摘要：本文以既有建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)變形加固為主要探討對象，著重分析樁式托換基礎(chǔ)加固施工技術(shù)。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，總結(jié)錨桿式靜壓鋼管樁托換基礎(chǔ)加固施工技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
當(dāng)今，各大城市的規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，建筑物如雨后春筍般拔地而起，新老建筑物如星羅棋布地裝點(diǎn)著城市的每個(gè)角落。城市里存有大量保留下來歷史悠久的建（構(gòu)）筑物，而這些老建（構(gòu)）筑物面臨著不同程度的破損，然而由于基礎(chǔ)不均勻下沉的緣故尤為凸顯。同時(shí)，目前各大城市為緩解交通擁堵的瓶頸制約，相繼在繁華的地段建設(shè)地下交通網(wǎng)絡(luò)，不少地鐵區(qū)間的隧道緊臨既有建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)，有時(shí)還需下穿建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)，這些建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)同樣面臨著不均勻下沉的考驗(yàn)。
為了根治或預(yù)防既有建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)局部變形影響，加強(qiáng)既有建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)和改善地基的承載能力，有效地傳遞建（構(gòu)）筑物荷載，從而有效地控制沉降，使建（構(gòu)）筑物恢復(fù)基礎(chǔ)承載受力體系，確保建（構(gòu)）筑物安全使用，本文結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，著重分析樁式托換基礎(chǔ)加固施工技術(shù)，總結(jié)錨桿式靜壓樁托換基礎(chǔ)加固施工技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
一、托換加固前準(zhǔn)備工作
在制定托換工程技術(shù)施工方案前，一般應(yīng)進(jìn)行周密的調(diào)查研究。主要調(diào)查對象是：既有建（構(gòu)）筑物地基、基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)的受力體系，并做出相應(yīng)評價(jià)。同時(shí)，還要收集為分析基礎(chǔ)沉降原因和確定托換工程技術(shù)施工方案所需的資料。調(diào)查一般包含既有建（構(gòu)）筑物地基調(diào)查和基礎(chǔ)調(diào)查兩大類。
既有建（構(gòu)）筑物地基調(diào)查
對既有建（構(gòu)）筑物地基調(diào)查的內(nèi)容應(yīng)包括：搜集場地巖土工程勘察報(bào)告資料、既有建（構(gòu)）筑物的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料（包含設(shè)計(jì)變更材料）和施工圖紙、工程施工各工序隱蔽記錄及竣工技術(shù)資料，以及結(jié)構(gòu)沉降實(shí)測等材料。
1、查閱原有地質(zhì)勘察報(bào)告。其目的在于掌握現(xiàn)場的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，在制定托換施工方案之前，需要有比較準(zhǔn)確、完整的勘察資料，以摸清地基的持力層、下臥層和基巖的性狀和埋深；地基的物理力學(xué)性能；地下水位及其變化和補(bǔ)給等情況。當(dāng)查閱工程地質(zhì)資料過程中，發(fā)現(xiàn)原巖土工程勘察資料不完整、不準(zhǔn)確，這就必須進(jìn)行現(xiàn)場補(bǔ)勘工作，在重點(diǎn)部位布置采取補(bǔ)充鉆孔或探井措施，取土分析或進(jìn)行原位測試，以獲得較為完整、真實(shí)而準(zhǔn)確的資料，掌握地質(zhì)實(shí)際情況。否則，不能進(jìn)行施工，這對托換工程尤為重要。
