錨桿靜壓樁在客站改造基礎加固工程中的應用

劉明旭 上海鐵路局建設管理處

錨桿靜壓樁是利用原基礎底板或樁基承臺及上部結構傳遞來的重量作為壓樁反力，通過預埋的錨桿、反力架、千斤頂等壓樁設備，將樁段從壓樁孔處壓入地基土中，然后將樁與基礎底板或樁基承臺連接形成整體，使新樁基與原建筑物基礎共同承擔荷載，提高沉樁區域的承載力，達到阻止或減少沉降的目的。錨桿靜壓樁多用于粉土、粘土、人工填土、淤泥質土等地基土的新建（采用逆作法施工）或已建多層建筑物、中小型構筑物的地基加固、托換、糾偏工程中。錨桿靜壓樁與其它基礎加固或托換技術相比又具有施工時無振動、無噪音、設備簡單、操作方便、移動靈活、施工所需空間小的特點。

既有客站改造，要求盡可能減少對行車和旅客的影響，我們利用錨桿靜壓樁工藝，充分利用其特點，將其應用到客站改造樁基加固工程中，取得了成功。為客站改造基礎加固提出一種更方便、更合理、更有效、更經濟的加固方法。

1 靜壓樁沉樁機理

在沉樁施工過程中，樁尖"刺入"土體，直接使土體產生沖切破壞，伴隨或先發生沿樁身土體的直接剪切破壞。孔隙水受此沖剪擠壓作用形成不均勻水頭，產生超孔隙水壓力，擾動了土體結構，使樁周約一倍樁徑的一部分土體抗剪強度降低，發生嚴重軟化（粘性土）或稠化（粉土、砂土），出現土重塑現象，從而可容易地連續將靜壓樁送入很深的地基土層中。靜壓樁是擠土樁，壓入過程中會導致樁周圍土的密度增加，其擠土效應取決于樁截面的幾何形狀、樁間距以及土層的性能。在靜壓樁施工完成后，土體中孔隙水壓力開始消散，土體發生固結強度逐漸恢復，上部樁柱穴區被充滿，中部樁滑移區消失，下部樁擠壓區壓力減小，這時樁才開始獲得了工程意義上的承載力。

2 工程應用實例

2.1 工程概況

徐州站作為京滬、隴海線上的一座既有大型客站，許多原有設施已不能滿足客運功能要求，需進行改造。進站大廳作為客站改造的一部分，為保證進站大廳內兩側輔房結構對稱和擴大旅客候車場地，在大廳北側框架柱間增加四層夾層，增加候車面積2 000m2。因增加的上部荷載較大，柱下部基礎需進行加固處理。

2.2 地質情況

施工范圍內，根據地質勘察報告，地層分布具有如下特點：

（1）雜填土：上部為30 cm混凝土地坪，下部為碎石墊層，普遍分布，厚1.3～2.9 m。

（ 2）粉土：黃色，中密，濕，場區普遍分布，厚 2.5～5.4 m。

（ 3）層粉土：淺黃，稍密～中密，濕，局部夾薄層可塑粘土，場區普遍分布，厚4.2～4.8 m。

（4）粉質粘土夾粉土：黃～紅褐，可塑，飽和，場區普遍分布，厚2.7～4.5 m。

（ 5）粉土：淺灰色，中密～密實，濕～很濕，場區普遍分布，厚1.5～3.2 m。

（ 6）粘土：灰綠色～紅褐色，硬塑，局部可塑，飽和，場區普遍分布，厚3.2～3.89 m。

（7）破碎帶：強風化基巖為灰巖，但及其破碎，巖石與粘土交替出現，巖石最大厚度不超過1.5 m，該層未穿透。

由此可見，地層中存在較厚的粉土和粘土。由于本工程場地狹窄，工期較緊，需盡可能減少施工對行車組織和旅客候車的影響。最終權衡選擇了不占工期，空間要求小，施工方便，受力明確的錨桿靜壓鋼筋混凝土預制樁的加固方案。

2.3 施工技術

2.3.1 樁的參數

巴金的寫作風格就是樸素，他娓娓道來，看似漫不經心，卻暗含匠心。他的語言平實，我們讀起來沒有障礙，也容易被感染，這就是巴金的風格，大家的風范。這么沉重的主題卻是通過小事去寫，寫得明白，寫得曉暢，這正適合我們通過引導學生解讀文本來了解背景，以此來加深對文章的理解，對作者情感的把握，對文章主旨的領悟。

