經(jīng)多次建造后的場地基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)及施工研究

顧夏英 顧天熊 徐曉明

蘇州中固建筑科技股份有限公司 江蘇 蘇州 215152

1 工程概況

蘇州常熟某商業(yè)綜合體，地上建筑為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)。該建筑場地已經(jīng)經(jīng)過多次建造，場地土質(zhì)條件復(fù)雜，有混凝土塊遺留、水位高等不利條件。該商業(yè)綜合體的本次改建情況主要有：開洞形成中庭、抽柱開洞、開洞新增樓梯、局部補(bǔ)板并新增消防水池等。

2 加固方案比選

該場地在該商業(yè)體建造前，原有建筑物基礎(chǔ)尚未拆除，地面下樁身未拔出，地面長期積水，上部雜填土夾雜有大塊的混凝土。雖建造時(shí)對場地進(jìn)行了處理，但在本次改造施工前，檢查地基情況仍發(fā)現(xiàn)有塊狀混凝土殘留。

根據(jù)場地土質(zhì)條件及上部結(jié)構(gòu)柱底反力，仍主要選擇補(bǔ)樁的方式進(jìn)行加固。由于持力層較深，故計(jì)算時(shí)按摩擦型樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算，需選取單樁豎向承載力達(dá)160 kN左右的樁型。既有建筑改造為室內(nèi)施工，凈空有限，且該建筑物有地下室，大型設(shè)備無法進(jìn)入。

2.1 錨桿靜壓樁

錨桿靜壓樁是錨桿和靜力壓樁的結(jié)合，基本工藝是在新建基礎(chǔ)上按設(shè)計(jì)預(yù)留錨桿孔或者在既有基礎(chǔ)上按設(shè)計(jì)開鑿壓樁孔，用黏結(jié)劑埋好錨桿，然后安裝壓樁架與基礎(chǔ)連成一體，并利用既有建筑的自重作為反力，用千斤頂將預(yù)制樁段壓入土中，樁段間焊接連接。當(dāng)壓樁力或者壓樁深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，將樁與基礎(chǔ)用微膨脹混凝土澆筑在一起，樁即可受力。

錨桿靜壓樁加固施工流程為：既有建筑基礎(chǔ)加固→確定樁位、放樣編號→開挖、清除既有基礎(chǔ)表面覆土→開鑿壓樁孔、錨桿孔→熬制硫磺膠泥→埋設(shè)錨桿、養(yǎng)護(hù)→安裝壓樁架→壓樁→接樁→壓樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高或壓力值→清除樁孔內(nèi)雜物→封樁。

2.2 樹根樁

樹根樁是一種常見的小型鉆孔灌注樁[1-2]，直徑通常是13～30 cm，樁長5～25 m。其一般先利用小型鉆孔機(jī)開孔，然后放入鋼筋籠或者鋼管，加入碎石骨料，注入水泥砂漿成樁。樹根樁可以垂直也可以傾斜，可以單根也可以呈網(wǎng)狀，可以是摩擦樁也可以是端承樁，具有施工場地小、噪聲和振動(dòng)小、操作方便、安全可靠等特點(diǎn)，對于場地狹窄、凈空低矮的工程，其優(yōu)點(diǎn)尤為突出。

樹根樁的施工流程為：材料、機(jī)械設(shè)備進(jìn)場→拆除地面整澆層、清除填土→確定鉆孔孔位→鉆孔→鋼筋籠安裝→壓力注漿→單樁承載力檢測→樁頭處理→地面處理。

2.3 對比選型

1）土質(zhì)。對于該場地土質(zhì)條件，錨桿靜壓樁及樹根樁都適用，單樁豎向承載力均可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2）布置條件。根據(jù)該建筑需要，新增承臺及樁基位置的大部分柱都具有較大距離，錨桿靜壓樁不適合本工程的所有樁基施工，而樹根樁能靈活布置，滿足本工程所有樁基礎(chǔ)的布置要求。

3）擠土效應(yīng)。錨桿靜壓樁具有擠土效應(yīng)，可能對鄰近既有樁基帶來不利影響，雖然可以采用引孔的辦法解決，但引孔設(shè)備無法進(jìn)入施工現(xiàn)場，這個(gè)不利影響沒有可靠的解決方案，而樹根樁則可以避免這個(gè)弊端。

4）場地障礙。本工程場地中還有以往殘留的混凝土塊，施工時(shí)勢必會遇到障礙物，然而一旦遇到障礙物，錨桿靜壓樁往往就無法壓入。

綜上所述，本工程最終采用樹根樁方案，該方案可操作性強(qiáng)、安全可靠度高、工期較快，經(jīng)濟(jì)性方面也較優(yōu)。

3 施工關(guān)鍵點(diǎn)把控

3.1 簡易泥漿循環(huán)系統(tǒng)

