[建筑]樹根樁法在市政工程中的應用2

1、樹根樁法和壓密注漿在市政工程中的應用一、簡述樹根樁是一種小型鉆孔灌注樁，可采用各種類型的地質鉆機施工。樹根樁樁徑一般在1040cm之間，樁長一般在30m以內；可以是各種排列的直樁，也可以是呈網狀結構的斜樁。用于側向圍護和垂直支承的樹根樁須放置環(huán)狀鋼筋籠，主筋直徑常選用1220mm，箍筋為68mm，箍筋間距一般為200300mm。水泥宜采用42.5普通硅酸鹽水泥，注漿漿液一般有二種：一種采用水泥漿液；一種采用水泥砂漿，砂粒徑不宜大于0.5mm，砂漿配比(重量比)宜為。0.40.5：1.0:0.3(水:水泥:砂)，漿液水灰比以0.40.5為宜；碎石粒徑一般取1025mm。樹根樁也可用作防滲樁，作為

2、防滲樁時可在水泥漿液中摻入適量的磨細粉煤灰，其摻量應不超過30%，防滲樁為石子+水泥漿液的素樁，不用放置鋼筋籠。二、樹根樁法的優(yōu)點1、施工工作面小，平面尺寸一般為2米3米，凈高度為3米，甚至更小，施工靈活。2、施工時噪音小，夜間施工不影響居民的日常生活；振動小，不會造成施工范圍內土體坍塌，對地下管線影響較小，是管線保護的最佳選則。3、壓力注漿可使樹根樁與地基土緊密結合，樁與基坑四周土體聯(lián)結成一個整體，有利于基坑壁四周側向土體的穩(wěn)定，確保基坑的安全及地下和地面管線和構筑物的安全。4、樁徑小，施工過程中對地基土幾乎不產生擾動。5、工期短，經濟省，節(jié)約工程費用。三、樹根樁和壓密注漿在自來水管線保護保

3、護工程中的應用1、工程概述福州市洋里污水廠廠外管網yg-02標36#工作井東側有一根dn400砼質自來水管，南北走向與工作井壁平行，距井邊1.8米，埋深2.1米；工作井北側有一根dn500砼質自來水管，東西走向與工作井壁平行，距井邊2.0米，埋深2.4米；施工中采用樹根樁和壓密注漿對自來水管線進行保護。2、工藝流程 鉆機就位 成孔 清孔 吊放鋼筋籠（防滲樁除外 插入壓漿管 填筑碎石 壓漿 移位。 3、技術要點： 1）鉆機安放必須做到橫平豎直，機身底部用機臺木固定平穩(wěn)，確保鉆機在施工中不發(fā)生傾斜移位。2）樁位偏差應不超出5cm，樁身垂直度誤差應不超過1%（設計樁長）。3）成孔鉆進中應采用泥漿或套

4、管護壁，以防止縮孔和坍孔。4）成孔結束后應用清水清孔直至清水泛出孔口方可進行下一道工序。5）鋼筋籠制作與吊放：鋼筋籠應做到隨做隨用，不得堆壓；制作后的鋼筋籠應平直。不得使用已銹蝕的或已使用過的廢舊鋼筋，不得使用已扭曲變形的鋼筋籠。鋼筋籠每節(jié)長以5-6m為宜，節(jié)間鋼筋搭接焊縫長度為焊接鋼筋的10d。鋼筋籠應輕吊慢放，避免磁撞孔壁，當鋼筋籠放到設計深度后，應立即固定，防止鋼筋籠變形和插入土中。6）壓漿管和填筑碎石：壓漿管直徑可采用2542mm無縫鋼管，不宜使用帶外束接的（防滲樁除外）壓漿管。碎石應經過沖洗和篩分方可使用；填灌時應一鏟一鏟灌入，不得一筐筐或一車車倒入孔內，填入量應不少于計算空間的0.

