锚杆静压桩在电排站加固与纠偏的应用

时间日期：2010-8-5 已被阅读次：[6818]

佛山市佛利建设工程有限公司　张明　张华

　　[摘　要]　介绍了由于外力作用下和地质条件不良等原因引起的建筑物倾斜后进行的纠
　　　　　　　偏加固的施工方法；详细介绍了锚杆静压桩加固和顶升纠偏，并通过工程实
　　　　　　　例对其方法进行具体的运用。
　　[关键词]　锚杆静压桩　纠偏　加固　倾斜

　　1 锚杆静压桩及其工作机理
　　1.1锚杆静压桩
　　锚杆静压桩是植锚杆和静力压桩结合而形成的一种施工方法，即先在建筑物上设置压桩
承台，承台中心预留压桩孔，压桩孔需做成上小下大的喇叭口，一般上口为桩径＋50mm，下
口为桩径＋100mm。预留桩孔是在承台浇注前进行，测放桩位后，根据设计要求确定桩孔大
小，立模后浇注承台，形成预留孔。对于后成孔埋设的锚杆需开凿锚杆孔，用风动凿岩机在
原有基础上预先成孔，用粘接剂锚固种植锚杆（确保锚杆孔内清洁干燥后再埋设锚杆）。然
后安装压桩反力架，利用建筑物自重作为反力，用千斤顶将预制桩逐段压入土中。当压力达
到设计要求后，将桩与承台连接在一起，从而达到提高地基承载力和控制建筑物沉降的目的
。锚杆静压桩具有以下主要优点：（压桩工艺流程见图1，封桩工艺流程图见图2）
　　a、施工方法技术成熟、工艺简便、可操作性强、工期短且造价低、经济合理、安全可
靠。
　　b、施工机具简单、能耗低、移动灵活、作业面小，施工过程中无振动、无噪音、无污
染，对周围环境无污染，属于环保型工法。
　　c、可在车间不停产、居民不搬迁情况下进行压桩施工，更适用于大型机具无法进入且
不容许污染环境的地基加固工程。
　　d、施工过程中可随时掌握桩的入土深度和压桩力，传荷过程和受力性能明确，能测得
每根桩的实际承载力和桩的入土深度，施工质量有可靠保证。
　　1.2锚杆静压桩加固地基机理分析
　　锚杆静压桩在压入过程中会产生明显的挤土效应，在桩压入过程中，桩周土体受到挤压
，桩尖首先对土产生了冲剪破坏，土中孔隙水受此冲剪作用形成不均匀水头，产生急剧上升
的超孔隙水压力，从而扰动了土体的结构。随着桩贯人深度的增加，这种破坏和扰动会连续
不断向下传递，使桩周一定范围内的土体形成塑性区，从而土体抗剪强度降低，桩侧摩阻力
减小，锚杆静压桩正是利用此特性以较小的力将桩压入较深的深度，从而实现对基础的托换
。
　　锚杆静压桩压桩过程中所产生的附加沉降主要源自于以下几个方面：
　　(1) 压桩对桩周土体产生了剧烈的扰动，压桩时土中孔隙水压力升高，土体抗剪强度减
小，土体的原始结构遭到破坏，从而在荷载作用下产生较大的附加沉降。
　　(2) 压桩时桩周附近未破坏的土体也因超孔隙水压力的传播和消散而产生蠕变，从而导
致土体的沉降。
　　(3) 压桩过后，桩周孔隙水压力消散，土体发生再固结产生的沉降。

