錨桿靜壓樁逆作施工技術(shù)在醫(yī)院改擴(kuò)建中的應(yīng)用

陶聰燕

上海南匯建工建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 上海 201399

0 引言

上海市中醫(yī)醫(yī)院隨著門(mén)急診業(yè)務(wù)量不斷增加，院方在無(wú)法新建門(mén)急診大樓的情況下，對(duì)原有老門(mén)急診大樓進(jìn)行改擴(kuò)建。

由于本改擴(kuò)建工程位于原老門(mén)急診大樓中心位置，受到周?chē)\療室的影響，且醫(yī)院周?chē)h(huán)境苛刻、場(chǎng)地狹?。▓D1），施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)入和安裝大型樁機(jī)進(jìn)行樁基施工。因此采用錨桿靜壓樁逆作法施工，利用錨桿壓樁反力架，依靠建筑物基礎(chǔ)的自身荷載作為壓樁反力，完成樁基工程施工[1,2]。

圖1 周?chē)h(huán)境布置示意

錨桿靜壓樁優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需大型樁機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，施工時(shí)基本無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、無(wú)污染，對(duì)周邊環(huán)境影響極小，且樁架（反力架）可以靈活移動(dòng)，能完成離老樁很近的新樁施工[3-5]。

1 工程概況

上海市中醫(yī)醫(yī)院原門(mén)急診大樓由多幢3～6層磚混結(jié)構(gòu)建筑物組成，中間有一個(gè)占地面積627 m2內(nèi)庭，內(nèi)庭有走道及綠化?，F(xiàn)對(duì)內(nèi)庭位置和西側(cè)門(mén)診樓進(jìn)行改擴(kuò)建，內(nèi)庭改建后建筑物上部采用鋼結(jié)構(gòu)，層數(shù)5層；西側(cè)門(mén)急診樓擴(kuò)建后建筑物上部也采用鋼結(jié)構(gòu)，層數(shù)5層，擴(kuò)建面積約1 000 m2?；A(chǔ)采用條形基礎(chǔ)（局部筏板基礎(chǔ)和獨(dú)立基礎(chǔ)），新舊基礎(chǔ)相距200 mm。

工程所涉及的地層為①1雜填土、②3砂質(zhì)粉土、③灰色淤泥質(zhì)黏土、④灰色黏土、⑤灰色砂質(zhì)粉土。

樁基采用截面尺寸為300 mm×300 mm的混凝土預(yù)制樁，共有122套（根），每套樁長(zhǎng)有19 m、19.5 m、20 m三種規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度為2.5 m，總排土量219 m3。樁尖進(jìn)入⑤2砂質(zhì)粉土層持力層，單樁設(shè)計(jì)承載力為480 kN，壓樁力大于900 kN，樁位平面布置見(jiàn)圖2。

圖2 樁位平面布置示意

2 特點(diǎn)與難點(diǎn)分析

1）新舊基礎(chǔ)相距僅200 mm，壓樁過(guò)程中會(huì)引起擠土效應(yīng)，導(dǎo)致土中超孔隙水壓力升高，使土體破壞并引起側(cè)向位移，將對(duì)原老樁基產(chǎn)生影響，導(dǎo)致原急診樓沉降或出現(xiàn)墻體開(kāi)裂等不良現(xiàn)象。

2）部分壓樁孔距原基礎(chǔ)邊線很近，給反力架安裝帶來(lái)一定難度。

3）原老門(mén)急診內(nèi)庭施工場(chǎng)地狹小，機(jī)械、材料、人員進(jìn)出極其不便，對(duì)原門(mén)急診樓正常使用帶來(lái)一定影響。