5、9倍。壓漿壓力控制在0.30.5mpa，一般采用一次性壓漿，漿液從孔底泛起，直至孔口為止。7）泥漿處置：施工現(xiàn)場內應設置排污溝、泥漿池和沉淀池，定期將泥漿運到郊外指定地點，嚴禁將泥漿排入江河或下水道內。8）用于基坑圍護的樹根樁，須做頂梁和支撐構件，在澆筑頂梁前宜將樁頂至少鑿去30cm厚的砼，露出頂梁主筋與頂梁鋼筋籠焊接。9）樹根樁在施工中每三根樁應一組試件，以定樁身砼強度，試件規(guī)格一般選用100100100mm，每組為三塊。10）在基坑圍護中，樹根樁作排樁墻體施工 時，應至少跳打二個樁位。11）在施工中應防止?jié){液大量流失，當注漿量達到樁身體積計算量的三倍時，應停止注漿分析原因改進工藝。12）在

6、施工過程中應現(xiàn)場驗收施工記錄，包括鋼筋籠制作、成孔、壓漿等各項工序指標考核。13）工程竣工后的質量檢驗：在樁頂1.0m處鉆孔取砼芯,制成707070mm試塊,測定樁身砼強度;在隱蔽前須檢驗樁位、樁徑和樁數；用作側向圍護的樹根樁，基坑開挖后還應檢查樁的偏斜、縮徑、露筋、蜂窩等內容；用于基礎承載樁，一個工程的驗樁（動載或靜載試驗）數量不應少于總樁數的60%。四、設計方案1、樹根樁插入土深度及彎矩計算根據布氏假定及懸臂荷載與彎矩計算。（固定及固定的樁彎曲及位移圖）中e是各主動土壓力之和。ep是被動土壓力的一部分，而另一部分被假定的p代替。取b=0，則得： e（l-x-a）-x3(kp- ka) g/

7、6=0 (1-1)式中g換算后的土重度，當為均布荷載，可折土柱高h= p/g ，則g=g(h+h)h；ka主動土壓力系數，ka=tg2(450-j/2)kp被動土壓力系數，kp= tg2(450+j/2)將式（1-1）整理得：x3- 6e(kp- ka) g6e(kp- ka) g (1-2)上式令wx（h+m）=xl；kr=(kp-ka) g（kr為土的綜合土壓力系數），代入式（-）得：w6e （w）(kr.l2)- 6ea（kr.l）（1-3）再令m=6e(kr.l2)；n6ea（kr.l）代入式（1-3）得：wm（w）n （1-4）m、n與荷載樁長有關，布氏作一曲線圖，由圖可查得w，由x

8、=w.l可求得x值。m值可由下式計算：meag（kp-ka）樁需插入深度為tm.2x已知基坑開挖深度8m，樁下土質為淤泥，考慮減少樁插入深度對插入樁周圍3.0m范圍內土體采用壓密注漿加固（結構圖）；土的內摩擦角j=35o ,土重度 g=18n/m3 ，無地下水。解：（1）樁插入深度計算；因馬路走汽車按輕路面荷載計算，折成p=5kn/m2。 g=18kn/m3，則h=p/g=5/18=0.28(m)g=g(h+h)/h=18.63(kn/m3)ka=tg2(450-j/2)= tg2(450-350/2)=0.27kp= tg2(450+j/2)= tg2(450+350/2)=3.7m=ea(

9、kp-ka) g=(8180.27+5*0.27)(3.7-0.27)*18)=0.65(m)l=h+m=8+0.65=8.65(m)e=7.57*8*18/2*0.27+5*8*0.27=178.96(kn/m)a=2/3h=2/3*8=5.33(m)kr=(kp-ka) g=(3.7-0.27)*18.63=63.9m=6e/ krl2=6*178.96/(63.96*8.652)=0.225n=6e.a / krl3 =6*178.96*5.33/(63.96*8.653)=0.138由m、n 查布氏理論曲線得w=0.625則x=wl=0.625*8.65=5.406(m)t=m+1.2

