錨桿靜壓鋼管樁在高層建筑樁基加固中的運(yùn)用

朱旭榮

（南京大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 210000）

錨桿靜壓樁起源于20世紀(jì)50年代初期，隨著我國機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，在20世紀(jì)90年代錨桿靜壓樁得到的推廣與普及，并可用于預(yù)應(yīng)力管樁施工中。在我國高層建筑與超高層建筑的發(fā)展下，錨桿靜壓鋼管樁以其獨(dú)有的特點(diǎn)，可以廣泛的運(yùn)用在軟土地基的樁基加固中，彌補(bǔ)了以往樁基加固施工中加固技術(shù)難度大、噸位小、接樁困難等方面的不足。錨桿靜壓鋼管樁的施工范圍包括樁沉沒、測量定位、樁機(jī)就位、吊裝喂樁、對(duì)中調(diào)直、壓樁、接樁等。而本文講述的樁基加固方法主要是后種錨桿和靜力壓樁結(jié)合起來而形成的一種施工方法。該加固方法對(duì)于控制建筑物沉降起到了很大作用，有助于高層建筑工程基礎(chǔ)加固質(zhì)量的提升。

1 工程概況

南京河西地區(qū)某高層建筑地上十八層，地下一層，結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用500直徑預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。該建筑在基坑開挖過程中，由于基坑支護(hù)失敗，土體涌動(dòng)，導(dǎo)致該建筑樁基大量傾斜偏位。部分預(yù)應(yīng)力混凝土管樁偏位嚴(yán)重，已斷裂，喪失了承載能力，需要采取補(bǔ)樁處理。而該工程工期緊張，不允許停下后續(xù)工序，慢慢補(bǔ)樁。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)文獻(xiàn)，作出如下處理方案：3-1軸及3-C軸采用鉆孔灌注樁補(bǔ)樁方案，灌注樁的單樁豎向承載力特征值為2500kN共15根；其余部位采用錨桿靜壓鋼管樁補(bǔ)樁。

2 錨桿靜壓鋼管樁設(shè)計(jì)機(jī)理

錨桿靜壓鋼管樁工藝是錨桿靜壓混凝土樁技術(shù)發(fā)展而來。在上海浦東新區(qū)、蘇州等地的高層建筑樁基事故中多有運(yùn)用，并取得了成功。該技術(shù)與其它補(bǔ)樁方法相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：不用專門的補(bǔ)樁周期。錨桿靜壓鋼管樁是錨桿和壓樁兩項(xiàng)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，其基本原理是：先在基礎(chǔ)中預(yù)留壓樁孔，在壓樁孔兩側(cè)，根據(jù)壓樁力大小埋設(shè)相應(yīng)數(shù)量的抗拔錨桿，壓樁就是利用建筑物自重作反力，通過抗拔錨桿反力架和液壓千斤頂，將樁段逐段壓入土中，壓至所需深度和達(dá)到設(shè)計(jì)壓樁力，然后在壓樁孔內(nèi)澆注微膨脹早強(qiáng)防水封樁混凝土，使樁與基礎(chǔ)形成整體，樁便可承受上部荷載，從而達(dá)到基礎(chǔ)托換加固的目的。

3 錨桿靜壓鋼管樁設(shè)計(jì)

鋼管樁的單樁承載力特征值的估算與普通預(yù)制樁相同，參數(shù)取值也與預(yù)制樁一致.其單樁承載力特征值為：

Ra=qpa Ap+up∑qsia li

Ra——樁的單樁承載力特征值（kN）；

qpa qsia——樁端端阻力、第i層巖土樁側(cè)阻力特征值（kPa）；

Ap——樁底端橫截面面積（m2）；

up——樁身周邊長度（m）；

li——第i層巖土的厚度（m）。雖然鋼管樁端部為開口，但在壓樁過程中，巖土?xí)臉抖碎_口部位進(jìn)入鋼管樁形成土塞，參考相關(guān)文獻(xiàn)直徑400左右的鋼管樁土塞形成的閉塞效應(yīng)已可以起到閉口樁的作用，故樁的端部承載力可按閉口樁計(jì)算。按所缺承載力布置鋼管樁。本工程設(shè)計(jì)如下：

（1）鋼管樁：直徑為402.2mm，厚度為12mm，材質(zhì)Q235。

（2）樁段長：由地下室凈高及壓樁工藝確定鋼管樁樁段長為1.5m左右。

（3）樁尖持力層與原管樁持力層相同以②-4層粉細(xì)砂為持力層，樁長約37m，鋼管樁的單樁豎向承載力特征值為1400kN。

（4）在錨桿樁施工前后，加強(qiáng)觀測。為使在進(jìn)行了一段時(shí)期沉降觀測后有進(jìn)一步調(diào)整的余地，在底板增加一定量的保護(hù)性錨桿樁預(yù)留孔。

（5）壓樁力的選擇：為了滿足單樁承載力的要求，根據(jù)以往的壓樁經(jīng)驗(yàn)，壓樁力為壓樁力需3300kN，以此反力來定錨桿為24φ32，分兩側(cè)設(shè)置；建筑上升至6層時(shí)靜壓錨桿鋼管樁開始施工。