為使加固樁與原有樁基盡量協調工作，應選擇截面大、強度高、承載力大的樁；考慮到錨桿靜壓樁是擠土型樁，截面過大勢必導致擠土效應過大，對周邊樁、建筑物和管線造成擠壓位移，考慮到施工空間和操作方便的需求，樁截面不宜過大、樁段不宜過長。故此，本工程樁加固中采用《鋼筋混凝土錨桿靜壓樁》（04ZG301）中的 MZHb-S25（ 中間樁）與MZHb-J25，樁斷面為250×250 mm的鋼筋混凝土方樁，混凝土強度C35，樁段長2.5 m，單樁承載力特征值為540 kN，樁段的連接采用焊接接頭。

2.3.2錨桿構造

錨桿是錨桿靜壓樁施工過程中核心受力構件，根據單樁豎向承載力的大小確定錨桿的數量和型號，一般采用四根（見圖1）或八根錨桿，錨桿一般采用棒材加工而成，棒材型號由受力和錨桿數量確定。錨桿的長度要滿足錨固深度要求（一般采用10～12倍棒材直徑）及提供足夠反力的安裝要求（一般采用15～20 cm）。本工程錨桿采用后成孔埋設，錨桿直徑D=28 mm，鋼材為HRB400級鋼筋，錨固螺栓的粘結劑采用硫磺膠泥。

圖1 錨桿布置圖

2.3.3 施工工藝流程（見圖2）

圖2 錨桿靜壓樁施工工藝流程圖

2.3.4 施工工藝

（1）錨桿埋設：首先要準確定出埋設位置，其次埋設深度要略大于錨固深度要求，同時應將錨桿與承臺或底板內的部分鋼筋焊接，確保錨桿埋設準確牢固。

（2）樁段制作：鋼筋混凝土預制樁段嚴格按設計制作、樁身平直、外形尺寸誤差不大于±5 mm，端部平整。

（4）壓樁工藝：壓樁反力架安裝要保持垂直，應均衡擰緊錨固螺栓、螺帽，在壓樁過程中應隨時擰緊松動的螺帽；在錨桿受力較大時應使用多個螺帽疊加使用。樁段在壓入時垂直度極為重要，除了在初始就位時校核垂直度外應在壓樁時全程連續控制，每節樁的垂直度應控制在1/1000以內；同時應保持千斤頂與樁段軸線在同一垂直線上，千斤頂施加的壓力中心與截面形心重合，千斤頂安放偏差不大于2 mm。

壓樁應連續進行，盡量減少接樁時間，中途不得長時間停頓，以免土體固結超靜水壓力消散，引起摩阻力劇增。如必須中途停頓時，樁尖應停留在軟土層中，且停留時間不宜超過24 h。如遇到壓力急劇的增加可能遇碎石障礙物或壓入較硬土層，這時液壓系統可采用稍壓入，持荷，再壓入，再持荷，直至達到設計深度或承載力。為避免和減輕壓樁對周圍環境產生的危害，應控制壓樁速度。即控制每天壓樁的數量，避免產生嚴重的擠土現象和超靜水壓力；選擇合理的壓樁順序，采用背向保護對象向前推進壓樁的方法，減少樁入土后擠壓土層對附近原有建筑地基的影響。

樁基屬于隱蔽工程，應對每根樁靜壓過程進行觀測，做好詳細記錄。壓樁施工完畢后，檢查樁位偏差符合規范要求，并對樁承載力進行檢驗，采用以最終壓樁力控制為主、以樁長控制為輔的雙控原則。

（5）封樁工藝 ：封樁施工是壓樁過程中又一個關鍵環節。封樁前，樁頂應按設計和規范要求截斷至設計標高，樁頂平整無松動混凝土，為加強樁和承臺及混凝土底板的連接，應將錨桿相互連接起來，以便形成封樁樁帽，清除樁孔內雜物及水，澆筑大于或等于樁體混凝土強度的微膨脹早強混凝土（見圖3）。注意振搗密實，加強養護。