10、x=0.65+1.2*5.406=7.14(m)故樁需入土深7.15(m)樹根樁設計長度為14.15m)。最大彎矩計算樹根樁工作井和接收井為400單排樁，基坑深度為8.0m，樁頂標高在原地面下1.068m處，樁頂設置一道500*800鋼筋混凝土圍檁，圍檁向下3.5m處設置一道28a雙拼槽鋼圍檁，坑底向下3.0m范圍內土體采取壓密注漿加固；將樹根樁視作簡支梁，共有三個支座（第一道鋼筋混凝土圍檁、第二道28a雙拼槽鋼圍檁、第三道壓密注漿加固土體）。式中pa主動土壓力；土重度 g18n/m3；h基坑深度（m）；j基坑平均內摩擦角，由于樁外側土體經過注漿加固故取j； q各跨間的均布荷載；l中間一道28

11、a雙拼槽鋼圍檁上下兩跨總長的一半長度；l中間一道28a雙拼槽鋼圍檁向下一跨的長度；解：深度7米處主動土壓力： pag.h.tg2(450-j/2)18*7* tg2(450-350/2)34.14(kn/m2)qpa.34.14*2.999(knm)最大彎矩：mmaxq l2992.9104.07(kn.m)2、樹根樁配筋 按等效矩形截面配置縱向鋼筋計算，取樹根樁采用c25砼，砼軸心抗壓強度fc=11.9mpa，鋼筋抗拉強度設計值fy=310mpa，保護層厚度s=40mm，則rs=200-40=160mm，設鋼筋配置為720,as2198mm2 有:k=fyas/fca=2198*310/(1

12、1.9*3.14*2002)=0.455查表得=0.304式中m鋼筋采用單邊配筋時樁截面的受彎承載力（kn.m）；as全部縱向鋼筋的截面積（mm）；樹根樁截面積（mm）；r樹根樁截面半徑（mm）；rs縱向鋼筋所在圓周的半徑（mm）；對應于受壓區(qū)砼與全部縱向鋼筋截面面積的比值；采用單邊配筋時：y1 = rsin3（1.5-0.75*sin2)y222*rs/m= as .fy(y1+y2)= as .fy(rsin3/(1.5-0.75*sin22)+22*rs/)=2198*310*200* sin3(3.14*0.304)/1.5*0.304-0.75* sin(2*0.304)+ 22*1

13、72/3.14=1.0557*108=105.571kn.m104.07 (kn.m)故按720進行單邊縱向配筋可以滿足要求?，F(xiàn)采用均勻四周配筋：每根樹根樁配置1020，每隔2米布置一根12的焊接加強箍筋，樹根樁箍筋為8200螺旋筋。3、樹根樁工作井后靠土體穩(wěn)定計算頂管最大頂力：已知頂管直徑=1000mm，設計頂管最大頂距l(xiāng)=160米,最大覆土深度5米； 土比重g8kn/m3；主動土壓力系數ka=tg2(450-j/2) ,被動土壓力系數kp= tg2(450+j/2); 土內摩擦角j=100；式中r8 綜合摩阻力kn）；n4 刀盤轉動切削的迎面阻力（kn）；f1 管外壁摩阻力（kn）；pt

14、機頭底部以上1/3d1的被動上壓力（kn/m2）；h管頂土層厚度（m）f2采用注漿工藝的摩阻系數取8kn/m2；r8=n4+f1pt=g(h+2/3d)tg2(450+j/2)=18*5.5* tg2(450+100/2)=56.24knn4=/4d2pt=3.14/4*1.22*56.24=63.57knf1=f2dl=8*3.14*1.2*160=4823.04knr8=63.57+4823.04=4886.6kn增加一套中繼間頂管最大頂力為2500kn樹根樁工作井后靠土體穩(wěn)定計算：下式中p頂管最大計算頂力（kn）； fp后靠井壁總被動土壓力（kn）； fa頂向井壁總主動土壓力（kn）；

