用于工业厂房有承台的桩基础沉降加固顶升调平结构及其施工方法。
背景技术
在建筑施工前，对存在较大深度的回填土层或软弱地基进行处理，在不具备天然地基的条件下，大多数建筑需打桩做基础，再施工上部建筑结构。由于地基处理不密实，地基土层具有较大的压缩性，地基承载力不足；或随着地下水的排泄条件的改变，形成地下水侵蚀现象，导致地基承载力降低；或由于桩端与基岩存在软弱夹层；或岩面倾斜度大，桩端入岩深度不够导致侧滑；或桩周土层松，软摩擦系数低等因素导致桩基础发生不均匀沉降。故而需对桩基础承重台顶升调平和桩端持力层压浆补强，达到地基承载力要求和设计允许沉降偏差范围内，缩小建筑桩基础之间的高差，保证厂房的结构安全。
发明内容
本发明提供了一种桩基础沉降加固顶升调平结构及其施工方法。
本发明提供了如下方案：
一种桩基础沉降加固顶升调平结构，包括：
桩基础承重台，所述桩基础承重台下部固定连接有多根桩基础；
承台下方软弱土加固层，所述桩基础承台位于所述承台下方软弱土加固层上方；所述承台下方软弱土加固层开设有多个第一注浆孔，所述第一注浆孔穿过所述桩基础承台与外部导通；所述第一注浆孔用于向所述承台下方软弱土加固层内进行第一次注浆以便形成以便完成对所述承台下方软弱土加固层的加固，通过注浆压力形成向上的反力缓慢顶升所述桩基础台至设计允许偏差范围内；
桩端持力层，所述桩端持力层位于所述承台下方软弱土加固层下方，所述桩端持力层开设有多个第二注浆孔，所述第二注浆孔穿过所述桩基础承台以及桩基础承台下方软弱土加固层与外部导通；所述第二注浆孔用于向所述桩端持力层内进行第二次注浆以便形成用于托举所述桩基础的复合地基。
优选的：多个所述第一注浆孔以及多个所述第二注浆孔分别均匀对称布置。
优选的：所述第一注浆孔以及所述第二注浆孔的孔径均为42毫米。
优选的：所述第一次注浆以及第二次注浆采用的浆液为高铝铁复合浆液。
一种所述桩基础沉降加固顶升调平结构的施工方法，所述方法包括：
确定注浆孔的孔位以及数量；所述孔位设置于桩基础两侧且对称布置；所述注浆孔的数量为2～4个；
使用水钻在所有孔位处分别进行开孔形成多个第一注浆孔；多个第一注浆孔形成后分别使用钻注一体机通过多个所述第一注浆孔分别采用分段钻进注浆的方式向所述承重台下方软弱土加固层同时进行第一次注浆，使所述桩基础承重台均匀缓慢顶升至允许偏差范围内为止；
待所述桩基础承重台稳定后，所有钻注一体机均继续向下钻进至桩基础下端后形成多个第二注浆孔；
多个第二注浆孔形成后分别使用钻注一体机通过多个所述第二注浆孔采用分段钻进注浆的方式向所述桩端持力层同时进行第二次注浆，使所述桩端持力层形成用于托举所述桩基础的凹字型复合地基为止。
优选的：所述第一次注浆采用的分段注浆包括第一注浆段、第二注浆段、第三注浆段以及第四注浆段，所述第一注浆段深度为2米，所述第二注浆段、第三注浆段以及第四注浆段深度均为1米。
优选的：所述第一次注浆时使用的浆液为第一高铝铁复合浆液，所述第一高铝铁复合浆液的初凝时间为10～20秒，浆液扩散半径为1.5～2.0米。
优选的：所述第一次注浆的注浆压力为0.8～1.5兆帕。
优选的：所述第二次注浆时使用的浆液为第二高铝铁复合浆液，所述第二高铝铁复合浆液的初凝时间为20～40秒，浆液扩散半径为2.0～3.0米。
优选的：所述第一次注浆的注浆压力为0.6～1.2兆帕。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