2、復(fù)核原有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙。這是為了清楚地了解被托換建筑物的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造用受力特征。其主要內(nèi)容有荷載分布、上部結(jié)構(gòu)剛度和整體性、基礎(chǔ)形式、受力狀況及其計(jì)算與構(gòu)造等方面是否合理。若為不良地質(zhì)條件，還應(yīng)查明地基是否做了必要的設(shè)計(jì)處理、處理是否恰當(dāng)、考慮是否周密。有時(shí)還需進(jìn)行重點(diǎn)的復(fù)核驗(yàn)算，作為分析地基、選擇方案的初步資料。
3、檢查施工隱蔽記錄及竣工技術(shù)資料。眾所周知，地下隱蔽工程的施工質(zhì)量，對工程建設(shè)的影響取著決定性作用。調(diào)查整個(gè)施工過程中新發(fā)生的問題，包括核查是否按圖施工以及現(xiàn)場變更記錄，曾遇到的施工技術(shù)方面的問題與解決辦法，施工中的各項(xiàng)原始記錄及質(zhì)量檢查驗(yàn)收資料，施工期挖土、排水、雨雪、氣溫影響等，這些對查清地基承載也是十分重要。
4、收集分析沉降和隨荷載與時(shí)間而變化的實(shí)測資料。通過比較完整系統(tǒng)的實(shí)測資料中，直接掌握建筑物沉降的主要部位及嚴(yán)重程度，判定工程整體質(zhì)量現(xiàn)況，有助于采取相應(yīng)的有力措施。
5、查明生產(chǎn)、使用及周邊環(huán)境的實(shí)際情況。重點(diǎn)查明生產(chǎn)或使用情況是否與設(shè)計(jì)相符，施工中與竣工后的周邊環(huán)境變化狀況，如地下水位升降、地面排水條件變遷、氣溫變化、環(huán)境變化、鄰近建筑物修建和相鄰深基坑開挖、增減荷載、振動(dòng)等條件的影響。
為了真實(shí)而準(zhǔn)確地評價(jià)地基，可根據(jù)既有建（構(gòu)）筑物的場地條件選用以下方法進(jìn)行檢驗(yàn)：以鉆探、井探、槽探等方式進(jìn)行勘探，以載荷、靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、旁壓等試驗(yàn)進(jìn)行原位測試。根據(jù)地基檢驗(yàn)結(jié)果與上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，對地基進(jìn)行綜合評價(jià)，為選擇加固處理方案提拱科學(xué)依據(jù)。
（二）既有建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)調(diào)查
對既有建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)調(diào)查的內(nèi)容應(yīng)包括：搜集既有建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)和上部主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料（包含設(shè)計(jì)變更材料）和施工圖紙及竣工圖紙、工程施工各工序隱蔽記錄及竣工技術(shù)資料。了解既有建（構(gòu)）筑物各部位基礎(chǔ)的實(shí)際荷載。通過開挖探坑驗(yàn)證基礎(chǔ)類型、材料、尺寸及埋深，檢查基礎(chǔ)腐蝕或損壞程度，若有樁基，還應(yīng)查明樁基入土深度、持力層和樁身質(zhì)量等情況。
為真實(shí)而準(zhǔn)確地綜合評價(jià)基礎(chǔ)，可選用鉆孔取芯法判斷基礎(chǔ)強(qiáng)度、選用鋼筋掃描儀核查基礎(chǔ)內(nèi)部鋼筋數(shù)量、型號(hào)以及分布位置。對于樁基，還可通過沉降觀測，測定樁基下沉情況。
二、地基承載力與地基變形計(jì)算
在制定托換施工方案進(jìn)行基礎(chǔ)加固前，應(yīng)按基礎(chǔ)實(shí)際承受荷載和變形特征進(jìn)行地基基礎(chǔ)承載力和變形驗(yàn)算。
（一）地基承載力計(jì)算
當(dāng)軸心荷載作用時(shí)，應(yīng)符合：þ≤ƒ。
當(dāng)偏心荷載作用時(shí)，還應(yīng)滿足：þmax≤1.2ƒ。
