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　　隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷發(fā)展，建設(shè)用地受到越來(lái)越大的制約。在軟弱地基上修建建筑物或?qū)υ薪ㄖ镞M(jìn)行加高、加固都需要對(duì)地基進(jìn)行處理。錨桿靜壓樁技術(shù)是一種加固地基的新技術(shù)，自80年代在我國(guó)首次應(yīng)用，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展已經(jīng)取得了很大的改進(jìn)。本文將對(duì)錨桿靜壓樁的研究現(xiàn)狀作簡(jiǎn)單的介紹。

 

　　1錨桿靜壓樁工作機(jī)理

 

　　錨桿靜壓樁是借助錨桿與建筑物基礎(chǔ)底板相固接提供的反力，再通過(guò)反力架作為傳力系統(tǒng)，利用安裝在樁頂?shù)那Ы镯敯杨A(yù)制樁逐節(jié)擠壓入土層中，達(dá)到設(shè)計(jì)深度和要求的承載力后，再把樁頂與基礎(chǔ)底板用微膨脹早強(qiáng)混凝土進(jìn)行封裝，待混凝土凝固后便可和建筑物形成整體，與原有基礎(chǔ)共同承受上部荷載，提高了原有建筑物基礎(chǔ)的承載能力，滿足建筑物加高或加固的需要。壓樁反力由建筑物本身自重提供，同時(shí)也要求錨固結(jié)點(diǎn)滿足一定的抗拔力，才能保證壓樁的施工順利進(jìn)行。

 

 

　　錨桿靜壓樁在施工過(guò)程中是依靠錨固于基礎(chǔ)的錨桿和鋼梁形成的反力架提供反力，因此，錨桿錨固于基礎(chǔ)的牢固程度往往決定了壓樁荷載的設(shè)計(jì)。若錨桿抗拔力過(guò)小，而壓樁力又比較大，則錨桿容易發(fā)生滑脫，這是施工所不允許的，因此，必須對(duì)抗拔錨桿設(shè)計(jì)與埋設(shè)的質(zhì)量足夠重視。通常靜力壓樁的施工，是通過(guò)使用帶有配重的靜力壓樁機(jī)完成的，而后壓樁技術(shù)是在已有建筑物的基礎(chǔ)上實(shí)施，大型壓樁機(jī)械無(wú)法實(shí)施。使用錨桿靜壓樁很好地解決了場(chǎng)地受限的問(wèn)題，但由于沒(méi)有解決反力架的錨固問(wèn)題，其使用受到了限制，為此，許多單位展開(kāi)了對(duì)錨桿與基礎(chǔ)錨固問(wèn)題的研究。冶金部建筑研究總院同第一冶金建設(shè)公司等單位發(fā)明了環(huán)氧砂漿錨固地腳螺栓的新技術(shù)，奠定了錨桿靜壓樁的發(fā)展基礎(chǔ)。施工時(shí)，先在基礎(chǔ)中鉆孔，然后放置錨桿，埋深為10倍錨桿直徑，錨桿可采用直桿形式，端部鐓粗或加焊鋼盤箍。最后用環(huán)氧砂漿做粘結(jié)劑封填鉆孔，在樁頂用混凝土封樁。經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，少數(shù)錨桿會(huì)因設(shè)計(jì)壓樁力超過(guò)錨桿的抗拉強(qiáng)度造成錨桿縮頸外，錨桿并未被拔出，從而可以證明用環(huán)氧砂漿粘結(jié)的錨桿具有較大的抗拔能力。此外，若能確保錨桿孔內(nèi)干燥，也可用硫磺膠泥作粘結(jié)劑。

 

　　目前錨桿靜壓技術(shù)對(duì)于壓樁深度較大的場(chǎng)地顯得不足，為滿足增加后壓樁深度提高承載力的需要，上海市第二建筑有限公司發(fā)明了一種實(shí)用新型靜壓錨桿樁反力裝置，它解決了傳統(tǒng)的錨桿靜壓樁壓樁深度小，壓樁力小的缺陷，具有更合理的結(jié)構(gòu)，反力架便于移位，施工工藝簡(jiǎn)單、工期短且造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)城市建筑物密集，打樁機(jī)械活動(dòng)范圍受到限制的施工環(huán)境時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性。

 

　　3錨桿靜壓樁的設(shè)計(jì)研究

 

　　1984年，周志道結(jié)合安徽蕪湖少年宮事故工程發(fā)表論文《錨桿靜壓樁法》，標(biāo)志此項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)生。在第七屆全國(guó)地基處理學(xué)術(shù)討論會(huì)上發(fā)表的論文中曾明確提出該項(xiàng)技術(shù)有待解決的課題：錨桿靜壓樁技術(shù)應(yīng)用于新建壓樁或已建工程補(bǔ)樁的設(shè)計(jì)計(jì)算理論研究和各種加固形式合理參數(shù)確定以及沉降計(jì)算。