4）壓樁過(guò)程中，反力架移位、樁頭吊運(yùn)、接樁焊接等工作會(huì)對(duì)病人和醫(yī)生帶來(lái)一定干擾。

3 錨桿靜壓樁施工流程

預(yù)留壓樁孔模（綁基礎(chǔ)鋼筋時(shí)）→預(yù)埋錨桿→澆筑基礎(chǔ)混凝土→安裝反力架（混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后）→電動(dòng)葫蘆吊樁入壓樁孔位→壓樁施工→接樁→壓樁→移動(dòng)反力架→截樁、清理樁孔→基礎(chǔ)頂部焊接交叉鋼筋→封樁[6,7]

4 錨桿靜壓樁主要施工技術(shù)

4.1 壓樁孔預(yù)留布置

本工程樁截面尺寸為300 mm×300 mm，故壓樁孔預(yù)留上口尺寸為350 mm×350 mm，下口尺寸為400 mm×400 mm，呈錐形狀。壓樁孔與設(shè)計(jì)位置平面允許偏差為±20 mm。

4.2 預(yù)埋錨桿

錨桿采用φ27 mm的螺桿，長(zhǎng)度550 mm，錨入基礎(chǔ)內(nèi)長(zhǎng)度400 mm，焊接在基礎(chǔ)鋼筋上，高出基礎(chǔ)面150 mm。每個(gè)壓樁孔周邊對(duì)稱(chēng)設(shè)置4根錨桿，與壓樁孔孔邊距離150 mm（圖3）。

圖3 錨桿平面布置示意

4.3 壓樁反力架安裝

反力架安裝應(yīng)牢固、平穩(wěn)、不得松動(dòng)，與錨桿用螺帽緊固連接，在壓樁過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查螺帽松動(dòng)情況，如有松動(dòng)應(yīng)及時(shí)擰緊。反力架要保持垂直，如錨桿受力較大時(shí)，需采用多螺帽固定。

4.4 壓樁

改擴(kuò)建工程結(jié)構(gòu)完成3層以后，當(dāng)基礎(chǔ)有足夠的荷重時(shí)，在建筑物自重作用下方可開(kāi)始在基礎(chǔ)上進(jìn)行壓樁施工。正式壓樁之前選擇2根樁作為試樁，以確定壓樁力大小。正式壓樁的施工要點(diǎn)如下：

1）本工程采用2臺(tái)壓樁反力架，為了減少壓樁施工引起的擠土效應(yīng)，在壓樁過(guò)程中采用多點(diǎn)分散和跳打方式；要控制壓樁速度，每個(gè)臺(tái)班完成壓樁4套（根），以盡可能減少由于超孔隙水壓力引起的側(cè)向擠土（圖4）。

圖4 壓樁現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景

2）吊裝：利用反力架上電動(dòng)葫蘆將樁吊入壓樁孔位，使樁段軸線與千斤頂保持垂直，并在一條直線上。

3）利用2 000 kN油壓千斤頂，千斤頂施加的壓樁力中心要與樁截面中心保持重合，千斤頂放置偏差≤2 mm。然后將千斤頂頂在反力架橫向鋼梁上，將混凝土方樁壓入，為了防止混凝土樁頭損壞，在樁頂設(shè)一塊鋼墊板保護(hù)。

4）接樁：當(dāng)壓至距地面0.5 m左右時(shí)進(jìn)行接樁，2節(jié)樁保持在同一軸線上。接樁方法采用角鐵焊接，要求在樁兩側(cè)由2名焊工同時(shí)焊接，以確保受力對(duì)稱(chēng)，盡可能減少變形，焊接后至少冷卻3 min，方可繼續(xù)送樁。

5）樁身垂直度偏差控制在≤0.5%。

6）壓樁以壓樁力控制為主，樁長(zhǎng)控制為輔。壓樁力最大值不得超過(guò)基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的自有質(zhì)量，否則很有可能使基礎(chǔ)上浮從而破壞房屋結(jié)構(gòu)。

7）壓樁時(shí)不得隨意中斷，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中途嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間的停頓，以免土體固結(jié)后引起摩阻力的劇增。