樹根樁施工過程中需要鉆孔，泥漿水既能降低鉆頭的溫度、保護(hù)鉆頭，又能起到泥漿護(hù)壁的作用。新建工程一般都是在地面上先人工挖大坑作為泥漿池。這個(gè)系統(tǒng)雖比較完備，但是對于本工程并不適用，因?yàn)榈叵率覜]有空間設(shè)置，也無法開挖地面。

本文提出一種簡易泥漿循環(huán)系統(tǒng)（圖1）。回收池中設(shè)濾網(wǎng)，使泥水分離。制漿池中設(shè)閥門，水泵將回收池中的水通過導(dǎo)管2、3泵送至泥漿池中，泥漿池中的泥水通過導(dǎo)管4進(jìn)入套筒。套筒埋在地面樁位的施工定位點(diǎn)并埋入地面一定深度，鉆頭伸入套管中施工；經(jīng)過鉆頭的泥漿水通過回水口經(jīng)導(dǎo)管1回到回收池，如此循環(huán)利用。當(dāng)制漿池中的閥門至B-B點(diǎn)位時(shí)，表明制漿池中的泥水已用完，此時(shí)將閥門拔出，重置回A-A點(diǎn)位，制漿池中充滿的是回收水，循環(huán)利用此水制漿。濾網(wǎng)下沉淀的泥沙石通過側(cè)蓋除泥。

圖1 簡易泥漿循環(huán)系統(tǒng)

該簡易循環(huán)系統(tǒng)攜帶方便、組裝快速，帶到施工現(xiàn)場組裝就可直接使用，不僅起到了護(hù)壁的作用，還減少了環(huán)境的污染，保證施工現(xiàn)場整潔。

3.2 坍孔處理

蘇州土質(zhì)多為淤泥質(zhì)土，在施工中易發(fā)生坍孔現(xiàn)象。當(dāng)孔壁塌陷比較嚴(yán)重時(shí)，一般采用砂石黏土回填全部鉆孔，等其性能穩(wěn)定后，再加大泥漿濃度快速鉆進(jìn)。當(dāng)該方法仍不能解決時(shí)，可采用如下辦法。

本工程在施工時(shí)場地土區(qū)域性明顯，新增消防樓梯處局部開至一半時(shí)發(fā)生坍孔現(xiàn)象，現(xiàn)場采用鋼管解決了坍孔問題，此時(shí)鋼管既作為護(hù)壁管又替代了鋼筋籠。新增消防水池處土質(zhì)易發(fā)生坍孔，考慮到此處持力層在地下室以下25 m處，故重新設(shè)計(jì)計(jì)算后將摩擦型樁改為端承型樁，并增加波紋管護(hù)壁。局部持力層較深處，同樣采用鋼管替代鋼筋籠的辦法。但此時(shí)注意由于地下室層高低，故需將鋼管切割為1、2、3、4 m不同的長度，在安裝時(shí)再焊接成需要的長度。為確保焊接后的強(qiáng)度，接口處采用3根φ14 mm的螺紋鋼筋加強(qiáng)，接口處采用圍焊。

3.3 鋼筋籠吊裝

新增消防樓梯處，因先開樓梯洞口再加固地基，所以鋼筋籠吊裝時(shí)有施工空間，但新增消防水池處上有樓面，那里層高低，鋼筋籠無法吊裝，本工程采用將鋼筋籠分節(jié)安裝的方式，節(jié)段與節(jié)段之間采用焊接連接。

4 加固效果檢測

為了評價(jià)本次基礎(chǔ)加固的效果，根據(jù)JGJ 106—2014《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定，抽取了3根樹根樁對其單樁承載力進(jìn)行檢測，采用慢速維持荷載法，最大加載到320 kN。根據(jù)檢測結(jié)果可知，被檢測的3根試驗(yàn)樁的豎向抗壓極限承載力不小于320 kN。

5 結(jié)語

1）對于復(fù)雜的場地，基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)時(shí)均可采用本文提供的設(shè)計(jì)思路，從土質(zhì)、布置、擠土效應(yīng)、場地障礙、承載力等角度比選樹根樁和錨桿靜壓樁。

2）本文提出的簡易泥漿循環(huán)系統(tǒng)不僅適用于樹根樁的室內(nèi)施工，而且對于室外環(huán)保要求較高的項(xiàng)目也具有很好的適用性，同時(shí)，該套裝置攜帶、安裝便利，經(jīng)濟(jì)性高。

3）坍孔是樹根樁施工時(shí)的常見問題。為避免這個(gè)問題，本文提出了多種方案，解決辦法適用性廣，效果顯著，能極大地提高工作效率，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。