經多次建造后的場地基礎加固設計及施工研究

顧夏英 顧天熊 徐曉明

蘇州中固建筑科技股份有限公司 江蘇 蘇州 215152

1 工程概況

蘇州常熟某商業(yè)綜合體，地上建筑為框架結構，基礎形式為樁基礎。該建筑場地已經經過多次建造，場地土質條件復雜，有混凝土塊遺留、水位高等不利條件。該商業(yè)綜合體的本次改建情況主要有：開洞形成中庭、抽柱開洞、開洞新增樓梯、局部補板并新增消防水池等。

2 加固方案比選

該場地在該商業(yè)體建造前，原有建筑物基礎尚未拆除，地面下樁身未拔出，地面長期積水，上部雜填土夾雜有大塊的混凝土。雖建造時對場地進行了處理，但在本次改造施工前，檢查地基情況仍發(fā)現(xiàn)有塊狀混凝土殘留。

根據(jù)場地土質條件及上部結構柱底反力，仍主要選擇補樁的方式進行加固。由于持力層較深，故計算時按摩擦型樁進行設計，經計算，需選取單樁豎向承載力達160 kN左右的樁型。既有建筑改造為室內施工，凈空有限，且該建筑物有地下室，大型設備無法進入。

2.1 錨桿靜壓樁

錨桿靜壓樁是錨桿和靜力壓樁的結合，基本工藝是在新建基礎上按設計預留錨桿孔或者在既有基礎上按設計開鑿壓樁孔，用黏結劑埋好錨桿，然后安裝壓樁架與基礎連成一體，并利用既有建筑的自重作為反力，用千斤頂將預制樁段壓入土中，樁段間焊接連接。當壓樁力或者壓樁深度達到設計要求時，將樁與基礎用微膨脹混凝土澆筑在一起，樁即可受力。

錨桿靜壓樁加固施工流程為：既有建筑基礎加固→確定樁位、放樣編號→開挖、清除既有基礎表面覆土→開鑿壓樁孔、錨桿孔→熬制硫磺膠泥→埋設錨桿、養(yǎng)護→安裝壓樁架→壓樁→接樁→壓樁至設計標高或壓力值→清除樁孔內雜物→封樁。

2.2 樹根樁

樹根樁是一種常見的小型鉆孔灌注樁[1-2]，直徑通常是13～30 cm，樁長5～25 m。其一般先利用小型鉆孔機開孔，然后放入鋼筋籠或者鋼管，加入碎石骨料，注入水泥砂漿成樁。樹根樁可以垂直也可以傾斜，可以單根也可以呈網狀，可以是摩擦樁也可以是端承樁，具有施工場地小、噪聲和振動小、操作方便、安全可靠等特點，對于場地狹窄、凈空低矮的工程，其優(yōu)點尤為突出。

樹根樁的施工流程為：材料、機械設備進場→拆除地面整澆層、清除填土→確定鉆孔孔位→鉆孔→鋼筋籠安裝→壓力注漿→單樁承載力檢測→樁頭處理→地面處理。

2.3 對比選型

1）土質。對于該場地土質條件，錨桿靜壓樁及樹根樁都適用，單樁豎向承載力均可達到設計要求。

2）布置條件。根據(jù)該建筑需要，新增承臺及樁基位置的大部分柱都具有較大距離，錨桿靜壓樁不適合本工程的所有樁基施工，而樹根樁能靈活布置，滿足本工程所有樁基礎的布置要求。

3）擠土效應。錨桿靜壓樁具有擠土效應，可能對鄰近既有樁基帶來不利影響，雖然可以采用引孔的辦法解決，但引孔設備無法進入施工現(xiàn)場，這個不利影響沒有可靠的解決方案，而樹根樁則可以避免這個弊端。

4）場地障礙。本工程場地中還有以往殘留的混凝土塊，施工時勢必會遇到障礙物，然而一旦遇到障礙物，錨桿靜壓樁往往就無法壓入。

綜上所述，本工程最終采用樹根樁方案，該方案可操作性強、安全可靠度高、工期較快，經濟性方面也較優(yōu)。

3 施工關鍵點把控

3.1 簡易泥漿循環(huán)系統(tǒng)

