錨桿靜壓樁在高層建筑傾斜斷裂管樁加固中的應(yīng)用

【關(guān)鍵詞】 錨桿靜壓樁；傾斜斷裂管樁；地基加固；基礎(chǔ)托換 

　　浙江省某住宅小區(qū)工程，主要由9幢18層高層建筑、2幢11層小高層、6幢3層多層建筑物組成，全場設(shè)有一層地下室，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)采用新型管樁J-PHC-A500-430（110），樁身豎向承載力特征值要求大于2600KN。工程管樁設(shè)計樁基持力層為4-4層粉質(zhì)粘土層，要求樁進入持力層深度≥1.5m，管樁單樁豎向抗壓承載力特征值1800KN，設(shè)計樁長41m。樁頂嵌入基礎(chǔ)50，樁頂標高-6.950m（電梯井承臺除外），+0.000相當(dāng)于黃海高程6.000m。由于該工程地質(zhì)土層性質(zhì)較差（該工程地處杭州地區(qū)典型的深厚軟粘土地域）為主因的多種不利因素的影響下，在土方開挖施工過程中，發(fā)生了較為嚴重的傾斜、裂、斷等工程缺陷樁(管樁)，且存在較大比率的樁節(jié)接頭缺陷現(xiàn)象，經(jīng)動測檢測上述缺陷樁中存在較大比率的Ⅱ、Ⅲ類樁。該工程共有工程樁386根，經(jīng)檢測其中樁身存在裂紋的Ⅱ類樁計76根，約占20%，樁身存在嚴重裂縫及斷裂的Ⅲ類樁116根，約占30%。建設(shè)單位、設(shè)計單位等相關(guān)工程建設(shè)單位前期已委托糾偏單位對部分缺陷樁進行了糾偏和灌芯處理。根據(jù)規(guī)范要求，對于Ⅱ、Ⅲ類樁是不能直接使用，要進行加固處理后方可使用。 

　　1傾斜斷裂管樁的特點及處理方法 

　　管樁由于受自然條件、周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、邊坡失穩(wěn)、基坑開挖、土方開挖及樁基施工操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊懀�出現(xiàn)了管樁斷裂、傾斜、偏位、強度不夠、長度不夠等病害。造成了不能滿足設(shè)計及使用要求，易引起安全隱患。對此類病害工程樁必須結(jié)合各種因素進行分析，對單樁能否使用或部分使用進行判斷，對樁基進行加固或托換方可使用。高層建筑病害工程樁多以各類灌注樁和管樁為主，通常采用的處理方法有：①對于缺陷出現(xiàn)在較淺部位病害工程樁多采用開挖截樁再接樁的方法；②對于缺陷出現(xiàn)在較深部位輕微病害工程樁多采用高壓注射水泥漿加固的方法；③對于缺陷出現(xiàn)在較深部位或底部嚴重病害工程樁多采用鉆孔灌注樁進行加固托換的方法；⑤補入靜壓錨桿樁。以上方法一、二只能處理部分輕微缺陷，方法三處理范圍廣，具有荷載傳遞路徑清晰、可靠性大大提高等優(yōu)點，缺點是施工工期長、施工不便、受施工場地限制。采用方法四錨桿靜壓樁不僅具有鉆孔灌注樁的優(yōu)點，而且克服了鉆孔灌注樁的缺點。同時又由于工期要求緊，經(jīng)過專家組討論最終權(quán)衡選擇了不占工期，空間要求小，施工方便，受力明確的錨桿靜壓鋼筋混凝土預(yù)制樁的補樁加固方案。 

　　錨桿靜壓樁作為一種沉樁方法,是利用原基礎(chǔ)底板或樁基承臺及上部結(jié)構(gòu)傳遞來的重量作為壓樁反力,通過預(yù)埋的錨桿、反力架、千斤頂?shù)葔簶对O(shè)備，將樁段從壓樁孔處壓入地基土中，然后將樁與基礎(chǔ)底板或樁基承臺連接形成整體，使新樁基與原建筑物基礎(chǔ)共同承擔(dān)荷載，提高加樁區(qū)域的承載力，達到阻止或減少沉降的目的。 

　　錨桿靜壓樁多用于粉土、粘土、人工填土、淤泥質(zhì)土等地基土的新建（采用逆作法施工）或已建多層建筑物、中小型構(gòu)筑物的地基加固、托換、糾偏工程中。錨桿靜壓樁與其它基礎(chǔ)加固或托換技術(shù)相比又具有施工時無振動、無噪音、設(shè)備簡單、操作方便、移動靈活、施工所需空間小的特點。 

