锚杆静压桩施工技术对加固软地基建筑物基础的作用

锚杆静压桩施工技术

    锚杆静压桩施工技术是近年来开发出来的一项新的地基加固技术，前期主要应用于老厂或用于建筑物改造工程中的地基加固，也应用于调整建筑物因不均匀沉降而产生的倾斜；近几年开始把这项技术应用到新建工程的地基加固处理上。本文就应用锚杆静压桩施工技术进行分析，探讨沉降、裂缝原因。

    一、施工环境概述

    住宅楼栋与栋间距为13m，五层，总高度16.5m；楼西侧为沿街商铺，层高3.6m。住宅楼及沿街商铺基础结构：沿街商店基础，西面为独立柱放大基础，东面为条形地梁和独立柱放大基础，基础埋深1.0m；住宅楼基础结构：西侧3.3m宽开间为独立柱放大基础，南半部为条形基础，北半部为筏板基础，基础埋深1.0～1.6m，住宅楼上部结构，除西侧一层3.3m宽开间为框架结构外，其余均为砖混结构，25#砂浆砌筑240墙、50#砂浆砌筑120墙。第三栋住宅楼采用过抗震加固。

    1、沿街住宅楼与地下建筑物的位置关系，沿街住宅楼地基下面为正在施工的一期工程TA12标段右线隧道。隧道顶部距离地面高9.70m，距离楼房基础8.1m。隧道穿越的地层分别为软流塑状粉质粘土、可塑状粉质粘土。

    2、地铁隧道施工对地表建筑的影响：建筑物建成时间早在20世纪70年代，没有抗震措施，基础下部6～12m范围内有软弱的淤泥质地层，而位于软-流塑地层中的地铁隧道正在施工当中。管棚施钻及注浆时，对流塑状地层产生扰动，具有高灵敏性的地层应力重新分布，使地表第2幢楼房西侧单元产生不均匀沉降，差值为60mm，楼房整体向西南下沉，倾斜2mm，西侧第一单元一至五层楼均产生不同程度的拉裂缝，最大宽度8mm。

    二、锚杆静压桩托换基础设计

    1、根据工程地质情况，在地面以下16～18m深处有一层承载力较高的混合土及强风化安山岩，这是良好的桩端持力层，对于侵入隧道净空内的静压桩，在隧道开挖初支结束后再割除，使桩端与隧道初支及二衬砼结合在一起共同承担上部荷载。

    2、锚杆静压桩在压桩施工中，可以较直观地显示单桩承载力，且是在房屋基础内预埋反力锚杆及开压桩孔，锚杆静压桩机具简单、操作方便、施工迅速、无振动、无噪音等污染，便于信息化施工，当建筑物出现较大不均匀沉降时可随时增加桩数。

    3、根据楼房产生裂缝沉降的部位及地质条件，要对楼房西侧9m长范围的基础进行托换处理，桩长16～18m，用146mm×5mm钢管加工，单桩竖向承载力180kN，建筑物基础共布置41根桩，单节桩长2.0m，接桩采用电焊焊接，焊接内插318L150导正钢筋，焊接时，焊缝应饱满、连续，无虚焊现象，钢管桩内压浆处理，以提高桩身承载力，注浆材料为水泥浆，水灰比0.5，控制压力为0.3～0.5MPa。钢管桩施工结束后，在桩顶部浇筑250mm厚微膨胀C30钢筋砼桩帽，以加强基础与桩身的整体连结，桩头交叉筋与螺杆及钢管焊接。

    三、锚杆静压桩施工工艺流程

    施工准备→挖开基础→引孔→安装鱼尾锚杆→静压钢管桩→注浆→封桩→回填基础夯实

    1、施工准备：施工准备期做好居民的安抚工作，清理出工作面，配置2台锚杆静压桩机，2台风泵，2台注浆泵、风镐、铁钎、铁锤、电焊机、及相应的鱼尾锚杆，150mm×5mm的钢管桩，18mm钢筋及普硅42.5级水泥，硫磺胶泥等，锚杆静压桩机。

    2、挖开基础：根据加固的房屋基础，在施工场地内放出挖基础边线及标高。由于场地所限，土方必须及时运出，基础挖开后，量测基础实际标高及尺寸，做好基础记录，基础表面浮土及杂物要清理干净并在基础测定的位置上引出150mm的孔。

