地基錨桿靜壓樁

1、錨桿靜壓樁1.前言錨桿靜壓樁作為一種沉樁方法,是利用原基礎(chǔ)底板或樁基承臺(tái)及上部結(jié)構(gòu)傳遞來的重量作為壓樁反力,通過預(yù)埋的錨桿、反力架、千斤頂?shù)葔簶对O(shè)備,將樁段從壓樁孔處壓入地基土中,然后將樁與基礎(chǔ)底板或樁基承臺(tái)連接形成整體,使新樁基與原建筑物基礎(chǔ)共同承擔(dān)荷載,提高加樁區(qū)域的承載力,達(dá)到阻止或減少沉降的目的。錨桿靜壓樁多用于粉土、粘土、人工填土、淤泥質(zhì)土等地基土的新建(采用逆作法施工或已建多層建筑物、中小型構(gòu)筑物的地基加固、托換、糾偏工程中。錨桿靜壓樁與其它基礎(chǔ)加固或托換技術(shù)相比又具有施工時(shí)無振動(dòng)、無噪音、設(shè)備簡單、操作方便、移動(dòng)靈活、施工所需空間小的特點(diǎn)。我們利用錨桿靜壓樁新技術(shù)特殊工藝,充分利

2、用其特點(diǎn),改進(jìn)樁型、樁材、壓樁設(shè)備,將其應(yīng)用到高層建筑中樁基加固和托換中,取得了成功。為高層建筑病害工程樁加固提出一種更方便、更合理、更有效、更經(jīng)濟(jì)的加固方法。2.高層建筑病害工程樁的特點(diǎn)及處理方法高層建筑工程樁由于受自然條件、周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、邊坡失穩(wěn)、基坑開挖、土方開挖及樁基施工操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?出現(xiàn)了工程樁縮頸、裂隙、裂縫、夾層、斷裂、傾斜、偏位、強(qiáng)度不夠、長度不夠等病害。造成了不能滿足設(shè)計(jì)及使用要求,易引起安全隱患的病害工程樁。對此類病害工程樁必須結(jié)合各種因素進(jìn)行分析,對單樁能否使用或部分使用進(jìn)行判斷,對樁基進(jìn)行加固或托換方可使用。高層建筑病害工程樁多以各類灌注樁和夯擴(kuò)樁為主,通

3、常采用的處理方法有:一、對于缺陷出現(xiàn)在較淺部位病害工程樁多采用開挖截樁再接樁的方法;二、對于缺陷出現(xiàn)在較深部位輕微病害工程樁多采用高壓注射水泥漿加固的方法;三、對于缺陷出現(xiàn)在較深部位或底部嚴(yán)重病害工程樁多采用鉆孔灌注樁進(jìn)行加固托換的方法。以上方法一、二只能處理部分輕微缺陷,方法三處理范圍廣,具有荷載傳遞路徑清晰、可靠性大大提高等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是施工工期長、施工不便、受施工場地限制。采用錨桿靜壓樁不僅具有鉆孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn),而且克服了鉆孔灌注樁的缺點(diǎn)。3.樁型選擇高層建筑中原樁基一般采用樁身長、截面大、強(qiáng)度高、承載力大的樁,為了能使加固樁與原樁基能盡量協(xié)調(diào)工作,應(yīng)選擇截面大、強(qiáng)度高、承載力大的樁;錨桿

4、靜壓樁是擠土型樁,截面過大勢必導(dǎo)致排土擠土效應(yīng)過大,對周邊樁、建筑物和管線造成擠壓位移,應(yīng)選擇截面不過于大的樁;考慮到施工空間和操作方便的要求,樁截面不宜過大、樁段不宜過長;考慮單樁承載力的大小合理選擇鋼筋混凝土方樁或鋼管樁。鑒于上述因素,在高層建筑病害工程樁加固中一般采用300×300mm的鋼筋混凝土方樁和377×9mm鋼管樁。4.設(shè)計(jì)與施工工藝4.1樁基設(shè)計(jì)在進(jìn)行錨桿靜壓樁設(shè)計(jì)過程中,首先要對高層建筑病害工程樁缺陷程度進(jìn)行分析,對其單樁豎向承載力進(jìn)行確定,能否繼續(xù)參與工作或部分參與工作或不參與工作;其次要結(jié)合上部何載情況和原樁基設(shè)計(jì)情況;第三要根據(jù)現(xiàn)場樁基位置分布和施工