　　2樁型選擇 

　　高層建筑中原樁基一般采用樁身長、截面大、強度高、承載力大的樁，為了能使加固樁與原樁基能盡量協(xié)調(diào)工作，應(yīng)選擇截面大、強度高、承載力大的樁；錨桿靜壓樁是擠土型樁，截面過大勢必導(dǎo)致排土擠土效應(yīng)過大，對周邊樁、建筑物和管線造成擠壓位移，應(yīng)選擇截面不過于大的樁；考慮到施工空間和操作方便的要求，樁截面不宜過大、樁段不宜過長；考慮單樁承載力的大小合理選擇鋼筋混凝土方樁。鑒于上述因素在高層建筑病害工程樁加固中一般采用300×300mm的鋼筋混凝土預(yù)制方樁。針對本工程由于Ⅲ類樁分布不均勻，錨桿靜壓樁的布置充分考慮了整體與局部的平衡，對照原設(shè)計圖經(jīng)過認真核算，同時合并了部分承臺和加強了聯(lián)梁的剛度，合理布置了樁位；考慮到管樁和樁基協(xié)同工作的要求，錨桿靜壓桿入土深度要求與原管樁的入土深度基本一致（即在同一持力層中）；樁截面考慮到單樁承載力的要求采用300×300mm，樁段混凝土強度采用C35。 

　　3設(shè)計與施工工藝 

　　3．1樁基設(shè)計。在進行錨桿靜壓樁設(shè)計過程中，首先要對高層建筑病害工程樁缺陷程度進行分析，對其單樁豎向承載力進行確定，能否繼續(xù)參與工作或部分參與工作或不參與工作；其次要結(jié)合上部何載情況和原樁基設(shè)計情況；第三要根據(jù)現(xiàn)場樁基位置分布和施工空間情況，分析確定用于加固或托換的錨桿靜壓樁的設(shè)計單樁豎向承載力Pａ和數(shù)量及分布情況。 

　　錨桿靜壓樁設(shè)計最終壓樁力按下式計算： 

　�。校穑ǎ蹋�＝Ｋｐ・Ｐａ 

　　式中：Ｋｐ壓樁力系數(shù)。在觸變性粘土中，當(dāng)樁長小于２０ｍ時，Ｋｐ一般�。�.５；非觸變性粘土（如填土），Ｋｐ�。�.０； 

　�。校穑ǎ蹋┰O(shè)計最終壓樁力； 

　�。虡蹲罱K入土深度（ｍ）； 

　�。校嵩O(shè)計單樁豎向承載力； 

　　由于樁基要求單樁豎向承載力高，樁身采用強度較高的材料，一般混凝土強度不小于C35級；樁段長度考慮到施工凈空高度和施工機具情況，一般采用２.０m、２.５m、３.０m；考慮到高層建筑抗震要求即樁基承載水平力或拔力，樁基應(yīng)考慮剛度要求，樁段的連接應(yīng)采用焊接接頭。 

　　3．2樁基承臺設(shè)計及底板成孔設(shè)計。采用錨桿靜壓樁加固或托換高層建筑病害工程樁的方案一般在進行承臺或底板施工前就已確定，因此在進行承臺或底板時應(yīng)預(yù)先留出壓樁孔。其構(gòu)造見圖1所示。 

　　3．3錨桿設(shè)計。錨桿是錨桿靜壓樁施工過程中核心受力構(gòu)件，錨桿的設(shè)計選擇是否合理和錨桿的埋設(shè)是否牢固是壓樁能否實施的關(guān)鍵。 

　　根據(jù)單樁豎向承載力的大小確定錨桿的數(shù)量和型號，一般采用四根或八根錨桿，錨桿一般采用棒材進行加工而成，棒材型號由受力和錨桿數(shù)量確定。錨桿的長度要滿足錨固深度要求（一般可采用10～12倍棒材直徑，并不小于300mm）及錨桿露出承臺或底板頂面長度應(yīng)滿足壓樁機具要求一般不小于120mm。 

　　錨桿埋設(shè)首先要準確定出埋設(shè)位置，其次埋設(shè)深度要略大于錨固深度要求，同時應(yīng)將錨桿與承臺或底板內(nèi)的部分鋼筋焊接，確保錨桿埋設(shè)準確牢固。 

　　3.4主要施工工藝及要求 

　　3.4.1施工工藝流程：確定樁位孔及定位→錨桿加工制作及埋設(shè)（樁體預(yù)制）→樁位孔及錨桿養(yǎng)護和保護→安裝壓樁反力架→第一節(jié)樁就位、校正→壓樁→深度及壓力值記錄→下節(jié)樁就位、校正→焊接接樁→壓樁→…→壓樁到設(shè)計要求→最終深度及壓樁力驗收→拆除壓樁反力架→切割樁頭→清孔（配制微膨脹早強混凝土）→封樁。 

　　3.4.2主要施工工藝要求：①樁體制作：鋼筋混凝土預(yù)制樁段嚴格按配筋設(shè)計制作、樁身平直、外形尺寸誤差不大于±5mm，端部平整；②樁體連接：樁段采用焊接連接。焊接前應(yīng)再次檢查接頭部位處理情況及上下節(jié)樁是否在同一軸線上、是否垂直、符合要求方可施焊；焊接時兩名焊工在樁兩側(cè)同時施焊，以保證對稱受力，減小變形；焊接后應(yīng)檢查焊接質(zhì)量，若有漏焊或焊縫高度不夠，應(yīng)及時補焊。其構(gòu)造見圖2所示。 