經(jīng)檢測(cè)，本工程122根樁壓樁力均在900～1 280 kN范圍之間，一般為1 000 kN，均滿足設(shè)計(jì)要求， 34#樁壓樁曲線見(jiàn)圖5。封樁時(shí)用2根φ18 mm鋼筋制作成“Ⅱ”形，并與錨桿焊接成十字交叉形狀，焊接長(zhǎng)度≥8 mm，雙面滿焊。封樁前應(yīng)對(duì)樁頂側(cè)面進(jìn)行鑿毛處理，并沖洗干凈。清除孔內(nèi)雜物和積水，經(jīng)隱蔽驗(yàn)收合格后，澆筑C35微膨脹混凝土進(jìn)行封樁。

圖5 34#樁壓樁曲線示意

5 監(jiān)測(cè)和檢測(cè)

5.1 監(jiān)測(cè)

施工前對(duì)老門(mén)急診樓及新建房上部構(gòu)件變形情況、沉降情況、傾斜度進(jìn)行1次監(jiān)測(cè)，確定原始數(shù)據(jù)以判斷壓樁是否對(duì)建筑物產(chǎn)生附加影響。壓樁過(guò)程中對(duì)沉降情況1 d監(jiān)測(cè)1次，傾斜情況3 d監(jiān)測(cè)1次。沉降報(bào)警值為±3 mm，傾斜報(bào)警值為2‰。

5.2 檢測(cè)

本工程壓樁力均在900～1 280 kN之間，按設(shè)計(jì)要求，對(duì)6套（根）樁作了靜載試驗(yàn)，均滿足單樁極限承載力大于960 kN的設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，Q-s曲線和s-lgt曲線如圖6、圖7所示。

表1 檢測(cè)結(jié)果

圖6 Q-s曲線示意

圖7 s-lgt曲線示意

6 實(shí)施效果

1）在錨桿靜壓樁剛開(kāi)始施工時(shí)，由于地基土強(qiáng)度比較弱，建筑物稍有些沉降，但隨著錨桿靜壓樁施工數(shù)量的不斷增加，地基土不但受到擠密作用和樁的向上反力，且變形時(shí)所受側(cè)限增加，從而使沉降幾乎為零，維持在一個(gè)非常低的水平，且改擴(kuò)建的門(mén)急診樓基礎(chǔ)最終沉降僅為1.3 mm，說(shuō)明樁基質(zhì)量很好，沒(méi)有由于因壓樁而帶來(lái)附加沉降。

2）改擴(kuò)建建筑物上部構(gòu)件沒(méi)有受到損壞，沒(méi)有產(chǎn)生裂縫，傾斜率未達(dá)報(bào)警值。

3）周?chē)邢噜忛T(mén)急診樓的觀測(cè)也未出現(xiàn)異常情況，結(jié)構(gòu)未受到破壞，能夠保證其門(mén)診繼續(xù)正常使用，說(shuō)明采用多點(diǎn)分散的錨桿靜壓樁施工措施非常有效。

7 結(jié)語(yǔ)

錨桿靜壓樁可用于老建筑的地基加固，解決不均勻沉降的問(wèn)題，也可用于建筑物密集、大型施工機(jī)具無(wú)法進(jìn)入的樁基工程。它在施工過(guò)程中引起的附加沉降要比其他一些地基加固方法小很多，如高壓旋噴加固、壓密注漿加固等，同時(shí)也避免了其他地基加固對(duì)土體造成破壞的一些問(wèn)題。通過(guò)施工結(jié)果可知，錨桿靜壓樁在壓樁過(guò)程中要處理好各個(gè)環(huán)節(jié)，特別是需要控制好樁身垂直度和終壓標(biāo)準(zhǔn)，這是尤為重要的[8-10]。

錨桿靜壓樁逆作施工技術(shù)在本工程的應(yīng)用不但取得了良好的效果，而且還可以降低施工成本，幾乎不占用工期，從而大大加快了工程進(jìn)度，在類(lèi)似工程中可以大力推廣應(yīng)用。