摘要：本文以既有建（構）筑物基礎變形加固為主要探討對象，著重分析樁式托換基礎加固施工技術。結合實際應用情況，總結錨桿式靜壓鋼管樁托換基礎加固施工技術和應用經驗。
當今，各大城市的規(guī)模不斷地擴大，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著城市的每個角落。城市里存有大量保留下來歷史悠久的建（構）筑物，而這些老建（構）筑物面臨著不同程度的破損，然而由于基礎不均勻下沉的緣故尤為凸顯。同時，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地下交通網絡，不少地鐵區(qū)間的隧道緊臨既有建（構）筑物基礎，有時還需下穿建（構）筑物基礎，這些建（構）筑物的基礎同樣面臨著不均勻下沉的考驗。
為了根治或預防既有建（構）筑物基礎局部變形影響，加強既有建（構）筑物基礎和改善地基的承載能力，有效地傳遞建（構）筑物荷載，從而有效地控制沉降，使建（構）筑物恢復基礎承載受力體系，確保建（構）筑物安全使用，本文結合施工經驗，著重分析樁式托換基礎加固施工技術，總結錨桿式靜壓樁托換基礎加固施工技術和應用經驗。
一、托換加固前準備工作
在制定托換工程技術施工方案前，一般應進行周密的調查研究。主要調查對象是：既有建（構）筑物地基、基礎和結構的受力體系，并做出相應評價。同時，還要收集為分析基礎沉降原因和確定托換工程技術施工方案所需的資料。調查一般包含既有建（構）筑物地基調查和基礎調查兩大類。
既有建（構）筑物地基調查
對既有建（構）筑物地基調查的內容應包括：搜集場地巖土工程勘察報告資料、既有建（構）筑物的地基基礎設計資料（包含設計變更材料）和施工圖紙、工程施工各工序隱蔽記錄及竣工技術資料，以及結構沉降實測等材料。
1、查閱原有地質勘察報告。其目的在于掌握現(xiàn)場的工程地質和水文地質資料，在制定托換施工方案之前，需要有比較準確、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；地基的物理力學性能；地下水位及其變化和補給等情況。當查閱工程地質資料過程中，發(fā)現(xiàn)原巖土工程勘察資料不完整、不準確，這就必須進行現(xiàn)場補勘工作，在重點部位布置采取補充鉆孔或探井措施，取土分析或進行原位測試，以獲得較為完整、真實而準確的資料，掌握地質實際情況。否則，不能進行施工，這對托換工程尤為重要。
2、復核原有建筑結構設計圖紙。這是為了清楚地了解被托換建筑物的結構、構造用受力特征。其主要內容有荷載分布、上部結構剛度和整體性、基礎形式、受力狀況及其計算與構造等方面是否合理。若為不良地質條件，還應查明地基是否做了必要的設計處理、處理是否恰當、考慮是否周密。有時還需進行重點的復核驗算，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資料。眾所周知，地下隱蔽工程的施工質量，對工程建設的影響取著決定性作用。調查整個施工過程中新發(fā)生的問題，包括核查是否按圖施工以及現(xiàn)場變更記錄，曾遇到的施工技術方面的問題與解決辦法，施工中的各項原始記錄及質量檢查驗收資料，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間而變化的實測資料。通過比較完整系統(tǒng)的實測資料中，直接掌握建筑物沉降的主要部位及嚴重程度，判定工程整體質量現(xiàn)況，有助于采取相應的有力措施。
5、查明生產、使用及周邊環(huán)境的實際情況。重點查明生產或使用情況是否與設計相符，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、振動等條件的影響。
為了真實而準確地評價地基，可根據既有建（構）筑物的場地條件選用以下方法進行檢驗：以鉆探、井探、槽探等方式進行勘探，以載荷、靜力觸探、標準貫入、旁壓等試驗進行原位測試。根據地基檢驗結果與上部結構現(xiàn)狀，對地基進行綜合評價，為選擇加固處理方案提拱科學依據。
（二）既有建（構）筑物基礎調查
對既有建（構）筑物基礎調查的內容應包括：搜集既有建（構）筑物的基礎和上部主體結構設計資料（包含設計變更材料）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資料。了解既有建（構）筑物各部位基礎的實際荷載。通過開挖探坑驗證基礎類型、材料、尺寸及埋深，檢查基礎腐蝕或損壞程度，若有樁基，還應查明樁基入土深度、持力層和樁身質量等情況。
