摘要：隨著建造時間的推移，有些建筑設施會發(fā)生開裂破損的現象，會危及人員和財物的安全。為了滿足人們對建筑設施的正常需求，很有必要對這些開裂的建筑設施進行加固處理。錨桿靜壓樁在對舊有建筑設施加固領域占據著非常重要的地位，在本文中，作者從應用范圍、工作機理、施工工藝以及施工中應注意的問題等方面詳細介紹了錨桿靜壓樁，并通過工程實例指出錨桿靜壓樁托換技術的適用價值。
1.前言
作為一種新托換技術，錨桿靜壓樁用于軟弱地基的加固特別有效。錨桿靜壓樁是由靜壓樁和錨桿相結合而形成的地基加固技術，可以對不滿足承載力要求的既有建筑物地基進行地基處理或加固等一系列補救性托換技術。這種技術最早源于美國，我國冶金建筑研究總院在二十世紀八十年代引進并對其進行研究，并于1983年首次在地基加固施工中取得成就。由于錨桿靜壓樁具有工期短、成本低、效率高等優(yōu)點，近些年來在我國發(fā)展極為迅速。
2.錨桿靜壓樁工作原理
錨桿靜壓樁屬靜壓樁的一種比較特殊形式，是由靜壓樁和錨桿相結合而形成的一種新的地基托換方法。錨桿靜壓樁以錨桿固定壓樁架（其中錨桿埋設于基礎上），壓樁反力為建筑物的自重荷載，用專業(yè)方法（手動或電動千斤頂等）將靜壓樁從開鑿的壓樁孔或者基礎預留孔逐段壓入地基層，然后將基礎與樁連接[1]。在進行壓樁施工中，擠土作用會使樁周范圍出現一定的重塑區(qū)，在區(qū)域內土的粘聚力被損害，增大了土中的超孔隙水壓力，進而降低了土的抗剪強度，因此在壓樁時摩阻力減少，即可使用較小的力實現把樁壓入深層土壤的過程；超孔隙水壓力隨著時間的推移會慢慢較小直至消失，土的強度得到修復，此時摩擦力對樁的影響增大，當壓樁力達到預期最終壓樁力時即為完成整個壓樁過程[2]。
與其它托換技術或基礎加固處理方法相比，錨桿靜壓樁具有操作方便、設備簡單、施工靈活、施工所需空間小、施工時無振動以及不產生無噪音等一系列優(yōu)點，實用價值較高。
3.工程概況
地處我國某地區(qū)的廠房，整體工程由I、II以及III三個部分組成。原先的設計方案為：I段為一層生產車間，II段為二層以及局部三層的辦公樓，III段為一層倉庫(生產車間)，其中I、II、III三段均采用鋼筋混凝土框架結構。整體工程為I、II、III上部結構各自獨立，地基出三個部分聯為一個整體，整個廠房的總建筑面積約為5400平方米。在2003年公司對III段綜合倉庫的局部新增建了夾層。在近些年的使用過程中發(fā)現，廠房主體工程產生明顯的不均勻沉降現象且沉降趨勢加速，并伴隨有開裂破損發(fā)生[4]。公司需要對原建筑工程進行加固施工，才能繼續(xù)安全的使用廠房。
此處的工程地質勘查報告表面場地屬穩(wěn)定場地，無液化土層，無斷裂層，無滑坡等地質災害。場地土為軟弱土，屬Ⅳ類場地，場地地下水屬潛水類型，土層物理力學性質指標以及廠房的具體不均勻沉降情況。
從上表可以看出，廠房III段部分的不均勻沉降值均超過了相關建筑工程規(guī)范要求的同類建筑結構相對傾斜的0.40%的極限值。此外，還有滲水現象出現在綜合廠房III段部分區(qū)域的墻角部位，并伴隨有瀝青防水層龜裂破損的現象。根據檢測結構可以看出，廠房III段部分有嚴重的不均勻沉降現象，需要對這一部分進行加固處理才能恢復廠房的正常運行。
4.沉降原因分析
工作人員為了詳細分析該廠房產生不均勻沉降的原因，調取查閱了廠房場地的工程地質資料、廠房的原設計方案以及相關的施工文件，并對廠房場地進行了再次進行了質勘探，結果發(fā)現該廠房發(fā)生不均勻沉降的原因主要是，廠房局部地基存在暗浜的情況，降低了地基的承載能力，使處于暗浜區(qū)域的廠房部分產生沉降現象，進而帶動廠房的其他區(qū)域不斷下沉，最終導致該廠房整體整體沉降以及差異沉降情況的發(fā)生[5]。同時，廠房綜合倉庫內不均勻堆載貨物的情況也對廠房的不均勻沉降程度產生了部分作用。
5.加固方案
5.1加固方案選擇
根據以上引起廠房產生不均勻沉降的原因，可知該廠房場地情況較差，可選用的加固方案如下：
?。?）樹根樁加固地基。由于在施工時難以確保樁身質量，故不宜選用。
?。?）壓力注漿加固地基。由于該廠房地基土情況較差，灌漿壓力會引起地基土質異變，難以控制加固效果，因此也不宜使用。
（3）錨桿靜壓樁加固地基。錨桿靜壓樁操作方便、設備簡單、施工靈活、施工所需空間小、施工時無振動，可方便地基加固的施工，并且施工過程中不產生噪音，不會影響周圍人們的正常生活，因此可以選用其對該廠房進行地基加固處理。
5.2加固方案計算