（6）壓樁孔封閉設(shè)計(jì)：壓樁孔的封閉應(yīng)達(dá)到兩個(gè)要求：①壓樁孔封閉后不得有滲漏水，為此在壓樁孔內(nèi)應(yīng)澆注C35微膨脹早強(qiáng)防水混凝土；②壓樁孔封閉后的混凝土堵塊應(yīng)能承受1500kN的沖切力。為此必須加強(qiáng)壓樁孔封頂?shù)奶幚?，把壓樁孔設(shè)計(jì)成上小下大的錐形孔，有利于抗沖切，孔口上部利用抗拔錨桿加焊蓋板，承受樁頂?shù)臎_切力。由此壓樁孔留設(shè)及封孔大樣見圖1。

圖1

4 錨桿靜壓鋼管樁施工

清理施工現(xiàn)場→清除壓樁孔內(nèi)積水及雜物→安裝反力架→吊樁入孔→壓樁→接樁→滿足設(shè)計(jì)要求（樁長和壓樁力）停止壓樁→移動(dòng)反力架→封孔由于地下室層高較低，樁段僅為1.5m長，樁的接頭較多，務(wù)必確保接頭焊接質(zhì)量。焊縫等級(jí)達(dá)到2級(jí)要求。

5 壓力灌漿施工工藝

（1）灌漿施工需要在壓樁工藝完成后，確保80%的混凝土強(qiáng)度，在原有的樁基位置布置鉆孔點(diǎn)位，利用鉆機(jī)采取垂直角度鉆孔，一般情況下鉆孔直徑為80，鉆孔的深度到底部沉渣位置。

（2）若是樁基底部無沉渣，施工技術(shù)人員可以直接運(yùn)用微膨脹水泥砂漿壓力封孔；當(dāng)樁基底部有沉渣現(xiàn)象時(shí)，施工技術(shù)人員需要在樁基的適當(dāng)位置鉆孔，鉆孔的角度仍舊需要垂直鉆孔，導(dǎo)致樁基沉渣底部為止。

（3）在一個(gè)孔上安裝壓力水管和壓水設(shè)備，壓力水管頭伸入沉渣底部，用栓塞封孔，另一個(gè)孔作為排水孔和排氣孔。

（4）壓水沖洗孔底沉渣，壓力通過試驗(yàn)確定，但壓力水不得破壞原樁和樁底基巖，當(dāng)另外一個(gè)孔的水由渾濁變?yōu)榍宄?，?min內(nèi)無變化，則可認(rèn)為洗孔結(jié)束。

（5）洗孔結(jié)束完成后，在一個(gè)鉆孔上安裝灌漿設(shè)備，灌漿管伸入樁底，塞好栓塞，另一個(gè)孔敞開，作為排氣孔、排水孔、排漿孔。

（6）注入C30微膨脹水泥砂漿，注漿壓力由現(xiàn)場試驗(yàn)確定，但不得大于洗孔水壓力。當(dāng)排漿孔有漿液流出，1min內(nèi)注入水泥砂漿量與排出量相同，認(rèn)為注漿結(jié)束。

6 實(shí)際效果

依據(jù)甲方提供的沉降觀測報(bào)告，該樓自基礎(chǔ)完成后2005年2月7日開始觀測，至2005年9月8日結(jié)構(gòu)封頂，該樓的最大累計(jì)沉降值為15.79mm，最小累計(jì)沉降值為6.99mm，平均累計(jì)沉降值為11.00mm。至該樓封頂后兩個(gè)半月（即至2005年11月23日），該樓的最大累計(jì)沉降值為21.65mm，最小累計(jì)沉降值為10.25mm，平均累計(jì)沉降值為15.46mm；封頂后的最大沉降速率0.088mm/d，最小沉降速率0.036mm/d，平均沉降速率0.062mm/d。最大差異沉降0.0587%。由此分析可知03#樓結(jié)構(gòu)封頂后（此期間完成了隔墻墻體砌筑，荷載已不少于70%），累計(jì)沉降較小，沉降速率也不大，基本可達(dá)到竣工驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。因此可認(rèn)為該工程的樁基處理方案是成功的，達(dá)到了預(yù)期的效果。通過該工程的實(shí)踐，可總結(jié)該項(xiàng)技術(shù)的最大特點(diǎn)是：

（1）少數(shù)工程樁出現(xiàn)質(zhì)量事故后，建筑物可以繼續(xù)施工，只要在基礎(chǔ)上留出壓樁孔，待建筑物建到一定層數(shù)層后，在地下室內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)樁托換加固，可以贏得工期，減少損失，簡化加固工序。

（2）采用鋼管樁補(bǔ)樁加固，具有承載力高，穿透性好，重量輕，長度調(diào)正方便，焊接接頭可靠性高，擠土效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。大噸位錨桿靜壓鋼管樁是一項(xiàng)行之有效的大型工程補(bǔ)樁新方法，技術(shù)上是先進(jìn)的，質(zhì)量是可靠的。

7 結(jié)語

結(jié)合上文可知，錨桿靜壓鋼管樁在高層建筑樁基加固中的應(yīng)用方法及其應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)的加固施工技術(shù)人員需要對(duì)樁基事故產(chǎn)生的原因進(jìn)行細(xì)致分析，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，將錨桿靜壓鋼管樁加固技術(shù)合理的運(yùn)用在其中，以此提高高層建筑樁基加固質(zhì)量，保障高層建筑工程的整體施工建設(shè)質(zhì)量，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展。