15、b承壓壁寬度（m）； h樁頂到底板的深度（m）； h地面到樁頂的深度（m）；p被動土壓系數；a主動動土壓系數；g土的天然重度(18kn/m3)；c按網格截面組成形式取300kn/m2；樹根樁工作井后靠土體穩(wěn)定系數s=1.2，則（fp-fa）/sfp=b(1/2gh2p+2chp+1-ghp)fa=b(1/2gh2a-2chp+1-gha)pb(1/2gh2p+4chp+1-ghhp- 1/2gh2a-ghha）/s2500kn2.5*1/2*18*6.52*tg2(450+100/2)+4*300*6.5*tg2(450+100/2)+1-18*1*6.5*tg2(450+100/2)-1/2

16、*18*6.52*tg2(450-100/2)-18*1*6.5*tg2(450-100/2)/1.2=16332.54(kn)2500kn18025.4(kn) 故樹根樁工作井后靠土體穩(wěn)定根據計算和36#井的實際情況分析最終采用如下設計方案:原沉井變更為樹根樁井，樁徑采用d400，設計樁長14.15m，主筋采用1020鋼筋，箍筋采用l8200螺旋鋼筋，砼強度等級為c25，基坑樁頂設置一道800500鋼筋砼壓頂梁，基坑中間設置一道28a雙拼槽鋼支撐?；铀闹?米范圍內采用雙液注漿對土體進行加固，坑底向下3米范圍采用雙液注漿對土體進行加固。(附施工圖)原設計沉井作為頂管工作井，沉井下沉施工中，沉

17、井四周土體及路面會出現(xiàn)不同程度的下沉現(xiàn)象，由于36#井旁dn500、nd400自來水管為承插式砼管，且排設至今已有23年，為剛性接口管道陳舊，一旦自來水管出現(xiàn)下沉，爆管的風險較大。因此施工中必須確保工作井四周土體及路面不下沉。經設計、業(yè)主、監(jiān)理、施工單位四方研究和論證，認為采用沉井工藝施工勢必造成自來水管下沉，增加自來水管爆管的風險，所以必須改變施工工藝確保施工期間自來水管的安全。施工單位提出將原設計沉井工藝變更為樹根樁井法+壓密注漿，施工中樹根樁井周圍土體不會出現(xiàn)下沉，加之井外側土體采用壓密注漿加固外側土體不會擾動?；娱_挖過程中樹根樁發(fā)生位移的可能性較小，能保證自來水管在施工期間的安全。其

18、一：由于樹根樁樁徑較小，本本工程采用樁徑為d400，成孔直徑只有400，成孔過程中采取跳打施工工藝，間歇施工，確保注漿過程中不出現(xiàn)穿孔和漿液溢出，加之泥漿護壁因此樹根樁周圍土體不會出現(xiàn)沉降和側向滑動；其二：樹根樁井四周土體采用壓密注漿固結，不僅增強了土體粘聚力，而且增加了抗側向位移的能力和坑底土體抗隆起的能力；其三：基坑開挖施工中樹根樁井內采用鋼支撐，增加了樹根樁和基坑抗側向位移的能力，同時樹根樁采用懸臂樁設計更提高了基坑的穩(wěn)定性，安全系數更高。五、工藝分析、效果和結論 原設計沉井作為頂管工作井，沉井下沉施工中，沉井四周土體及路面會出現(xiàn)不同程度的下沉現(xiàn)象，由于36#井旁dn500、nd400自來水管為承插式砼管，且排設至今已有23年，為剛性接口管道陳舊，一旦自來水管出現(xiàn)下沉，爆管的風險較大。因此施工中必須確保工作井四周土體及路面不下沉。經設計、業(yè)主、監(jiān)理、施工單位四方研究和論證，認為采用沉井工藝施工勢必造成自來水管下沉，增加自來水管爆管的風險，所以必須改變施工工藝確保施工期間自來水管的安全。施工單位提出將原設計沉井工藝變更為樹根樁井法+壓密注漿，施工中樹根樁井周圍土體不會出現(xiàn)下沉，加之井