昆明市海口镇某楼盘B栋锚杆静压桩地基加固处理设计及施工技术

昆明市海口镇某楼盘B栋锚杆静压桩地基加固处理设计及施工技术

李树梅

云南辉豪地基基础工程有限公司云南省昆明市650000

摘要：分析建筑沉降原因；阐述锚杆静压桩的基本原理；介绍锚杆静压桩的设计、施工方法；阐明处理效果及总结。

关键词：沉降原因分析；锚杆静压桩设计施工；施工监测

一、工程概况

该栋建筑为6层砌体结构住宅，建筑高度为17.7米，基础形式为条形基础，基础埋深为-2.30米。持力层为第①层素填土层，土的工程性能较差，不适宜做持力层，为提高地基承载力，减小基础沉降，设计采用换填级配砂石垫层法进行地基处理，分层换填夯实。建筑所在位置地貌上属昆明古滇池湖积盆地边缘的丘陵缓斜坡地带。场地地基土按成因类型可分为以下三个地质单元：上部为第四系人工填土层（Qml）；中部为第四系残、坡积层（Qel+dl）；底部基岩为灰岩。该栋建筑所处位置地层起伏较大，基岩揭露位置最浅为5.5米，最深则达到22.5米。

二、建筑沉降原因分析

本栋建筑封顶时，建筑物沉降监测结果显示：沉降最大点：1号点，-194.8mm，最末次平均沉降速率：-0.714mm/d。已远超过国家规范的稳定指标范围（JGJ8-2007规定：“一般观测工程，若沉降速度小于0.01～0.04mm/d,可认为已进入稳定阶段”）

建筑物沉降观测点位置示意图及相关数据

本建筑变形特点为15轴-34轴沉降变形量超过规范允许值。变形量呈现为由东向西逐渐减少，整栋建筑沿东北向变形。其中最大点为1号点-194.8mm，最小点为9号点仅为-0.3mm。差异变形较大。

综合上述情况，分析该栋建筑变形的原因应该是由多方面因素引起的：1、本栋建筑长度56米，宽度10米，体量相对较大，而地层情况变化较大，地勘钻孔仅为6个，勘探点间距过大，数量偏少，不能较清晰的查明场地土的均匀性及存在的异常情况。2、基础设计中，未设置沉降缝，而此地块土层又变化过大，加速了不均匀沉降。3、本栋建筑施工时未做地基加固处理，而基础埋置于素填土中，仅采用换填级配砂石垫层法处理，施工中分层夯实没有做到设计要求的压实系数等。4、施工现场没有设置有效的排水系统，导致夏季施工时，地基土受到雨水的冲蚀，降低了土体的力学性能。5、其余施工细节因素等等。以上各种因素导致了该栋建筑的不均匀沉降及沉降过大等问题。

五、锚杆静压桩的设计思路

1、设计阶段：加固设计中严格按上述规范要求的相关规定进行设计，通过沉降观测点布置图、沉降量及结合地勘剖面地层分布情况，确定了处理范围，根据上部结构荷载确定单桩承载力特征值及压桩压力值，并预估设计桩长，最后布桩。同时，由于该建筑的基础底板较薄较窄，设计时对本栋建筑物的基础底板做抗冲切能力核算，核算结果为：本工程施工时压桩力不超过320KN，即能保证基础底板的安全性及完整性。后期施工中，基础底板未出现开裂、破损情况，验证了此计算是安全有效的。

2、基础底板抗冲切验算

（1）、计算采用公式

Nl≤［β1x(c2+a1y/2)+β1y(c1+a1x/2)］βhpfth0

β1x=0.56/(λ1x+0.2)

β1y=0.56/(λ1y+0.2)

式中Nl—不计承台及其上土重，在荷载效应基本组合作用下角桩（含复合基桩）反力设计值；

β1x、β1y—角桩冲切系数；

a1x、a1y—从承台底角桩顶内边缘引45度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离；当柱（墙）边或承台变阶处位于该45度线以内时，则取由柱（墙）边或承台变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线；

h0—承台外边缘的有效高度；

λ1x、λ1y—角桩冲跨比，λ1x=a1x/h0，λ1y=a1y/h0，其值均应满足0.25~1.0的要求。

βhp—承台受冲切承载力截面高度影响系数，当h≤800mm时，βhp取1.0，h≥2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取值。