（Þ—基礎(chǔ)加固后基礎(chǔ)底面處的平均壓力設(shè)計(jì)值；þmax—基礎(chǔ)加固后基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力設(shè)計(jì)值；ƒ—地基承荷力設(shè)計(jì)值，按現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》確定）
（二）基礎(chǔ)加固后基礎(chǔ)底面的壓力計(jì)算
當(dāng)軸心荷載作用時(shí)，應(yīng)按þ=（F+G）/A進(jìn)行確定。
當(dāng)偏心荷載作用時(shí)，應(yīng)按以下計(jì)算公式進(jìn)行確定：
þmax=（F+G）/A+M/Wþmin=（F+G）/A-M/W
（F—基礎(chǔ)加固后上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力設(shè)計(jì)值；G—基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上回填土重設(shè)計(jì)值，并減去地下水位以下部分的浮力；A—基礎(chǔ)底面面積；M—基礎(chǔ)加固后作用于基礎(chǔ)底面的力矩設(shè)計(jì)值；W—基礎(chǔ)加固后基礎(chǔ)底面的截面模量）
（三）地基變形計(jì)算
既有建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)加固后的地基變形計(jì)算不得大于現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定。其基礎(chǔ)最終沉降量按s=s0+s1+s2公式進(jìn)行計(jì)算。
（s0—基礎(chǔ)加固前已完成的基礎(chǔ)沉降量，可通過沉降觀測資料確定；s1—基礎(chǔ)加固后的基礎(chǔ)沉降量，可通過加固后經(jīng)檢測得到的壓縮模量計(jì)算確定；s2—原建筑荷載下沉降尚未穩(wěn)定時(shí)，通過沉降觀測數(shù)據(jù)推算得出，若沉降已穩(wěn)定，則該值為0）
三、錨桿式靜壓鋼管樁托換基礎(chǔ)加固施工
（一）錨桿式靜壓鋼管樁托換基礎(chǔ)適用范圍與加固原理
1、適用范圍
該托換基礎(chǔ)加固技術(shù)，適用于粉土、粘性土、人工填土，淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土等地基土（一般要求靜力觸探比貫入阻力þs﹤80MPa），以及由于地基不均勻沉降引起上部結(jié)構(gòu)開裂或預(yù)防上部結(jié)構(gòu)傾斜的基礎(chǔ)托換加固工程。
2、加固原理
錨桿式靜壓鋼管樁是利用螺栓錨桿承受反力，通過設(shè)置的反力架和千斤頂進(jìn)行壓樁。當(dāng)壓樁力達(dá)到單樁設(shè)計(jì)承載力的1.5倍且樁長達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)，則可判定滿足要求。在不卸載條件下，立即將鋼管樁與既有建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)在壓樁孔部位采用早強(qiáng)微膨脹砼澆筑錨固處理，當(dāng)砼達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度后，該鋼管樁便能承受上部荷載，迅速起到托換基礎(chǔ)的效果，及時(shí)阻止或預(yù)防建（構(gòu)）筑物不均勻沉降。
（二）錨桿式靜壓鋼管樁承載力計(jì)算
單樁垂直承載力標(biāo)準(zhǔn)值，一般采取現(xiàn)場樁的載荷試驗(yàn)確定，也可以根據(jù)現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》以下公式計(jì)算確定：
Pa=Pp(ι)/Kp
（Pa—設(shè)計(jì)單根鋼管樁垂直承載力標(biāo)準(zhǔn)值；Pp(ι)—樁最終入土深度ι時(shí)的壓樁力；Kp—壓樁系數(shù)，此系數(shù)的取值是由樁與土質(zhì)、樁材、樁截面形狀、壓樁速度等因素確定，在粘性土中，當(dāng)鋼管樁長小于20m時(shí)，Kp一般取值為1.2，在黃土或人工回填中，Kp一般取值為1.5）
若按摩擦樁施工時(shí)，還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)適當(dāng)考慮樁基承臺(tái)下樁間土與樁的共同作用。