樹根樁施工過程中需要鉆孔，泥漿水既能降低鉆頭的溫度、保護鉆頭，又能起到泥漿護壁的作用。新建工程一般都是在地面上先人工挖大坑作為泥漿池。這個系統(tǒng)雖比較完備，但是對于本工程并不適用，因為地下室沒有空間設置，也無法開挖地面。

本文提出一種簡易泥漿循環(huán)系統(tǒng)（圖1）?；厥粘刂性O濾網，使泥水分離。制漿池中設閥門，水泵將回收池中的水通過導管2、3泵送至泥漿池中，泥漿池中的泥水通過導管4進入套筒。套筒埋在地面樁位的施工定位點并埋入地面一定深度，鉆頭伸入套管中施工；經過鉆頭的泥漿水通過回水口經導管1回到回收池，如此循環(huán)利用。當制漿池中的閥門至B-B點位時，表明制漿池中的泥水已用完，此時將閥門拔出，重置回A-A點位，制漿池中充滿的是回收水，循環(huán)利用此水制漿。濾網下沉淀的泥沙石通過側蓋除泥。

圖1 簡易泥漿循環(huán)系統(tǒng)

該簡易循環(huán)系統(tǒng)攜帶方便、組裝快速，帶到施工現(xiàn)場組裝就可直接使用，不僅起到了護壁的作用，還減少了環(huán)境的污染，保證施工現(xiàn)場整潔。

3.2 坍孔處理

蘇州土質多為淤泥質土，在施工中易發(fā)生坍孔現(xiàn)象。當孔壁塌陷比較嚴重時，一般采用砂石黏土回填全部鉆孔，等其性能穩(wěn)定后，再加大泥漿濃度快速鉆進。當該方法仍不能解決時，可采用如下辦法。

本工程在施工時場地土區(qū)域性明顯，新增消防樓梯處局部開至一半時發(fā)生坍孔現(xiàn)象，現(xiàn)場采用鋼管解決了坍孔問題，此時鋼管既作為護壁管又替代了鋼筋籠。新增消防水池處土質易發(fā)生坍孔，考慮到此處持力層在地下室以下25 m處，故重新設計計算后將摩擦型樁改為端承型樁，并增加波紋管護壁。局部持力層較深處，同樣采用鋼管替代鋼筋籠的辦法。但此時注意由于地下室層高低，故需將鋼管切割為1、2、3、4 m不同的長度，在安裝時再焊接成需要的長度。為確保焊接后的強度，接口處采用3根φ14 mm的螺紋鋼筋加強，接口處采用圍焊。

3.3 鋼筋籠吊裝

新增消防樓梯處，因先開樓梯洞口再加固地基，所以鋼筋籠吊裝時有施工空間，但新增消防水池處上有樓面，那里層高低，鋼筋籠無法吊裝，本工程采用將鋼筋籠分節(jié)安裝的方式，節(jié)段與節(jié)段之間采用焊接連接。

4 加固效果檢測

為了評價本次基礎加固的效果，根據(jù)JGJ 106—2014《建筑樁基檢測技術規(guī)范》中有關規(guī)定，抽取了3根樹根樁對其單樁承載力進行檢測，采用慢速維持荷載法，最大加載到320 kN。根據(jù)檢測結果可知，被檢測的3根試驗樁的豎向抗壓極限承載力不小于320 kN。

5 結語

1）對于復雜的場地，基礎加固設計時均可采用本文提供的設計思路，從土質、布置、擠土效應、場地障礙、承載力等角度比選樹根樁和錨桿靜壓樁。

2）本文提出的簡易泥漿循環(huán)系統(tǒng)不僅適用于樹根樁的室內施工，而且對于室外環(huán)保要求較高的項目也具有很好的適用性，同時，該套裝置攜帶、安裝便利，經濟性高。

3）坍孔是樹根樁施工時的常見問題。為避免這個問題，本文提出了多種方案，解決辦法適用性廣，效果顯著，能極大地提高工作效率，具有很好的經濟效益。