ft—承台混凝土抗拉强度设计值。

（2）、计算简图

按可最薄弱的TJ-1号为例计算

得：a1x=120mm，c1=330mm，a1y=300mm，c2=500mm，h0=300mm

λ1x=a1x/h0=120/300=0.4

λ1y=a1y/h0=300/300=1

β1x=0.56/(λ1x+0.2)=0.56/(0.4+0.2)=0.9333

β1y=0.56/(λ1y+0.2)=0.56/(1+0.2)=0.467

Nl≤｛2［β1x(c2+a1y/2)］+β1y(c1+a1x/2)｝βhpfth0

≤｛2［0.933（500+300/2）］+0.467(330+120/2)｝×1×1.27×300

≤389355.33N

≤389.4KN

六、锚杆静压桩施工

1、基础土体开挖

土方开挖范围为原承台边外2米，挖深2.3米，采用人工挖土。挖土同时应在合理位置布置集水坑，并用抽水泵排出积水，保持基底干燥。

2、在基础上开凿压桩孔、锚杆眼及埋设锚杆

开凿压桩孔，采用水钻成孔，孔径为300mm，孔深度同承台厚度。锚杆眼孔径为50mm，深度同承台厚度。

3、压桩施工

（1）、压桩架要保持竖直，应均衡拧紧锚固螺丝的螺帽，在压桩过程中应随时拧紧松动的螺帽。

（2）、桩段就位必须保持垂直，使千斤顶、桩帽、桩身及反力架等的轴线和送桩中心线保持在同一垂直线上，保证压桩的垂直度。压桩时，桩顶应垫上钢板再进行压桩。

（3）、初压时，如遇到桩身发生较大幅度位移、倾斜或压入过程中桩身突然出现下沉、倾斜现象时，均应立即停压，及时分析找出原因，采取有效措施进行处理。

（4）、压桩过程中不得停顿，应一次到位，若中途必须停顿时，桩尖应停留在软层中，且停歇时间不宜超过12小时。

（5）、压桩时应对称施工，严格控制压力，认真准确记录入土深度及压力，压力每变化一次必须记录一次。

（6）、桩顶未到设计标高，但已满足设计压桩力的要求时，对于外露部份>150mm的桩头切除，并把孔内杂物清理干净，排除积水。在切割桩尖前应用楔块把桩固定住，然后用氧焊截除，严禁在悬壁情况下乱砍桩段。

2、封孔施工

桩与基础连接（封桩）是整个压桩施工中的关键工序之一，必须认真进行，封桩施工工艺程序如下：

首先是清洗孔内的桩头，清除砼碎块，同时凿除原基础的表层砼，以便能与后期浇注的砼紧密结合在一起。采用φ18钢筋对锚杆进行限位连接，支模浇注微膨胀早强混凝土，混凝土强度等级比原基础砼高一个等级。

2、后期恢复及地面恢复。

根据现场实际情况进行后期恢复等施工。

七、处理后效果

表1该栋建筑基础处理前累计沉降量的部分统计值摘要：

由观测数据可以看出：

1、绝对沉降量：从累计沉降量平均值来看，基础处理前观测期内其绝对值在100mm以内，处理期间的累计平均沉降量为9.0mm，处理完成后累计平均沉降量为0.7mm，三个累计沉降量之和为109.8mm小于国家规范400mm的限差；尚有沉降安全余量，为后续使用阶段的内装修等活荷载变动留有一定的空间；

2、沉降过程：加固施工时对建筑的沉降变形有明显加剧作用，分析原因：其一因施工时对基础土体产生扰动，其二由于在基础承台上采用水钻钻孔，水体下渗至土体，土体的力学性能有所下降。从上部加载至外装修完成的过程中，该建筑基础的沉降速率变化较为平缓，未出现大的陡降和突降的异常情况，当前的上部荷载在地基承载力允许范围内；

3、相对沉降量：处理前建筑物各相邻点间的沉降差偏大，局部的基础倾斜已超过现行相关规范4‰的限差；经过基础加固处理后各相邻点间的沉降差不大，已进入现行相关规范4‰的限差内；

5、监测建议：从末次沉降观测速率来看，相对于施工加载期间已明显收敛，并已进入国家规范的稳定指标范围，但该建筑基础在主体外装修期间经过基础加固处理，该建筑在后续使用期间还会增加部分活荷载，对其建筑形变情况给予较多关注是很必要的；故建议保护好沉降点，在投入使用后较长时间内或遇到有感地震时，不定期进行抽测。从而对该建筑地基和基础的情况有一个更为完整的了解，有待进一步跟踪监测以确定该区基础在多种因素作用下的沉降形变趋势，建议观测周期为：按每1-3个月观测一期的间隔进行跟踪观测至建筑投入使用后1年，投入使用后第2年按每4-6个月观测一期的间隔进行跟踪观测2期。

八、结论

锚杆静压桩对于提高地基承载力和控制沉降的作用是显著的。

参考文献

《锚杆静压桩技术规程》YBJ227-91

《建(构)筑物纠倾技术规程》JGJ270-2012

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

《工程测量规范》（GB50026-2007）

《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)（2009年版）

《建筑工程地质勘探与取样技术规程》(JGJ/T87-2012)

《建筑变形测量规程》（JGJ8-2007）

建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2013）

混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）

建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）

《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266-99）