 

　　現(xiàn)行針對(duì)錨桿靜壓樁技術(shù)的規(guī)范是1991年發(fā)行的《錨桿靜壓樁技術(shù)規(guī)程》，里面很多設(shè)計(jì)理論是參照樁基設(shè)計(jì)規(guī)范的，對(duì)錨桿靜壓樁工作機(jī)理，施工影響等還需要作深入的研究。近年來(lái)，許多學(xué)者和各種施工單位都對(duì)錨桿靜壓技術(shù)作了大量的研究，總結(jié)出了許多設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和理論研究成果。文獻(xiàn)[1]從時(shí)間效應(yīng)、深度效應(yīng)、荷載分擔(dān)以及工后沉降等問(wèn)題對(duì)錨桿靜壓樁進(jìn)行了較為系統(tǒng)的土力學(xué)闡述，并對(duì)設(shè)計(jì)提供較多的建議值。文獻(xiàn)[2]探討了壓樁力系數(shù)取值問(wèn)題，解決了相關(guān)規(guī)范和規(guī)程在對(duì)錨桿靜壓樁描述時(shí)的一些矛盾。文獻(xiàn)[3-4]對(duì)樁身應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[5]系統(tǒng)地研究了樁身回彈問(wèn)題。文獻(xiàn)[6]用小孔擴(kuò)張理論，分析了后壓樁施工擠土的塑性半徑范圍。文獻(xiàn)[7-12]結(jié)合工程實(shí)例擴(kuò)展了錨桿靜壓樁的應(yīng)用范圍，并探討了相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算理論。從各種研究文獻(xiàn)中還發(fā)現(xiàn)，其設(shè)計(jì)計(jì)算理論大多套用相關(guān)樁基規(guī)范，研究沒(méi)有系統(tǒng)化，因而對(duì)施工造成了不必要的浪費(fèi)。鑒于此，袁志斌等通過(guò)闡述復(fù)合地基理論，指出目前錨桿靜壓樁設(shè)計(jì)方法的不足，認(rèn)為運(yùn)用復(fù)合地基理論分析錨桿靜壓樁才是比較經(jīng)濟(jì)合理的，并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)理論的可靠性。錨桿靜壓樁不僅可以應(yīng)用于基礎(chǔ)加固，也可應(yīng)用于新建工程，對(duì)于大型機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的場(chǎng)地其優(yōu)越性得到充分顯示。江聲述對(duì)新建工程應(yīng)用錨桿壓樁法做了較為全面的研究，總結(jié)了許多設(shè)計(jì)理論：新建建筑物的基礎(chǔ)需先施工承臺(tái)，并預(yù)留壓樁孔和預(yù)埋錨桿。接著施工上部結(jié)構(gòu)且要保證自重足能滿足壓一根樁所需反力，這時(shí)就可以進(jìn)行壓樁施工，并封孔，使樁與基礎(chǔ)牢固聯(lián)接在一起。錨桿靜壓樁單樁的承載力要和上部結(jié)構(gòu)可提供的壓樁反力以及承臺(tái)作為基礎(chǔ)的承載力相互聯(lián)系，設(shè)計(jì)時(shí)要有全局思想，通常遵循從布樁及承臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)始，然后確定單樁承載力，再進(jìn)行樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算的步驟。

 

 

　　4.1錨桿靜壓樁擠土效應(yīng)分析

 

　　錨桿靜壓樁是一種后壓樁技術(shù)，它能解決后期加固問(wèn)題，但施工中產(chǎn)生的擠土效應(yīng)和附加沉降不容忽視，處理不當(dāng)反而增加了原有建筑物的沉降，因此對(duì)其應(yīng)有深入的認(rèn)識(shí)。錨桿靜壓樁在施工時(shí)必會(huì)擠土，由此引發(fā)土體的兩種變形：一種是樁土摩擦產(chǎn)生的豎向位移，另一種是擠土成孔產(chǎn)生的土體側(cè)向擠出。施工的樁數(shù)越多，速度越快，擠土產(chǎn)生的效應(yīng)就越明顯，過(guò)大的附加沉降和水平位移將會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生危害。錨桿靜壓樁所擠壓土層在上部荷載作用下，已完成壓縮固結(jié)過(guò)程，相比新建工程靜壓樁擠土阻力較大，同時(shí)由于上部結(jié)構(gòu)的限制，擠土?xí)r的側(cè)向膨脹也更突出，過(guò)大的水平位移對(duì)周圍建筑物和管線等設(shè)施的影響嚴(yán)重。而且原有樁基也會(huì)受土體水平擠壓而發(fā)生偏移甚至斷裂，所以，錨桿靜壓樁施工設(shè)計(jì)不當(dāng)，不僅沒(méi)能增加基礎(chǔ)承載力，反而起到了破壞作用。因此，有學(xué)者對(duì)錨桿靜壓樁施工的擠土問(wèn)題進(jìn)行了較深入的研究。同濟(jì)大學(xué)李永盛等認(rèn)為錨桿靜壓樁的樁土作用機(jī)理與一般的擠土樁是不完全相同的，它是土層已有附加應(yīng)力的基礎(chǔ)上進(jìn)行沉樁，空間效應(yīng)明顯，是三維問(wèn)題。他們運(yùn)用小孔擴(kuò)張的理論，在考慮豎向荷載影響的情況下，給出了一種計(jì)算樁周塑性變形范圍的計(jì)算方法。