根據建設方提出的要求，并且考慮到本廠房的地質敏感性，采用錨桿靜壓樁對廠房地基的的加固處理應考慮到以下兩個因素：
?。╝）根據建設方提出的不均勻沉降的控制要求以及以及避免建筑物的反彈，錨桿靜壓樁主要設在廠房的III段部分；
?。╞）錨桿靜壓樁與天然地基共同作用。錨桿靜壓樁不形成端承樁，在封樁時，基礎與錨桿樁采用軟連接，從而保證錨桿靜壓樁與天然地基能夠實現共同作用，對建筑物的不均勻沉降進行自行調整。按照錨桿靜壓樁施工的相關規(guī)范要求，可以按照如下公式設計錨桿靜壓樁最終壓樁力：
Pp(L)=Kp·Pa
其中Kp為靜壓樁力系數，推薦值為1.5-2.1；Pp(L)為設計的最終單樁壓樁力；L為靜壓樁最終入土深度；Pa為規(guī)劃的單樁豎向容許承載力。
在本加固工程中，靜壓樁采用鋼筋混凝土預制方樁，其中靜壓樁的截面為0.25m×0.25m，樁長為18m，樁段長1.0-22.5m，C30型鋼筋混凝土，用硫磺膠泥連接靜壓樁的各樁段。在本工程中共設置105靜壓樁，其中單樁的承載能力為2.7×105N，施工時壓樁力為4-4.5×105N。
6.錨桿靜壓樁施工
6.1錨桿施工
先在基礎上做好錨桿以及壓樁孔的位置標記。使用電鉆并配合風鎬以及風動鑿巖機開鑿錨桿孔和樁位孔，壓樁孔形式為下大上小。然后進行埋設錨桿過程，采用M24的錨桿，其中埋桿深度為錨桿螺栓直徑的15-20倍。
6.2安裝反力架
埋設好錨桿孔后，可以采用千斤頂進行試拉實驗，當達到預期的抗拉能力時即可安裝反力架。安裝反力架的工藝流程為：（a）定位放線，根據方案及幾何尺寸放出反力架位置；（b）安裝反力架立柱。先用龍門吊將立柱吊下，調整立柱位置，用鋼筋等鋼材焊接固定立柱；（c）安裝八字撐。用龍門吊將八字撐吊下，依據測量定位線進行定位焊接，應該注意的是應安裝下八字撐再安裝上八字撐；（d）安裝斜撐和直撐。用汽車吊將斜撐以及直撐吊下，調整斜撐位置，然后滿焊加固（e）焊接加固。最后將立柱以及直撐和斜撐進行再次焊接加固。安裝的反力架要穩(wěn)固垂直。
6.3沉樁施工
制作樁段長度為1.0-2.0m，樁截面為0.25m×0.25m，第一段沉樁為尖頭狀，用硫磺膠泥連接沉樁兩節(jié)，應保證硫磺膠泥接頭有大約為240-300s的冷卻時間。在進行沉樁時，在基礎對稱部位分別采用千斤頂同時進行，其中樁頂與千斤頂間設置0.3-0.4m厚硬木墊板。壓樁時需要有專人隨時記錄壓力表上的阻力值以及樁管進入深度。另外，在進行壓樁時應保證連續(xù)作業(yè)，一次到位。
6.4封樁施工
預加載封樁是相對通常的卸荷封樁而言的，指錨桿靜壓樁施工中的封樁過程中樁頂保持有一定的荷載，直到封樁砼達到設計強度。其主要目的是減少封樁后產生的沉降，原理為在封樁過程中基礎荷載始終都可以傳到靜壓樁上，不因卸荷的影響而使建筑物產生施工沉降。此外，由于不卸荷封樁往往使基礎向上抬，當控制好封樁的各參數時，還可以進一步減少封樁前所產生的已有的不均勻沉降。
預加載封樁施工工藝為：
?。╝）樁孔處理，保證把壓樁孔內的雜物清理干凈；
（b）安裝不卸荷封樁裝置；
?。╟）加載；
（d）在保證樁頂不卸荷后可卸下千斤頂，松開上螺母，卸下反力架；
?。╡）澆筑封樁砼澆筑前必須先抽干孔內積水，以保證砼塌落度和強度。澆注選用C30細石混凝土，澆注至孔口的時候，用界面劑處理開鑿處，焊接時采用Φ20鋼筋與錨桿對角焊接的方式，最后將基礎上的錐型孔用摻速凝劑細石混凝土澆灌封閉。
6.5施工工藝流程
整個錨桿靜壓樁的施工流程為
（1）樁孔設置；
?。?）壓樁孔開鑿；
?。?）錨桿孔開鑿；
?。?）錨桿埋設；
?。?）樁段預制、運輸；
（6）壓樁架安裝；
?。?）壓樁施工；
?。?）接樁；
?。?）焊接交叉鋼筋；
?。?0）封樁。
7.加固效果
在對該廠房地基進行加固處理的過程中，未發(fā)現廠房的上部結構開裂等問題，證明在錨桿靜壓樁加固處理地基時對廠房上部結構影響可以忽略。至該加固工程完成到目前為止，該廠房的沉降現象已經穩(wěn)定，無新的不均勻沉降發(fā)生，廠房的上部結構也沒有產生新的裂縫，這個結果表明錨桿靜壓樁加固地基效果良好。
8.結語
經過上述的工程實例分析，我們可知錨桿靜壓樁技術用于因基礎不均勻沉降引起上部結構開裂的建筑物加固是一種簡單有效的方法，在施工設備輕便，移動靈活，施工占地少，可在狹窄場地施工，并且施工過程中對周圍環(huán)境影響較小，在工程實際中創(chuàng)造了良好的經濟效益，是值得我們推廣的一種地基托換技術。
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