　　2、工程案例
　　2.1工程概况
　　江门市棠下三宝电排站是一座单层的箱形结构建筑，基础水闸松木桩长度约为5米。因
该建筑物所在地基地层较为复杂软土层较浅，工程完成后在箱形涵洞上（即水闸的后方）修
建一条公路，两侧大面积的填土使得涵洞侧受土体自重力作用下致使电排站发生沉降和倾斜
，经观测最大沉降达400mm。由于该电排站使用阶段还要附加很多荷载，因此，若不及时处
理，将会产生更大的不均匀沉降，这样有可能使上部结构产生大量裂缝，严重影响其生产安
全。综合各种因素，考虑采用锚杆静压桩加固地基，顶升法进行纠偏的方案。
　　2.2施工方案的制定
　　由于电排站沉降过大，采用锚杆静压桩进行加固。锚杆静压桩布置（如图4）所示。锚
杆桩设计截面为300mm × 300mm，桩尖及桩长为每段2.0m，设计总桩长为30m，桩身混凝土
强度等级为C30。设计单桩极限承载力为600kN。
　　锚杆静压桩桩数设计可按如下公式计算:
　　n = a( F ＋ G) /R
　　式中:a－锚杆静压桩托换的经验系数，一般取0.4 ;
　　F－作用于桩基承台顶面的竖向力设计值;
　　G－桩基承台和承台上土体自重设计值;
　　R－单桩竖向承载力设计值。
　　经计算得设计桩数为12根，对于锚杆桩与垫层间的间歇采用压密注浆的方式进行加固充
实。设计注浆深度超过水闸底板1.5～2.5m，浆液水灰比为0.70。由于该建筑物整体倾斜比
较严重，而且该建筑物沉降还未趋于稳定，下沉还在继续加大，因此在采用锚杆静压桩稳定
沉降的同时，还需要将整座建筑物提升到原设计标高。
　　2.3锚杆静压桩施工
　　压桩加固施工工艺流程，见图1、图2。
　　2.4顶升法进行纠偏
　　顶升机构的设计采用液压式千斤顶，置放在已压入的静压桩顶部的中心位置，在桩位处
设置的水平装置，以便随时观测顶升的高度。
　　顶升时分级同步进行，顶升加载采用压力控制，每个千斤顶都基本上以同步压力上升。
在承台的支承梁离开支承点后即按上升高度控制。每个点的上升在同一级基本上同步进行，
每一级顶升完毕后均作详细的观测。直致建筑物顶升至原设计要求的水平高度（见图5）。
　　纠偏到位后利用荷载维持装置和液压式千斤顶锁定压力，使反力架的荷载转移到荷载维
持装置上去，用千分表记录观察2～3天后看其是否出现变化，如有变化应重新加压直到符合
设计要求。达到要求后用高强度微膨胀细石混凝土灌入桩孔的内腔。7～8天凝固后即可拆除
加荷框架，4根锚杆可交叉焊上“п”形钢筋，然后浇上高强混凝土。
　　2.5高压注浆填补间隙
　　待纠偏完成后，压桩过程中所产生的附加沉降稳定后，板底往往会出现空隙。此时应在
建筑物周边预埋注浆管，用灌浆喷射进行灌浆补空，往往灌浆凝固后浆液会收缩，所以灌浆
补空要进行多次补灌直至达到灌浆结束标准后才能停止补灌。（见图6）

　　3．成效及结语
　　3.1从该工程中应用超长锚杆静压桩加固地基的结果来看，锚杆静压桩对稳定建筑物沉
降，控制新的不均匀沉降有着很好的作用，封桩后建筑物沉降迅速趋于稳定；顶升纠偏能有
效地修正房屋的倾斜率，因此采用锚杆静压桩加固地基配合顶升纠偏是软土地基上的建筑物
纠偏的一种很有效的方法。
　　3.2本工程基础加固采用锚杆静力压桩法，共压入300×300㎜预制桩12根，由于静力压
桩方法最终的压入荷载大于等于60t，其承载力是很清楚的。因此在基础加固后完全可以满
足设计荷载要求。
　　3.3安装千斤顶进行顶升纠偏，使电排站纠偏后达到垂直状态，顶升纠偏过程中，电排
站原有结构完好，纠偏达到了预期的目的。

　　参考文献：
　　[1] YBJ227－91，《锚杆静压桩技术规范》
　　[2] 范锡盛主编《建筑工程事故分析及处理实例应用手册》中国建筑工业出版社
　　[3] 罗福午主编《建筑工程质量缺陷事故分析及处理》武汉工业大学出版社

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