 

　　4.2錨桿靜壓樁附加沉降分析

 

　　錨桿靜壓樁施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，受擠壓土體的各種物理反應(yīng)隨著深度呈非線性變化，受力狀態(tài)和附加沉降的產(chǎn)生變得非常復(fù)雜，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，主要有4個(gè)方面的原因?qū)е铝隋^桿靜壓樁擠土效應(yīng)的復(fù)雜化。

 

　　(1)樁側(cè)粘性土由于受到擠壓而產(chǎn)生塑性變形，土體有向上隆起的趨勢(shì)；也可能被擠密而發(fā)生沉降，兩種結(jié)果都會(huì)使樁周土受到徑向壓縮，土體產(chǎn)生塑性流動(dòng)并向地表擠出。對(duì)于非粘性土，受擠壓后不僅產(chǎn)生彈塑性變形，而且還被擠密，其結(jié)果可能產(chǎn)生隆起也可能產(chǎn)生沉降，這和粘性土受擠壓時(shí)豎向變形的情況不同。

 

　　(2)壓樁過(guò)程中樁端阻力和樁側(cè)摩阻力引起的附加沉降。沉樁時(shí)，由于樁的擠土效應(yīng)，樁周土體受到擾動(dòng)和重塑，樁側(cè)摩阻力比樁端阻力小很多，可忽略不計(jì)。因而樁阻力引起的附加沉降主要是樁端引起的，它的大小可以根據(jù)Mindlin公式用分層總和法求解。

 

　　(3)壓樁時(shí)樁周圍土體產(chǎn)生塑性變形導(dǎo)致強(qiáng)度降低，在上部荷載不變的情況下引起附加沉降。由于沉樁時(shí)會(huì)對(duì)樁周圍的土體產(chǎn)生擠土效應(yīng)，在樁周一定區(qū)域內(nèi)土體會(huì)發(fā)生塑性變形變成重塑土，土體的強(qiáng)度大幅度降低，在上部荷載一定的情況下，土體變形增大，即地基的壓縮模量變小。錨桿靜壓樁的施工都是在一定的荷載作用下進(jìn)行的，所以會(huì)引起一定的附加沉降。

 

　　(4)封樁引起樁體回彈產(chǎn)生的附加沉降。通常錨桿靜壓樁沉樁時(shí)，在壓到最后一節(jié)樁時(shí)，所施加的壓力能達(dá)到200多KN。而錨桿靜壓樁的樁徑通常很小，其樁長(zhǎng)則可以達(dá)到20m左右，所以在壓樁的過(guò)程中樁體會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的彈性壓縮變形，當(dāng)作用于樁體上的荷載撤除后會(huì)產(chǎn)生很大的回彈變形。然后進(jìn)行封樁，上部結(jié)構(gòu)的荷載會(huì)逐漸轉(zhuǎn)移到錨桿靜壓樁上，此時(shí)樁體會(huì)產(chǎn)生再壓縮變形。這個(gè)過(guò)程可以歸納為加載-卸載-再加載的循環(huán)過(guò)程，再壓縮彈性變形就是附加沉降。

 

　　在沉樁的過(guò)程中，前三種附加沉降是同時(shí)發(fā)生并相互作用的，因而在分析附加沉降產(chǎn)生的原因時(shí)，要把這三個(gè)方面聯(lián)系起來(lái)考慮。同濟(jì)大學(xué)劉萬(wàn)興等根據(jù)前三種附加沉降的原因推導(dǎo)了沉降計(jì)算的公式，并運(yùn)用該公式對(duì)一工程實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算與分析，所得計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況基本符合，具有一定的可操作性。

 

 

　　錨桿靜壓樁加固地基技術(shù)是我國(guó)在土木工程領(lǐng)域自主研究開(kāi)發(fā)成功的新技術(shù)，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，現(xiàn)在已成為技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的新型加固方法。錨桿靜壓樁技術(shù)也還有很多需要改進(jìn)的方面，還有很多新技術(shù)要去創(chuàng)新，例如研制新的壓樁設(shè)備，運(yùn)用單板機(jī)對(duì)壓樁力、樁長(zhǎng)等參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，配置自控電腦，進(jìn)行智能化施工。因此，許多新的課題需要廣大技術(shù)人員去發(fā)掘和創(chuàng)新。