深層攪拌樁與錨桿靜壓樁在建筑物沉降控制中的應(yīng)用
摘要：利用深層攪拌（干法）樁做止水帷幕，減緩建筑物沉降；利用錨桿靜壓樁最終對(duì)建筑物地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固，從而達(dá)到建筑物沉降控制目的。本文結(jié)合具體的工程實(shí)踐，闡述了對(duì)建筑物沉降控制、基礎(chǔ)加固的方法及利用沉降觀測(cè)資料控制施工，其成功的工程實(shí)踐應(yīng)用也證實(shí)了該方法的可行性、經(jīng)濟(jì)性，并取得了較好的社會(huì)效益，可應(yīng)用于其他類(lèi)似的工程處理中。
關(guān)鍵詞：深層攪拌樁、錨桿靜壓樁、沉降、加固、沉降觀測(cè)。
0前言：
近幾年，國(guó)家經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，建筑業(yè)更是突飛猛進(jìn)。在建筑業(yè)繁榮的同時(shí)，有的工程存在設(shè)計(jì)不合理、施工不規(guī)范的問(wèn)題，也留下了許多工程隱患。加上建筑密度的增大，在施工過(guò)程中不注意保護(hù)已有建筑物，這也給已有建筑物造成損壞。為解決已有建筑物出現(xiàn)的問(wèn)題，保護(hù)工程安全使用，防止出現(xiàn)群體事件，必須對(duì)這些建筑物進(jìn)行處理，以達(dá)到安全使用的要求。
1、深層攪拌（干法）樁止水帷幕控制沉降的機(jī)理：
建筑物的沉降是由于土中應(yīng)力引起土體或地基的變形。當(dāng)土體或地基的變形過(guò)大時(shí)，會(huì)影響建筑物的正常使用。土中應(yīng)力按土骨架和土中孔隙的分擔(dān)作用可分為有效應(yīng)力和孔隙應(yīng)力兩種。地下水位升降，使地基土中自重應(yīng)力相應(yīng)發(fā)生變化。在軟土地區(qū)，由于地下水位長(zhǎng)期大幅度下降，使地基中有效自重應(yīng)力增加，從而引起建筑物沉降的嚴(yán)重后果。[1]為防止地下水位由于周邊在建建筑物基坑開(kāi)挖、管線施工、樁基施工大量排水而引起已有建筑物沉降，在兩個(gè)建筑物（已建和在建）之間用深層攪拌（干法）樁做止水帷幕以減緩或控制已有建筑物的沉降。
2、錨桿靜壓樁加固地基基礎(chǔ)的機(jī)理：
錨桿靜壓樁是錨桿和靜力壓樁的結(jié)合。它是通過(guò)在基礎(chǔ)上埋設(shè)錨桿固定壓樁架，以建筑物所能發(fā)揮的自重荷載作為壓樁反力，用千斤頂將樁段從基礎(chǔ)中預(yù)留或開(kāi)鑿的壓樁孔內(nèi)逐段壓入土中，再將樁與基礎(chǔ)連結(jié)在一起，從而達(dá)到提高基礎(chǔ)承載力和控制沉降的目的。[2]
3、工程實(shí)例：
3.1.工程概況：
某4#住宅樓，六層磚混結(jié)構(gòu)，幾何尺寸12.24×53.26m2。工程于2002年元月開(kāi)工，2003年元月竣工后交付使用，原設(shè)計(jì)采用壓密注漿加固地基，注漿深度為6m，復(fù)合地基承載力特征值為150kpa。據(jù)住戶反映，該工程于2003年2月以后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)墻體和地面裂縫。2005年9月，建筑物沉降加劇。2005年9月20日開(kāi)始對(duì)建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)布置見(jiàn)圖1，觀測(cè)結(jié)果顯示：到2006年6月22日，建筑物沉降主要發(fā)生在西側(cè)及西北側(cè)。
4#樓沉降觀測(cè)點(diǎn)布置示意圖1
5#觀測(cè)點(diǎn)累積沉降量為8.0mm，累計(jì)沉降速率為0.03mm/d。（見(jiàn)表1），建筑物加固處理前5#、8#、4#、3#、2#觀測(cè)點(diǎn)的沉降量仍較大，影響了建筑物的正常使用。
2006年6月22日沉降觀測(cè)數(shù)值統(tǒng)計(jì)表（施工前）表1
備注：負(fù)值為下沉，正值為上升。
3.2.場(chǎng)地巖土工程條件：
場(chǎng)地地層自上而下依次為：
�、賹与s填土：主要碎石、碎磚、灰渣組成，松散、層厚1.40~2.80米。
�、趯佑倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土：流塑、飽和，含有機(jī)腐植質(zhì)，層厚12.00~17.00米，地基承載力特征值fak=70KPa，壓縮模量Es（1-2）=4.0MPa。
�、蹖臃圪|(zhì)粘土：可塑性，厚度不大，層厚0.80~2.90米。地基承載力特征值fak=150KPa，壓縮模量Es（1-2）=7.5MPa。
④層粉質(zhì)粘土：硬塑狀，含鐵、錳質(zhì)核，該層埋深大，一般在地表下14.0米。
3.3.沉降原因分析：
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地周邊環(huán)境情況及建筑沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，在本建筑物西側(cè)15m左右原來(lái)是一水塘，后經(jīng)人工回填。沉降速率加劇的時(shí)段，西側(cè)場(chǎng)地正在進(jìn)行人工挖孔樁施工，北側(cè)正在進(jìn)行另一幢住宅樓基礎(chǔ)施工，由于大量抽排地下水，造成4#樓地下水位降低，同時(shí)，由于4#樓在原設(shè)計(jì)時(shí)采用的是壓密注漿地基，可能存在嚴(yán)重的不均一性，因此造成4#樓沉降不均勻，引起住宅樓的開(kāi)裂，影響了本住宅樓的安全使用。