5、空間情況,分析確定用于加固或托換的錨桿靜壓樁的設(shè)計(jì)單樁豎向承載力P a和數(shù)量及分布情況。錨桿靜壓樁設(shè)計(jì)最終壓樁力按下式計(jì)算:Pp(L=Kp·Pa式中:Kp壓樁力系數(shù).在觸變性粘土中,當(dāng)樁長小于20m時(shí),Kp一般取1.5;非觸變性粘土(如填土,K p取2.0;Pp(L設(shè)計(jì)最終壓樁力;L樁最終入土深度(m;Pa設(shè)計(jì)單樁豎向承載力;由于樁基要求單樁豎向承載力高,樁身采用強(qiáng)度較高的材料,一般混凝土強(qiáng)度不小于C35級(jí)、鋼管;樁段長度考慮到施工凈空高度和施工機(jī)具情況,一般采用2.0m、2.5m、3.0m;考慮到高層建筑抗震要求即樁基承載水平力或拔力,樁基應(yīng)考慮剛度要求,樁段的連接應(yīng)采用焊接接頭。

6、4.2樁基承臺(tái)設(shè)計(jì)及底板成孔設(shè)計(jì)采用錨桿靜壓樁加固或托換高層建筑病害工程樁的方案一般在進(jìn)行承臺(tái)或底板施工前就已確定,因此在進(jìn)行承臺(tái)或底板時(shí)應(yīng)預(yù)先留出壓樁孔。4.3錨桿設(shè)計(jì)錨桿是錨桿靜壓樁施工過程中核心受力構(gòu)件,錨桿的設(shè)計(jì)選擇是否合理和錨桿的埋設(shè)是否牢固是壓樁能否實(shí)施的關(guān)鍵。根據(jù)單樁豎向承載力的大小確定錨桿的數(shù)量和型號(hào),一般采用四根或八根錨桿,錨桿一般采用棒材進(jìn)行加工而成,棒材型號(hào)由受力和錨桿數(shù)量確定。錨桿的長度要滿足錨固深度要求(一般可采用1012倍棒材直徑及提供足夠反力的安裝要求(一般采用1520cm。錨桿埋設(shè)首先要準(zhǔn)確定出埋設(shè)位置,其次埋設(shè)深度要略大于錨固深度要求,同時(shí)應(yīng)將錨桿與承臺(tái)或底板

7、內(nèi)的部分鋼筋焊接,確保錨桿埋設(shè)準(zhǔn)確牢固。4.4主要施工工藝及要求4.4.1施工工藝流程確定樁位孔及定位錨桿加工制作及埋設(shè)(樁段制作樁位孔及錨桿養(yǎng)護(hù)和保護(hù)安裝壓樁反力架第一節(jié)樁就位、校正壓樁深度及壓力值記錄下節(jié)樁就位、校正焊接接樁壓樁壓樁到設(shè)計(jì)要求最終深度及壓樁力驗(yàn)收拆除壓樁反力架切割樁頭清孔(配制微膨脹早強(qiáng)混凝土封樁。4.4.2主要施工工藝要求(1、樁段制作:鋼筋混凝土預(yù)制樁段嚴(yán)格按配筋設(shè)計(jì)制作、樁身平直、外形尺寸誤差不大于±5mm,斷部平整;鋼管樁段材質(zhì)、管徑、壁厚嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求選擇、焊接坡口面按焊接要求制作。(2、樁段連接:兩種樁段均采用焊接連接。焊接前應(yīng)再次檢查接頭部位處理情況

8、及上下節(jié)樁是否在同一軸線上、是否垂直、符合要求方可施焊;焊接時(shí)兩名焊工在樁兩側(cè)同時(shí)施焊,以保證對稱受力,減小變形;焊接后應(yīng)檢查焊接質(zhì)量,若有漏焊或焊縫高度不夠,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊。(3壓樁工藝壓樁反力架安裝要保持垂直應(yīng)均衡擰緊錨固螺栓、螺帽,在壓樁過程中應(yīng)隨時(shí)擰緊松動(dòng)的螺帽;在錨桿受力較大時(shí)應(yīng)使用多個(gè)螺帽疊加使用。樁段在壓入時(shí)垂直度極為重要,因此除了在初始就位時(shí)校核垂直度極外應(yīng)在壓樁時(shí)全程連續(xù)控制,每節(jié)樁的垂直度應(yīng)控制在1/1000以內(nèi);同時(shí)應(yīng)保持千斤頂與樁段軸線在同一垂直線上,千斤頂施加的壓力中心與截面形心重合,千斤頂安放偏差不大于2mm。壓樁時(shí)不宜數(shù)臺(tái)壓樁設(shè)備在同一承臺(tái)上施工,施工期間,壓樁力總和