    3、安装鱼尾锚杆及压桩孔，在基础内按锚杆静压桩的布置图开呈倒锥形压桩圆孔，上口直径150mm，下口直径200mm。在距钢管桩孔口中心15cm的位置上，用手持风枪凿出4个25mm孔径，深30cm的锚杆孔，用预先熬制好的硫磺胶泥将鱼尾锚杆锚进孔内，待24h强度达25MPa之后，再进行下道工序施工，锚杆上的螺纹及螺距根据施工机具及反力架来确定。

    4、静压钢管桩：在锚杆上安装静压桩龙门架，龙门架必须铅垂，保证钢管桩垂直入土，将带有尖头封端的钢管扶正入引口内，在龙门架上安装油压千斤顶及顶梁，开动高压泵，开始静压，钢管桩在基础顶部0.5m时停机，连接下一节钢管桩再静压，如此循环，直到满足压力和桩长两项控制指标即可停机，压下一根钢管。

    5、注浆封桩：注浆采用普硅42.5级水泥，单浆液，水灰比0.5，注浆压力控制在0.3～0.5MPa，主要目的是使浆液充填在钢管桩内部及周围部分土体中，以提高静压钢管桩的摩擦力和抗弯性能，注浆结束后在桩头上部用微膨C30钢筋砼（UEA外加剂）浇筑桩帽，桩帽高250mm，长×宽为500mm×500mm，以便使桩与基础连成整体共同承担楼房上部荷载。

    四、锚杆静压桩施工特点

    1、可在上部结构不停止施工的情况下进行锚杆静压桩施工；在压桩过程中无振动、无噪音，侧向挤压小；施工设备简单，移动灵活，可在狭小的空间内进行压桩作业；在压桩施工的过程中能测得桩的入土深度及其压桩力；水泥用量少，能源消耗省，成本低，承载力高，加固效果好。

    2、适用范围。适用于旧建筑物改造中的地基加固，抢救危险建（构）筑物，解决不均匀沉降问题。于建筑物密集区，大型机具无法进入现场或没有大型机具的情况下使用桩基的工程。基础下老土层起伏不平，桩长度可以因地制宜。

    3、工艺原理。锚杆静压桩的工作原理就是利用建筑物的自重，先在基础上预留桩孔和预埋锚杆，籍锚杆反力，通过反力架用千斤顶将桩逐段压入基础中的桩孔内，当压桩力达到1.5倍桩的设计荷载时，卸除反力架千斤顶后，用C30微膨胀混凝土浇筑桩孔，使桩与基础牢固地结合在一起，桩便能承受上部荷载，起到地基加固的效果。

    五、施工技术措施

    1、锚杆静压桩施工前进行两根试桩，确定压桩力和桩长标准，作为后续压桩的控制标准。首先压桩力不得大于强度允许值。其次，当达到桩长后，压桩力小于标准值5MPa以上，接长桩长，当未达到桩长而连续0.5m的压桩力超过标准值5MPa可截桩。

    2、建筑物基础静压钢管桩采取跳打法，间隔施工，防止应力集中产生附加破坏，在锚杆静压桩封桩前，先对桩内注浆，在隧道内拱部同时注浆，静压桩注浆压力控制在0.3～0.5MPa，地下隧道注浆压力控制在0.8～1.0MPa，通过注浆加固土体，使基础上升2～5mm后，再立即用C30砼（内掺速凝剂快速凝结）封桩，待砼达到设计强度70%（3d）后停止洞内注浆，使基础开始借自重产生下沉趋势，这样，会对锚杆静压桩产生预加应力，对今后建筑物沉降控制效果显著。

    3、在静压桩施工过程中，建立监测网络系统，实现信息化施工。压桩顺序及进度由沉降观测数据确定，沉降大的部位先压桩，沉降小的部位后压桩，甚至不压桩。采用高精度水准仪监测基础沉降，用游标卡尺量测裂缝宽度变化，采用差异沉降法量测房屋倾斜。

    结束语

    对产生不均匀沉降的建筑物，基础处理时应用不同数量的桩调整基底反力，以免荷载不均匀引起差异沉降；建筑物静压钢管桩在封桩前，应采取相应措施，对基础施加预应力是施工的关键；在弱软地层隧道大管棚超前支护工艺，可由原带水钻进改进成水平顶进，避免因带水钻进扰动地层，地表建筑物不均匀沉降发生。

    (来源：基础工程)