3.4.沉降控制及基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)：
根據(jù)以上原因分析，本住宅樓沉降控制采用如下設(shè)計(jì)：
1、采用深層攪拌（干法）樁在樓北側(cè)和西側(cè)設(shè)置止水帷幕，樁徑500mm，樁間距400mm，搭不小于100mm，材料采用32.5級(jí)礦渣硅酸鹽水泥，每米水泥用量50~55kg，平均樁長(zhǎng)10m，以進(jìn)入③層粉質(zhì)粘土為準(zhǔn)，減緩或控制建筑物的沉降。
2、建筑物基礎(chǔ)加固采用自錨式預(yù)制靜壓樁，樁截面200×200mm2，樁身強(qiáng)度C30，共設(shè)計(jì)41根，焊接樁，設(shè)計(jì)單樁承載力200KN，平均樁長(zhǎng)12m，壓樁按1.5倍~2.0倍承載力控制。壓密注漿層采用鉆機(jī)引孔，孔徑300mm，深度6.5m。用錨桿靜壓樁對(duì)建筑物地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固，最終控制建筑物沉降。
3.5.施工過(guò)程中沉降控制：
1.在深層攪拌樁施工過(guò)程中，在西北側(cè)位置，因回填土內(nèi)含大量磚石無(wú)法鉆進(jìn)，西側(cè)位置存在下水道及箱涵基礎(chǔ)，都必須開(kāi)挖清除才能繼續(xù)施工，由于箱涵距4#較近，基礎(chǔ)埋深1.5~2.0米，為防止開(kāi)挖對(duì)建筑物產(chǎn)生新的影響，分段開(kāi)挖，即挖而填，跟蹤觀測(cè)，確保建筑物不因此產(chǎn)生新的沉降。至帷幕施工結(jié)束，未產(chǎn)生新的沉降。
2.錨桿靜壓樁施工，堅(jiān)持信息化：以沉降觀測(cè)為指導(dǎo)，來(lái)確定施工順序和進(jìn)度。根據(jù)8月5日觀測(cè)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2）：6#、7#點(diǎn)本次沉降為零，所以錨桿樁先施工，首先選擇6#、7#點(diǎn)附近樁位施工:引孔、壓樁但不封樁。施工中加強(qiáng)沉降觀測(cè)，根據(jù)各點(diǎn)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。如果出現(xiàn)大的沉降，則移至其附近部位間隔施工相應(yīng)樁位，并隨壓隨封。
2006年8月5日沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表表2
施工中，調(diào)整順序，5#點(diǎn)、8#附近間隔施工并隨壓隨封效果明顯。（見(jiàn)表3、表4）
2006年9月30日沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)5#點(diǎn)（封樁前）表3
2006年10月10日沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表5#點(diǎn)（封樁后）表4
2006年10月20日沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表（8#點(diǎn)封樁后）表5
3、10月25日根據(jù)以上沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)所有未封的錨桿靜壓樁進(jìn)行封樁。封樁后，地基基礎(chǔ)應(yīng)力再次進(jìn)行調(diào)整，各點(diǎn)都出現(xiàn)不同程度的下沉。11月5日，封樁完成。到12月29日，所有點(diǎn)已經(jīng)均不再下沉，沉降均已控制（見(jiàn)表6、7）。
2006年11月13日沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表表6
2006年12月29日沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表表7
4、結(jié)論：
1、采用深層攪拌（干法）樁做止水帷幕減緩已有建筑物的沉降，阻隔或延長(zhǎng)既有建筑物地基地下水與外界的水力聯(lián)系，防止因地下水位降低而引起地基基礎(chǔ)有效應(yīng)力增加而引起建筑物沉降是可行的。
2、采用錨桿靜壓樁提高基礎(chǔ)承載力和控制沉降效果非常明顯。
3、錨桿靜壓樁在施工過(guò)程中，由于地基土應(yīng)力重新調(diào)整分配，可能產(chǎn)生附加沉降，但堅(jiān)持信息化施工，是可以控制的。
4、控制建筑物沉降后，進(jìn)行基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)補(bǔ)修，可以達(dá)到建筑物安全使用的要求，取得較好的社會(huì)效果。
5、基礎(chǔ)加固、建筑物原裂縫修補(bǔ)后后至今，未出現(xiàn)新的裂縫，建筑物沉降控制是成功。
參考文獻(xiàn)：
[1]東南大學(xué)，浙江大學(xué)，湖南大學(xué)，蘇州科技學(xué)院會(huì)編《土力學(xué)》（第二版）。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.12
[2]葉書(shū)麟，韓杰，葉觀寶編著《地基處理與托換技術(shù)》（第二版）。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.12