　�、蹓簶豆に嚕簤簶斗戳�架安裝要保持垂直應(yīng)均衡擰緊錨固螺栓、螺帽，在壓樁過程中應(yīng)隨時擰緊松動的螺帽；在錨桿受力較大時應(yīng)使用多個螺帽疊加使用。 

　　樁段在壓入時垂直度極為重要，因此除了在初始就位時校核垂直度極外應(yīng)在壓樁時全程連續(xù)控制，每節(jié)樁的垂直度應(yīng)控制在1/1000以內(nèi)；同時應(yīng)保持千斤頂與樁段軸線在同一垂直線上，千斤頂施加的壓力中心與截面形心重合，千斤頂安放偏差不大于2mm。 

　　壓樁時不宜數(shù)臺壓樁設(shè)備在同一承臺上施工，施工期間，壓樁力總和不得超過該基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的自重，防止基礎(chǔ)上抬造成結(jié)構(gòu)破壞。 

　　壓樁應(yīng)連續(xù)進行，盡量減少接樁時間，中途不得長時間停頓，以免土體固結(jié)超靜水壓力消散，引起摩阻力劇增。如必須中途停頓時，樁尖應(yīng)停留在軟土層中，且停留時間不宜超過24小時。如遇到壓力急劇的增加可能遇碎石障礙物或壓入較硬土層，這時液壓系統(tǒng)可采用稍壓入，持荷，再壓入，再持荷，直至達到設(shè)計深度或承載力。 

　　壓樁過程應(yīng)做好記錄，采用以最終壓樁力控制為主、以樁長控制為輔的雙控原則。 

　�、芊鈽豆に嚕悍鈽妒┕な菈簶哆^程中又一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。樁和承臺及混凝土底板能否連接牢固，承載力是否達到要求，聯(lián)結(jié)節(jié)點形式是否合理，都是封樁后樁能否發(fā)揮作用的關(guān)鍵。其構(gòu)造見圖3所示。 

　　封樁前，樁頂應(yīng)設(shè)計和規(guī)范要求截斷至設(shè)計標高：混凝土樁段樁頂應(yīng)平整無松動混凝土；為加強樁和承臺或混凝土底板的連接應(yīng)將錨桿相互連接起來，以便形成封樁樁帽；清理樁孔內(nèi)的渣滓及水。 

　　封樁采用比原底板或承臺混凝土標高高一級的C35或C40早強微膨脹混凝土，注意振搗密實，加強養(yǎng)護。 

　　4加固效果 

　　本工程在整個施工過程，由于補樁是在上部結(jié)構(gòu)能夠提供足夠反力的情況下才能實施，故對該樓的監(jiān)測必須加強，該樓在建至五層時，觀測結(jié)果反應(yīng)出該樓向北方向有傾斜，此時暫停上部施工，迅速對北側(cè)補樁加緊施工，然后再有規(guī)律的分布施工其它樁，后經(jīng)觀測該樓沉降均勻，達到規(guī)范要求，加固完成后，樁基達到設(shè)計標準，效果良好。我們利用錨桿靜壓樁技術(shù)特殊工藝，充分利用其特點，改進樁型、樁材、壓樁設(shè)備，將其應(yīng)用到高層建筑中樁基加固和托換中，取得了成功。為高層建筑病害工程樁加固提出一種更方便、更合理、更有效、更經(jīng)濟的加固方法。 

　　5結(jié)束語 

　　由于錨桿靜壓樁采用了靜壓方式，避免了沖擊應(yīng)力，對樁周土體的隆起及水平擠壓較小，從而降低了對周圍環(huán)境的影響；所補靜壓樁對鄰近的原工程樁影響較�。辉摴に嚥捎玫氖┕�機具簡單，對施工現(xiàn)場條件要求不高；該工藝施工無振動、無噪音、無污染；可與上部結(jié)構(gòu)同時進行施工，又可在該建筑物投入使用后，在不影響其它部分正常使用的情況下進行施工；該工藝受力明確，傳力路徑清晰。利用該工藝優(yōu)勢和特點，對樁段進行合理選型、對錨桿和壓樁反力架進行合理加強，用來處理高層建筑病害工程樁具有獨到之處。為從根本上解決裂縫、斷樁問題，應(yīng)嚴格控制進場管樁質(zhì)量，制定切實可行施工方案，在土方開挖過程中應(yīng)嚴格按設(shè)計和已審批挖土方案進行分層開挖，避免挖土機械對工程樁碰撞或土體擠壓，確保工程樁質(zhì)量。 

　　參考文獻 

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　　2史佩棟主編．建（構(gòu)）筑物地基基礎(chǔ)特殊技術(shù).人民交通出版社,2004 

　　3葉書麟等編著．地基處理與托換技術(shù).中國建筑工業(yè)出版社，2005 

　　4中華人民共和國行業(yè)標準，錨桿靜壓樁技術(shù)規(guī)程YBJ227-91，1991