（三）錨桿式靜壓鋼管樁施工工序
鋼管樁、錨桿制作加工——清理現(xiàn)場——測量放線，確定鋼管樁準(zhǔn)確位置和安裝反力架所需螺栓孔位置——開鑿壓樁孔及螺栓孔——螺栓錨桿埋設(shè)與養(yǎng)護(hù)——安裝反力架——插樁——安裝千斤頂——壓樁與接樁——樁長達(dá)到設(shè)計(jì)要求——注漿——灌注砼——拆卸千斤頂——鋼管樁與既有基礎(chǔ)錨固養(yǎng)護(hù)——拆除反力架——切割錨桿
1、鋼管樁的制作
鋼管樁采用直徑150～300mm，厚度不小于6mm的焊管，每節(jié)長度根據(jù)施工場所的空間大小和反力架高度所決定，一般可加工成1.5～3m/節(jié)，每節(jié)鋼管樁接樁部位施焊一個(gè)外套管(長0.25m，壁厚不小于5mm)。鋼管樁上部（3～5m范圍內(nèi)）對稱開出漿孔，豎向間距500mm，孔徑直徑40mm。最后一節(jié)鋼管樁頂部(即：嵌入既有基礎(chǔ)部位)，采用直徑8mm的鋼筋，間距150mm，環(huán)向焊接。
2、開鑿壓樁孔及螺栓孔：根據(jù)測量放線，確定鋼管樁準(zhǔn)確位置和安裝反力架所需螺栓孔位置，在既有基礎(chǔ)上開鑿壓樁孔及螺栓孔。壓樁孔可由人工或風(fēng)動(dòng)機(jī)具成孔，并應(yīng)鑿成上小下大的截頭錐孔形（即：上口尺寸為鋼管樁直徑+50mm，下口尺寸為鋼管樁直徑+100mm），以利于既有基礎(chǔ)承受沖剪。螺栓孔宜采用風(fēng)鑿巖機(jī)成孔。
3、錨桿式靜壓鋼管樁工作示意圖
4、注漿及灌注砼。灌注鋼管樁內(nèi)砼之前，采用優(yōu)質(zhì)泥漿通過砼導(dǎo)管對樁孔進(jìn)行清孔，若水下砼灌注之前還須檢查孔底沉渣，泥漿比重和含砂率。要求沉渣厚度控制在5cm以內(nèi)。清孔完成后，先注水灰比為0.5水泥漿置換鋼管樁孔內(nèi)泥漿，然后按施工配合比投放粒徑1cm～3cm碎石，使鋼管樁內(nèi)填充水泥漿與碎石固結(jié)形成C30的混凝土，從而完成鋼管樁灌注樁的施工，并通過鋼管樁上部3～5m范圍內(nèi)所開的出漿孔進(jìn)行樁外四周土體壓漿處理，使得鋼管樁上部形成摩擦樁效果。
5、鋼管樁與既有基礎(chǔ)錨固連接養(yǎng)護(hù)，壓樁滿足設(shè)計(jì)要求后即，采用快硬微膨脹砼進(jìn)行澆筑養(yǎng)護(hù)到位。鋼管樁與既有基礎(chǔ)錨固連接構(gòu)造
四、托換基礎(chǔ)加固施工過程主要注意的事項(xiàng)
（一）壓樁順序應(yīng)從軟弱土層厚處開始，逐步向軟弱土層薄處過渡，同一承臺(tái)應(yīng)對稱施工。千斤頂頂升時(shí)，托換梁兩端的千斤頂須均衡加載，均勻頂升，防止基礎(chǔ)受力不平衡。
（二）插樁與壓樁過程中，反力壓架要保持豎直，錨固螺栓螺帽或錨具應(yīng)均衡緊固，壓樁過程中應(yīng)隨時(shí)擰緊松動(dòng)的螺帽。
（三）樁節(jié)應(yīng)保持豎直，千斤頂、樁節(jié)及壓樁孔軸線應(yīng)重合，嚴(yán)禁偏心施壓，樁節(jié)垂直度偏差不得大于1%樁節(jié)長。接樁時(shí)要使上下樁面對齊套嚴(yán)，防止樁面錯(cuò)位。
（四）壓樁前，應(yīng)對被托換基礎(chǔ)的實(shí)際軸力進(jìn)行現(xiàn)場測試，驗(yàn)證預(yù)估軸力，并確定鋼管樁基千斤頂預(yù)頂力的分級(jí)荷載。且應(yīng)一次連續(xù)壓樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，如需停壓應(yīng)保證樁端停在軟土層中，并不得超過24h。同時(shí)，嚴(yán)格控制壓樁力，使其不得大于建筑物自重，如發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上抬時(shí)，應(yīng)通過千斤頂同步緩慢地降低壓樁力。
（五）封堵壓樁孔前，為保證新、舊混凝土共同協(xié)同工作，應(yīng)對壓樁孔舊混凝土界面進(jìn)行鑿毛和洗刷干凈頂側(cè)表面處理。封堵壓樁所選用的砼應(yīng)比既有基礎(chǔ)砼強(qiáng)度高一標(biāo)號(hào)并加入早強(qiáng)和微膨脹劑的砼。同時(shí)，采取可靠措施保證砼振搗密實(shí)和養(yǎng)護(hù)到位。
五、托換基礎(chǔ)加固的施工監(jiān)測