9、不得超過該基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的自重,防止基礎(chǔ)上抬造成結(jié)構(gòu)破壞。壓樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,盡量減少接樁時(shí)間,中途不得長時(shí)間停頓,以免土體固結(jié)超靜水壓力消散,引起摩阻力劇增。如必須中途停頓時(shí),樁尖應(yīng)停留在軟土層中,且停留時(shí)間不宜超過24小時(shí)。如遇到壓力急劇的增加可能遇碎石障礙物或壓入較硬土層,這時(shí)液壓系統(tǒng)可采用稍壓入,持荷,再壓入,再持荷,直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度或承載力。壓樁過程應(yīng)做好記錄,采用以最終壓樁力控制為主、以樁長控制為輔的雙控原則。(4封樁工藝封樁施工是壓樁過程中又一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。樁和承臺(tái)及混凝土底板能否連接牢固,承載力是否達(dá)到要求,聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)形式是否合理,都是封樁后樁能否發(fā)揮作用的關(guān)鍵。封樁前,樁頂應(yīng)設(shè)計(jì)和規(guī)

10、范要求截?cái)嘀猎O(shè)計(jì)標(biāo)高:混凝土樁段樁頂應(yīng)平整無松動(dòng)混凝土、鋼管樁段采用氧割進(jìn)行切斷;鋼管樁內(nèi)應(yīng)用C35碎石混凝土填充;為加強(qiáng)樁和承臺(tái)及混凝土底板的連接應(yīng)將錨桿相互連接起來,以便形成封樁樁帽;清理樁孔內(nèi)的渣滓及水。封樁采用C35或C40微膨脹混凝土,注意振搗密實(shí),加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。5.工程應(yīng)用5.1鋼筋混凝土預(yù)制方樁在加固補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用某工程系一幢高12層的高層住宅樓,建筑面積約為5000平方米,該樓上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土剪力墻,基礎(chǔ)采用直徑530mm的夯擴(kuò)樁,有效樁長約為1112米,樁端進(jìn)入粉細(xì)砂層。工程樁基施工完畢后,進(jìn)行基坑土方開挖,由于開挖不慎,致使該工程樁基礎(chǔ)存在嚴(yán)重質(zhì)量問題,該工程共有工程樁126

11、根,經(jīng)檢測其中樁身存在裂紋的類樁計(jì)32根,約占25%,樁身存在嚴(yán)重裂縫的類樁43根,約占35%。根據(jù)規(guī)范要求,對于、類樁是不能直接使用,要進(jìn)行加固處理后方可使用。由于本工程工程樁布樁較密,缺陷部位較深,采用開挖接樁和補(bǔ)加夯擴(kuò)樁或鉆孔灌注樁均難以實(shí)施;同時(shí)又由于工期要求緊,經(jīng)過專家組討論最終權(quán)衡選擇了不占工期,空間要求小,施工方便,受力明確的錨桿靜壓鋼筋混凝土預(yù)制樁的補(bǔ)樁加固方案。本工程共補(bǔ)樁90根,由于類樁分布不均勻,錨桿靜壓樁的布置充分考慮了整體與局部的平衡,對照原設(shè)計(jì)圖經(jīng)過認(rèn)真核算,同時(shí)合并了部分承臺(tái)和加強(qiáng)了聯(lián)梁的剛度,合理布置了樁位;考慮到夯擴(kuò)樁的擠密性和樁基協(xié)同工作的要求,錨桿靜壓桿入

12、土深度要求與夯擴(kuò)樁的入土深度基本一致(即在同一持力層中;樁截面考慮到單樁承載力的要求采用300×300mm,樁段混凝土強(qiáng)度采用C35。本工程在整個(gè)施工過程,由于補(bǔ)樁是在上部結(jié)構(gòu)能夠提供足夠反力的情況下才能實(shí)施,故對該樓的監(jiān)測必須加強(qiáng),該樓在建至五層時(shí),觀測結(jié)果反應(yīng)出該樓向北方向有傾斜,此時(shí)暫停上部施工,迅速對北側(cè)補(bǔ)樁加緊施工,然后再有規(guī)律的分布施工其它樁,后經(jīng)觀測該樓沉降均勻,達(dá)到規(guī)范要求,加固完成后,樁基達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),效果良好。5.2鋼管樁在加固補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用某工程位于武漢香港路邊,框剪結(jié)構(gòu),地下一層,地上23層,是一智能性高檔寫字樓。本工程原采用大型鉆孔灌注樁,由于在基坑開挖中受到