為真實而準確地綜合評價基礎，可選用鉆孔取芯法判斷基礎強度、選用鋼筋掃描儀核查基礎內部鋼筋數(shù)量、型號以及分布位置。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算
在制定托換施工方案進行基礎加固前，應按基礎實際承受荷載和變形特征進行地基基礎承載力和變形驗算。
（一）地基承載力計算
當軸心荷載作用時，應符合：þ≤ƒ。
當偏心荷載作用時，還應滿足：þmax≤1.2ƒ。
（Þ—基礎加固后基礎底面處的平均壓力設計值；þmax—基礎加固后基礎底面邊緣的最大壓力設計值；ƒ—地基承荷力設計值，按現(xiàn)行《建筑地基基礎設計規(guī)范》確定）
（二）基礎加固后基礎底面的壓力計算
當軸心荷載作用時，應按þ=（F+G）/A進行確定。
當偏心荷載作用時，應按以下計算公式進行確定：
þmax=（F+G）/A+M/Wþmin=（F+G）/A-M/W
（F—基礎加固后上部結構傳至基礎頂面的豎向力設計值；G—基礎自重和基礎上回填土重設計值，并減去地下水位以下部分的浮力；A—基礎底面面積；M—基礎加固后作用于基礎底面的力矩設計值；W—基礎加固后基礎底面的截面模量）
（三）地基變形計算
既有建（構）筑物基礎加固后的地基變形計算不得大于現(xiàn)行《建筑地基基礎設計規(guī)范》規(guī)定。其基礎最終沉降量按s=s0+s1+s2公式進行計算。
（s0—基礎加固前已完成的基礎沉降量，可通過沉降觀測資料確定；s1—基礎加固后的基礎沉降量，可通過加固后經檢測得到的壓縮模量計算確定；s2—原建筑荷載下沉降尚未穩(wěn)定時，通過沉降觀測數(shù)據推算得出，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加固施工
（一）錨桿式靜壓鋼管樁托換基礎適用范圍與加固原理
1、適用范圍
該托換基礎加固技術，適用于粉土、粘性土、人工填土，淤泥質土、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構開裂或預防上部結構傾斜的基礎托換加固工程。
2、加固原理
錨桿式靜壓鋼管樁是利用螺栓錨桿承受反力，通過設置的反力架和千斤頂進行壓樁。當壓樁力達到單樁設計承載力的1.5倍且樁長達到設計規(guī)定時，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）筑物基礎在壓樁孔部位采用早強微膨脹砼澆筑錨固處理，當砼達到預期強度后，該鋼管樁便能承受上部荷載，迅速起到托換基礎的效果，及時阻止或預防建（構）筑物不均勻沉降。
（二）錨桿式靜壓鋼管樁承載力計算
單樁垂直承載力標準值，一般采取現(xiàn)場樁的載荷試驗確定，也可以根據現(xiàn)行《建筑地基基礎設計規(guī)范》以下公式計算確定：
Pa=Pp(ι)/Kp
（Pa—設計單根鋼管樁垂直承載力標準值；Pp(ι)—樁最終入土深度ι時的壓樁力；Kp—壓樁系數(shù)，此系數(shù)的取值是由樁與土質、樁材、樁截面形狀、壓樁速度等因素確定，在粘性土中，當鋼管樁長小于20m時，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，還應結合當?shù)亟涷炦m當考慮樁基承臺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——螺栓錨桿埋設與養(yǎng)護——安裝反力架——插樁——安裝千斤頂——壓樁與接樁——樁長達到設計要求——注漿——灌注砼——拆卸千斤頂——鋼管樁與既有基礎錨固養(yǎng)護——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外套管(長0.25m，壁厚不小于5mm)。鋼管樁上部（3～5m范圍內）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：根據測量放線，確定鋼管樁準確位置和安裝反力架所需螺栓孔位置，在既有基礎上開鑿壓樁孔及螺栓孔。壓樁孔可由人工或風動機具成孔，并應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），以利于既有基礎承受沖剪。螺栓孔宜采用風鑿巖機成孔。
3、錨桿式靜壓鋼管樁工作示意圖
4、注漿及灌注砼。灌注鋼管樁內砼之前，采用優(yōu)質泥漿通過砼導管對樁孔進行清孔，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。清孔完成后，先注水灰比為0.5水泥漿置換鋼管樁孔內泥漿，然后按施工配合比投放粒徑1cm～3cm碎石，使鋼管樁內填充水泥漿與碎石固結形成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范圍內所開的出漿孔進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、鋼管樁與既有基礎錨固連接養(yǎng)護，壓樁滿足設計要求后即，采用快硬微膨脹砼進行澆筑養(yǎng)護到位。鋼管樁與既有基礎錨固連接構造