通过本发明，可以实现一种桩基础沉降加固顶升调平结构及其施工方法，在一种实现方式下，该结构可以包括桩基础承重台，所述桩基础承重台下部固定连接有多根桩基础；承台下方软弱土加固层，所述桩基础承台位于所述承台下方软弱土加固层上方；所述承台下方软弱土加固层开设有多个第一注浆孔，所述第一注浆孔穿过所述桩基础承台与外部导通；所述第一注浆孔用于向所述承台下方软弱土加固层内进行第一次注浆以便形成以便完成对所述承台下方软弱土加固层的加固，通过注浆压力形成向上的反力缓慢顶升所述桩基础台至设计允许偏差范围内；桩端持力层，所述桩端持力层位于所述承台下方软弱土加固层下方，所述桩端持力层开设有多个第二注浆孔，所述第二注浆孔穿过所述桩基础承台以及桩基础承台下方软弱土加固层与外部导通；所述第二注浆孔用于向所述桩端持力层内进行第二次注浆以便形成用于托举所述桩基础的复合地基。采用加固顶升法进行施工，具体是通过“桩基础承重台顶升调平”和“桩端持力层加固补强”等新型技术工艺综合运用，桩基础承重台下部形成扩大的复合地基承载体，桩端持力层增加强度，使上部荷载均匀传递至持力层，本方案成功解决了工业厂房桩基础沉降和顶升调平的目的，使其达到地基承载力要求和设计允许偏差范围内。具有施工工作面小，无干扰施工，能提高地基承载力和顶升调平双重效果等优点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种桩基础沉降加固顶升调平结构的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种桩基础沉降加固顶升调平结构的俯视图。
图中：桩基础承重台1、桩基础2、承重台下方软弱土加固层3、第一注浆孔4、桩端持力层5、第二注浆孔6。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参见图1、图2，为本发明实施例提供的一种桩基础沉降加固顶升调平结构，如图1、图2所示，该结构包括桩基础承重台1，所述桩基础承重台1下部固定连接有多根桩基础2；
承重台下方软弱土加固层3，所述桩基础承重台1位于所述承重台下方软弱土加固层3上方；所述承重台下方软弱土加固层3开设有多个第一注浆孔4，所述第一注浆孔4穿过所述桩基础承重台1与外部导通；所述第一注浆孔4 用于向所述承重台下方软弱土加固层3内进行第一次注浆以便形成以便完成对所述承重台下方软弱土加固层3的加固，并形成向上的反力缓慢顶升所述桩基础承重台1至设计允许偏差范围内；
桩端持力层5，所述桩端持力层5位于所述承重台下方软弱土加固层3下方，所述桩端持力层5开设有多个第二注浆孔6，所述第二注浆孔6穿过所述承重台下方软弱土加固层3以及桩基础承重台1与外部导通；所述第二注浆孔用于向所述桩端持力层5内进行第二次注浆以便形成用于托举所述桩基础2 的凹字型复合地基。
进一步的，所述多个所述第一注浆孔以及多个所述第二注浆孔分别均匀对称布置。所述第一注浆孔以及所述第二注浆孔的孔径均为42毫米。压密注浆以及压浆补强采用的浆料为高铝铁复合浆料。
本申请实施例还可以提供一种所述桩基础沉降加固顶升调平结构的施工方法，所述方法包括：
确定注浆孔的孔位以及数量；所述孔位设置于桩基础两侧且对称布置；所述注浆孔的数量为2～4个；
使用专用钻机在所有孔位处分别进行开孔形成多个第一注浆孔；多个第一注浆孔形成后分别使用钻注一体机通过多个所述第一注浆孔分别采用分段钻进注浆的方式向所述承台下方软弱土加固层同时进行第一次注浆，使所述桩基础承台均匀缓慢顶升至允许偏差范围内为止；桩基础承台顶升调平标高控制：根据顶升标准设定相对基准标高线，根据相对基准标高线进行标高监测，采用高精度水准仪和水平激光仪实时监测，顶升标准与要求顶升高度偏差在± 10mm。
待所述桩基础承台稳定后，所有钻注一体机均继续向下钻进至桩基础下端后形成多个第二注浆孔；
多个第二注浆孔形成后分别使用钻注一体机通过多个所述第二注浆孔采用分段钻进注浆的方式向所述桩端持力层同时进行第二次注浆，使所述桩端持力层形成用于托举所述桩基础的复合地基为止。厂房框架柱垂直度观测：在桩基础承重台顶升调平加固过程中，采用精密经纬仪实时观测框架柱的垂直度，由两个方向交叉观测，避免出现倾斜现象。