圖3 壓樁孔剖面圖

3 施工中的質量問題及處理

3.1 預制樁頂破裂

原因分析：樁的制作質量差；混凝土拌制不計量、水灰比大；振搗不密實，養護不良；樁的混凝土實際強度低于設計要求；樁頭鋼筋網片位置不準，有的漏放；樁頂面對樁中心線傾斜過大，且凹凸不平。

預防及處理措施：控制預制樁的制作質量，必須達到建筑樁基檢測技術規范的要求。箍筋間距、樁頭網片、樁尖要求、接樁的預埋件設置、樁的長度都必須滿足設計與規范要求。混凝土攪拌必須按配合比要求計量，隨拌隨用，樁的表面應平整。制作允許偏差應符合規范要求。樁帽與樁周圍的間隙不宜大于10 mm，樁帽與樁之間加設墊木，以減小集中應力的產生。如沉樁深度不大，可拔出換樁；當樁入土深度過大但尚未達到設計要求時，可鑿除樁頂的破碎部分，用水洗刷干凈，立模板箍緊，調整或增補鋼筋網片，提高混凝土強度等級，摻早強劑，灌筑混凝土振搗密實，待混凝土達到強度后，將樁沉到設計要求。

3.2 樁身上抬

原因分析：由于靜壓樁是擠土樁，在場地樁數量較多，樁距較密的情況下，時常后壓的樁會對已壓的樁產生擠壓上抬，特別對于短樁，易形成所謂的吊腳樁。樁身上抬除了靜載沉降偏大外，對樁而言可能會把接頭拉斷，樁尖脫空，同時大大增加對四周樁的水平擠壓力，導致樁傾斜偏位。

預防及處理措施：施工前合理安排壓樁順序，同一單體建筑物一般要求先壓場地中央的樁，后壓周邊的樁；先壓持力層較深的樁，后壓較淺的樁。出現樁身上抬后一般采用復壓的辦法使樁基按正常使用，但對承受水平荷載的基礎要慎重。

3.3 樁身傾斜或位移

原因分析：場地不平，穩樁時樁不垂直，樁錘、樁帽和樁不在同一直線上；樁距太小沉樁時土體擠壓鄰樁而位移，或遇橫向障礙物，造成樁身傾斜及位移。

預防及處理措施：沉樁前必須平整施工場地，檢查和校驗沉樁機合格后方可進場。加強施工管理，嚴格控制沉樁過程中樁的垂直度，嚴格檢查預制樁的質量。壓樁期間不得開挖基坑，需要壓樁完畢后相隔適當時間方可開挖，相隔時間應視具體地質情況、基坑開挖深度、面積、樁的密集程度及孔隙水壓力消散情況來確定，一般宜兩周左右。對已沉至設計要求的樁，應與設計、監理等有關人員共同研究處理方案，采取補樁或擴大承臺等補強措施。對未沉樁，適當增大樁距，改變沉樁順序或方法，加強樁垂直度的控制，及時糾正樁帽、樁錘和樁的垂直度，加厚樁墊，保持樁頂平整。

3.4 接樁處松脫開裂

原因分析：連接處的表面沒有清理干凈，留有雜質、雨水和油污。采用焊接連接的預埋件不平，焊縫不連續、不飽滿、夾渣等缺陷。上下兩節樁不垂直，接樁面不平整，接樁處局部產生集中應力而破壞。

預防及處理措施：接樁前，對連接部位上雜質、油污、水分等必須清理干凈，保證連接部件清潔；檢查連接部件是否牢固、平整和符合設計要求；接樁時，兩節樁應在同一軸線上，焊接預埋件應平整服貼，焊縫應飽滿連續，焊條質量必須符合規定要求，焊完后得停留一定時間，停留時間一般大于1.0 min。對開脫部分按規定重接或補強，檢查合格后，將樁沉至設計標高。

4 結束語

由于錨桿靜壓樁采用了靜壓方式，避免了沖擊應力，對樁周土體的隆起及水平擠壓較小，從而降低了對周圍環境的影響；該工藝采用的施工機具簡單，對施工現場條件要求不高且受力明確、傳力路徑清晰、施工無振動、無噪音、無污染，對行車組織影響較小。加固完成后，經多次沉降觀測，滿足規范和設計要求，達到了預計效果，縮短了施工周期，取得了較好的經濟效益和社會效益。