13、周邊邊坡失穩(wěn)的影響造成了部分樁存在偏位的情況,根據(jù)規(guī)范要求,必須對該工程病害工程樁進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)方可使用。由于本工程原鉆孔灌注樁截面大,長度長,承載力高,持力層埋置深,在采用錨桿靜壓樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)時(shí)要求樁也應(yīng)具有較高的承載力。故本工程采用377×9的鋼管樁進(jìn)行加固。該補(bǔ)樁樁位在底板施工前均已確定方案,在施工時(shí)錨桿和樁位均先預(yù)先留置。由于該樁承載力高,所需反力較大,對此我們對反力架和錨桿均加強(qiáng)了,千斤頂也采用大噸位千斤頂,壓樁完畢后鋼管內(nèi)應(yīng)填充C35微膨脹混凝土,加固完成后,經(jīng)檢測達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),效果良好。6.結(jié)束語由于錨桿靜壓樁采用了靜壓方式,避免了沖擊應(yīng)力,對樁周土體的隆起及水平擠壓較小,

14、從而降低了對周圍環(huán)境的影響;所補(bǔ)靜壓樁對鄰近的原工程樁影響較小;該工藝采用的施工機(jī)具簡單,對施工現(xiàn)場條件要求不高;該工藝施工無振動(dòng)、無噪音、無污染;可與上部結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行施工,又可在該建筑物投入使用后,在不影響其它部分正常使用的情況下進(jìn)行施工;該工藝受力明確,傳力路徑清晰。利用該工藝優(yōu)勢和特點(diǎn),對樁段進(jìn)行合理選型、對錨桿和壓樁反力架進(jìn)行合理加強(qiáng),用來處理高層建筑病害工程樁具有獨(dú)到之處。施工方案(一機(jī)械設(shè)備進(jìn)場1.設(shè)備選擇:根據(jù)所施工樁型和設(shè)計(jì)要求承載力選擇相應(yīng)噸位靜壓樁樁機(jī)。本工程選擇600T靜壓樁機(jī)。2.設(shè)備進(jìn)場:靜壓樁機(jī)從異地拆散后用運(yùn)營車運(yùn)到施工現(xiàn)場,在現(xiàn)場進(jìn)行安裝調(diào)試。進(jìn)場日期根據(jù)甲方要

15、求確定。3.設(shè)備調(diào)試:靜壓樁機(jī)進(jìn)場安裝后,對油路、線路進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試后檢查抱樁器,施工前必須先吊起一根樁測試抱樁器對樁身是否有損壞。4.設(shè)備調(diào)試完畢后,挪移到施工區(qū)域附近等待施工。(二材料進(jìn)場1.材料的擺放:預(yù)制樁進(jìn)場后擺放在枕木或其它物體上,不能直接擺放在地面。注意擺放平整性,保持樁身的完整。預(yù)制樁應(yīng)擺放在便于施工運(yùn)輸?shù)膮^(qū)域內(nèi)。2.材料的檢查:預(yù)制樁擺放平整后,對樁身的完整性進(jìn)行檢查,用鋼尺測量長度,觀察樁的外觀。3.材料的吊放:起吊預(yù)制樁時(shí)注意吊點(diǎn),防止起吊過程中對樁身的損害。(三樁位放線1.樁位放線依據(jù):建設(shè)單位提供的放線依據(jù)和設(shè)計(jì)圖紙要求。2.樁位放線：依據(jù)放線依據(jù)采用經(jīng)緯儀、鋼尺，以

16、通視測量法放出軸 線、樁位，確保軸線、樁位的位置準(zhǔn)確。 3.樁位檢測：放出樁位后，填寫放線記錄與技術(shù)復(fù)核，報(bào)請總包、監(jiān) 理驗(yàn)收，驗(yàn)收通過后，準(zhǔn)備開始施工。 4樁位復(fù)測：施工期間對樁位定期復(fù)測，如發(fā)現(xiàn)問題會(huì)同有關(guān)人員 及時(shí)處理解決。 （四）壓施過程 1.預(yù)制樁的起吊：在吊放預(yù)制樁前進(jìn)行垂直校正。預(yù)制樁在起吊、運(yùn) 輸和安裝中應(yīng)采取措施防止變形，起吊點(diǎn)應(yīng)設(shè)在合理部位。 2.預(yù)制樁的對位：吊放時(shí)應(yīng)對準(zhǔn)樁位輕放、慢放、嚴(yán)禁高起猛落，強(qiáng) 行下放，防止傾斜、彎折或碰撞。對位時(shí)下面指揮人員要與操作人員 及時(shí)溝通，對位要準(zhǔn)確無誤。對位后經(jīng)總包、監(jiān)理驗(yàn)收后開始?jí)簶丁?3預(yù)制樁水準(zhǔn)的控制：利用水準(zhǔn)儀根據(jù)建設(shè)方提供水準(zhǔn)點(diǎn)在送樁器 上作好標(biāo)志，每挪動(dòng)一次水準(zhǔn)儀必須重新做標(biāo)志。壓