进一步的，所述第一次注浆采用的分段注浆包括第一注浆段、第二注浆段、第三注浆段以及第四注浆段，所述第一注浆段深度为1米-2米，所述第二注浆段、第三注浆段以及第四注浆段深度均约1米。所述第一次注浆时使用的浆液为第一高铝铁复合浆液，所述第一高铝铁特种复合浆液的初凝时间为10～ 20秒，浆液扩散半径为1.5～2.0米。所述第一次注浆的注浆压力为0.8～1.5 兆帕。
进一步的，所述第二次注浆时使用的浆液为第二高铝铁复合浆液，所述第二高铝铁特种复合浆液的初凝时间为20～40秒，浆液扩散半径为2.0～3.0 米。所述第一次注浆的注浆压力为0.6～1.2兆帕。
本申请提供的方案目的是根据既有建筑有承台的桩基础产生不均匀沉降，提供一种建筑桩基础沉降加固顶升调平技术，采用加固顶升法进行施工，具体是通过“桩基础承台顶升调平”和“桩端持力层加固补强”等新型技术工艺综合运用，桩基础承台下部形成扩大的复合地基承载体，桩端持力层增加强度，使上部荷载均匀传递至持力层，本方案成功解决了工业厂房桩基础沉降和顶升调平的目的，使其达到地基承载力要求和设计允许偏差范围内。
本申请提供的方案通过如下技术方案来实现的：①桩基础承台顶升调平：先对桩基础承台下软弱土层进行压密注浆加固，浆液通过填充→挤密，提高软弱土层的密实度和强度，增加桩周土层对桩的握裹力，再适当增大注浆压力，使其形成向上的反力，随之桩基础承台均匀缓慢顶升至允许偏差范围内。②桩端持力层压浆补强：在桩基础承重台顶升调平后，桩端与桩端持力层会存在软弱夹层，待桩基础承台复合地基固化形成强度后，继续向下施钻至桩端持力层，针对桩端持力层进行压浆补强，避免桩基础再次沉降。达到顶升调平和稳固地基的目的。
本申请提供的方案通过如下步骤来完成的：①采用钢筋混凝土探测仪，主要探测桩基础承台钢筋分布情况，开孔时避开钢筋，避免开孔时对钢筋的破坏。②在桩基础两侧布孔(布置2-4个孔位)，对称布置，选用专用钻机开孔，开孔直径42mm。③开孔后选用钻注一体机对桩基础承台下软弱土层进行施钻高压注浆，使桩基础承台均匀缓慢顶升至允许偏差范围内。④待桩基础承台稳定后，继续向下钻进至桩端，针对桩端持力层进行压浆补强，增加桩端持力层承载力。
本申请提供的方案整体施工工艺采用钻注一体前进式分层注浆加固顶升，加固深度由浅至深分层向下，第一注浆段1.0m～2.0m，该段采取高压顶升调平桩基础承台；第二至第四注浆段分别约1.0m，该段以加固桩周软弱土层为主，稳固桩基础承台，提高桩周土层对桩基的握裹力。最后钻进至桩端持力层，对桩端与持力层间软弱夹层进行压浆补强，提高桩端持力层承载力。第一注浆段完成后，继续分层钻进并注浆，逐段向下，完成整体桩基础加固顶升调平。本申请提供的方案孔位对称布置，同时钻进，同时注浆，避免在压力注浆时受力不均，导致桩基础偏移。
本申请提供的方案工程材料选用高铝铁特种复合浆液。该浆液渗透性强，能渗透到小的裂隙或空隙中；浆液初凝时间和浆液扩散半径可控；浆液凝结硬化后强度高，具有一定的抗压、抗剪强度，抗渗性好,，抗冲刷及耐久性好；浆液固化后不收缩，固化后与岩体和混凝土等有很好的粘结力；浆液对注浆设备、管道、混凝土结构物等无腐蚀性,并容易清洗；浆液无毒、无臭、不污染环境,对人体无害。该浆液初凝时间和浆液扩散半径可控，桩基础承重台顶升调平时，浆液初凝时间控制在10s～20s，浆液扩散半径控制在1.5m～2.0m；桩端持力层压浆补强，浆液初凝时间控制在20s～40s，浆液扩散半径控制在 2.0m～3.0m，使浆液扩散更均匀。浆液胶结能力强，硬化后强度高，不收缩，可避免二次沉降问题；浆液环保无污染。桩基础承重台顶升调平注浆压力控制在0.8～1.5MPa，桩端持力层压浆补强注浆压力控制在0.6～1.2MPa。