四、托換基礎加固施工過程主要注意的事項
（一）壓樁順序應從軟弱土層厚處開始，逐步向軟弱土層薄處過渡，同一承臺應對稱施工。千斤頂頂升時，托換梁兩端的千斤頂須均衡加載，均勻頂升，防止基礎受力不平衡。
（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均衡緊固，壓樁過程中應隨時擰緊松動的螺帽。
（三）樁節(jié)應保持豎直，千斤頂、樁節(jié)及壓樁孔軸線應重合，嚴禁偏心施壓，樁節(jié)垂直度偏差不得大于1%樁節(jié)長。接樁時要使上下樁面對齊套嚴，防止樁面錯位。
（四）壓樁前，應對被托換基礎的實際軸力進行現(xiàn)場測試，驗證預估軸力，并確定鋼管樁基千斤頂預頂力的分級荷載。且應一次連續(xù)壓樁至設計標高，如需停壓應保證樁端停在軟土層中，并不得超過24h。同時，嚴格控制壓樁力，使其不得大于建筑物自重，如發(fā)現(xiàn)基礎上抬時，應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，應對壓樁孔舊混凝土界面進行鑿毛和洗刷干凈頂側表面處理。封堵壓樁所選用的砼應比既有基礎砼強度高一標號并加入早強和微膨脹劑的砼。同時，采取可靠措施保證砼振搗密實和養(yǎng)護到位。
五、托換基礎加固的施工監(jiān)測
樁基托換是風險性、技術性很高的工作。施工監(jiān)測是決定工程成敗的重要一環(huán)。由于樁基托換對結構的受力和變形有特殊要求，監(jiān)測工作應貫穿托換全過程，及時反饋監(jiān)測信息，根據監(jiān)測信息及時調整沉降變形及施工方法。監(jiān)測應重點注意以下內容：
（一）對建筑物初始狀態(tài)的觀測
樁基托換前應對被托換建筑物的先期變形、結構裂縫等狀況進行周密調查及現(xiàn)場錄像，以確定被托換樁的最終沉降控制標準，確保上部結構的正常使用。樁基托換施工過程中應隨時監(jiān)測托換結構上部結構的變形和結構開裂情況，如遇變形和結構開裂趨勢增大，應立即停止托換施工，采取措施予以控制。
（二）鋼管樁
托換施工每一操作過程均應對鋼管樁的樁頂沉降進行監(jiān)測；需在鋼管樁樁頂、樁身及樁底預埋應力測量裝置，以測定托換施工及盾構隧道施工過程中，鋼管樁的軸力變化。
（三）托換建（構）筑物的梁板應力
托換施工過程中，須對托換建筑物的被托換樁相鄰結構層、相鄰跨的梁板應力變化進行監(jiān)測。監(jiān)測點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）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的結構柱或承重墻均需進行建筑物沉降和建筑物傾斜監(jiān)測，同時在建（構）筑物頂部角部均應布設沉降和傾斜測點
（五）施工監(jiān)測其它應注意事項
1、樁基托換前應對托換建筑物的先期變形、結構裂縫等狀態(tài)進行周密調查及現(xiàn)場錄像，以確定被托換樁的最終沉降控制標準，確保上部結構的使用。
2、量測數(shù)據必須完整、可靠，及時分析量測數(shù)據，對施工工況應有詳細描述，為施工過程中判斷支護狀態(tài)提拱真實依據，使之真正能達到施工監(jiān)控的目的。同時，所有測點均應反映施工中該測點受力或變形隨時間的變化，直至測試數(shù)據趨于穩(wěn)定為止。
六、結語
（一）該施工技術在某地下兩層、地上七層框架結構的商場應用，加處理至今已有三年時間，后續(xù)沉降及裂縫觀測表時建筑物沉降已穩(wěn)定，未出現(xiàn)新的不均勻沉降，達到了預期的處理效果。
（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、抗剪強度。并通過高壓可使?jié){液橫向滲透到樁側土層中起到加大樁徑的作用，不但改良固結了基礎地基，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用。同時具有施工機具輕便靈活、施工方便、可在室內施工、無振動、無噪音、施工時不停產和不搬遷等優(yōu)點，取得了良好的技術經濟效益。
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