樁基托換是風(fēng)險(xiǎn)性、技術(shù)性很高的工作。施工監(jiān)測是決定工程成敗的重要一環(huán)。由于樁基托換對結(jié)構(gòu)的受力和變形有特殊要求，監(jiān)測工作應(yīng)貫穿托換全過程，及時(shí)反饋監(jiān)測信息，根據(jù)監(jiān)測信息及時(shí)調(diào)整沉降變形及施工方法。監(jiān)測應(yīng)重點(diǎn)注意以下內(nèi)容：
（一）對建筑物初始狀態(tài)的觀測
樁基托換前應(yīng)對被托換建筑物的先期變形、結(jié)構(gòu)裂縫等狀況進(jìn)行周密調(diào)查及現(xiàn)場錄像，以確定被托換樁的最終沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，確保上部結(jié)構(gòu)的正常使用。樁基托換施工過程中應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測托換結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)的變形和結(jié)構(gòu)開裂情況，如遇變形和結(jié)構(gòu)開裂趨勢增大，應(yīng)立即停止托換施工，采取措施予以控制。
（二）鋼管樁
托換施工每一操作過程均應(yīng)對鋼管樁的樁頂沉降進(jìn)行監(jiān)測；需在鋼管樁樁頂、樁身及樁底預(yù)埋應(yīng)力測量裝置，以測定托換施工及盾構(gòu)隧道施工過程中，鋼管樁的軸力變化。
（三）托換建（構(gòu)）筑物的梁板應(yīng)力
托換施工過程中，須對托換建筑物的被托換樁相鄰結(jié)構(gòu)層、相鄰跨的梁板應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測點(diǎn)布置在被托換樁相鄰跨梁板的柱底及跨中受拉區(qū)。
（四）建（構(gòu)）筑物沉降和傾斜
樁基托換過程中，緊鄰被托換樁周邊三跨范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)柱或承重墻均需進(jìn)行建筑物沉降和建筑物傾斜監(jiān)測，同時(shí)在建（構(gòu)）筑物頂部角部均應(yīng)布設(shè)沉降和傾斜測點(diǎn)
（五）施工監(jiān)測其它應(yīng)注意事項(xiàng)
1、樁基托換前應(yīng)對托換建筑物的先期變形、結(jié)構(gòu)裂縫等狀態(tài)進(jìn)行周密調(diào)查及現(xiàn)場錄像，以確定被托換樁的最終沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，確保上部結(jié)構(gòu)的使用。
2、量測數(shù)據(jù)必須完整、可靠，及時(shí)分析量測數(shù)據(jù)，對施工工況應(yīng)有詳細(xì)描述，為施工過程中判斷支護(hù)狀態(tài)提拱真實(shí)依據(jù)，使之真正能達(dá)到施工監(jiān)控的目的。同時(shí)，所有測點(diǎn)均應(yīng)反映施工中該測點(diǎn)受力或變形隨時(shí)間的變化，直至測試數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定為止。
六、結(jié)語
（一）該施工技術(shù)在某地下兩層、地上七層框架結(jié)構(gòu)的商場應(yīng)用，加處理至今已有三年時(shí)間，后續(xù)沉降及裂縫觀測表時(shí)建筑物沉降已穩(wěn)定，未出現(xiàn)新的不均勻沉降，達(dá)到了預(yù)期的處理效果。
（二）錨桿靜壓鋼管樁用了樁長和壓樁力雙控的措施，大大提高樁身的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度。并通過高壓可使?jié){液橫向滲透到樁側(cè)土層中起到加大樁徑的作用，不但改良固結(jié)了基礎(chǔ)地基，還提高了地基承載力。
（三）施工所需場地較小，適合于狹小空間的應(yīng)用。同時(shí)具有施工機(jī)具輕便靈活、施工方便、可在室內(nèi)施工、無振動(dòng)、無噪音、施工時(shí)不停產(chǎn)和不搬遷等優(yōu)點(diǎn)，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
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