本申请提供的方案钻孔孔径42mm，小孔径破坏性小，容易恢复，施工作业区域小，不影响正常运营。
总之，本申请提供的桩基础沉降加固顶升调平结构，施工工作面小，无干扰施工。能提高地基承载力和顶升调平双重效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种桩基础沉降加固顶升调平结构，其特征在于，包括：桩基础承重台，所述桩基础承重台下部固定连接有多根桩基础；承台下方软弱土加固层，所述桩基础承台位于所述承台下方软弱土加固层上方；所述承台下方软弱土加固层开设有多个第一注浆孔，所述第一注浆孔穿过所述桩基础承台与外部导通；所述第一注浆孔用于向所述承台下方软弱土加固层内进行第一次注浆以便形成以便完成对所述承台下方软弱土加固层的加固，通过注浆压力形成向上的反力缓慢顶升所述桩基础台至设计允许偏差范围内；桩端持力层，所述桩端持力层位于所述承台下方软弱土加固层下方，所述桩端持力层开设有多个第二注浆孔，所述第二注浆孔穿过所述桩基础承台以及桩基础承台下方软弱土加固层与外部导通；所述第二注浆孔用于向所述桩端持力层内进行第二次注浆以便形成用于托举所述桩基础的复合地基。
2.根据权利要求1所述的桩基础沉降加固顶升调平结构，其特征在于，多个所述第一注浆孔以及多个所述第二注浆孔分别均匀对称布置。
3.根据权利要求2所述的桩基础沉降加固顶升调平结构，其特征在于，所述第一注浆孔以及所述第二注浆孔的孔径均为42毫米。
4.根据权利要求1所述的桩基础沉降加固顶升调平结构，其特征在于，所述第一次注浆以及第二次注浆采用的浆液为高铝铁复合浆液。
5.一种权利要求1至4任意一项所述桩基础沉降加固顶升调平结构的施工方法，其特征在于，所述方法包括：确定注浆孔的孔位以及数量；所述孔位设置于桩基础两侧且对称布置；所述注浆孔的数量为2～4个；使用水钻在所有孔位处分别进行开孔形成多个第一注浆孔；多个第一注浆孔形成后分别使用钻注一体机通过多个所述第一注浆孔分别采用分段钻进注浆的方式向所述承重台下方软弱土加固层同时进行第一次注浆，使所述桩基础承重台均匀缓慢顶升至允许偏差范围内为止；待所述桩基础承重台稳定后，所有钻注一体机均继续向下钻进至桩基础下端后形成多个第二注浆孔；
多个第二注浆孔形成后分别使用钻注一体机通过多个所述第二注浆孔采用分段钻进注浆的方式向所述桩端持力层同时进行第二次注浆，使所述桩端持力层形成用于托举所述桩基础的凹字型复合地基为止。
6.根据权利要求5所述的桩基础沉降加固顶升调平结构的施工方法，其特征在于，所述第一次注浆采用的分段注浆包括第一注浆段、第二注浆段、第三注浆段以及第四注浆段，所述第一注浆段深度为2米，所述第二注浆段、第三注浆段以及第四注浆段深度均为1米。
7.根据权利要求6所述的桩基础沉降加固顶升调平结构的施工方法，其特征在于，所述第一次注浆时使用的浆液为第一高铝铁复合浆液，所述第一高铝铁复合浆液的初凝时间为10～20秒，浆液扩散半径为1.5～2.0米。
8.根据权利要求7所述的桩基础沉降加固顶升调平结构的施工方法，其特征在于，所述第一次注浆的注浆压力为0.8～1.5兆帕。
9.根据权利要求5所述的桩基础沉降加固顶升调平结构的施工方法，其特征在于，所述第二次注浆时使用的浆液为第二高铝铁复合浆液，所述第二高铝铁复合浆液的初凝时间为20～40秒，浆液扩散半径为2.0～3.0米。
10.根据权利要求9所述的桩基础沉降加固顶升调平结构的施工方法，其特征在于，所述第一次注浆的注浆压力为0.6～1.2兆帕。
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