錨桿靜壓鋼管樁在高層建筑樁基加固中的運用

朱旭榮

（南京大學建筑規劃設計研究院有限公司 210000）

錨桿靜壓樁起源于20世紀50年代初期，隨著我國機械行業的不斷發展與進步，在20世紀90年代錨桿靜壓樁得到的推廣與普及，并可用于預應力管樁施工中。在我國高層建筑與超高層建筑的發展下，錨桿靜壓鋼管樁以其獨有的特點，可以廣泛的運用在軟土地基的樁基加固中，彌補了以往樁基加固施工中加固技術難度大、噸位小、接樁困難等方面的不足。錨桿靜壓鋼管樁的施工范圍包括樁沉沒、測量定位、樁機就位、吊裝喂樁、對中調直、壓樁、接樁等。而本文講述的樁基加固方法主要是后種錨桿和靜力壓樁結合起來而形成的一種施工方法。該加固方法對于控制建筑物沉降起到了很大作用，有助于高層建筑工程基礎加固質量的提升。

1 工程概況

南京河西地區某高層建筑地上十八層，地下一層，結構體系采用現澆混凝土剪力墻結構，基礎采用500直徑預應力混凝土管樁。該建筑在基坑開挖過程中，由于基坑支護失敗，土體涌動，導致該建筑樁基大量傾斜偏位。部分預應力混凝土管樁偏位嚴重，已斷裂，喪失了承載能力，需要采取補樁處理。而該工程工期緊張，不允許停下后續工序，慢慢補樁。根據經驗以及相關文獻，作出如下處理方案：3-1軸及3-C軸采用鉆孔灌注樁補樁方案，灌注樁的單樁豎向承載力特征值為2500kN共15根；其余部位采用錨桿靜壓鋼管樁補樁。

2 錨桿靜壓鋼管樁設計機理

錨桿靜壓鋼管樁工藝是錨桿靜壓混凝土樁技術發展而來。在上海浦東新區、蘇州等地的高層建筑樁基事故中多有運用，并取得了成功。該技術與其它補樁方法相比具有明顯的優點：不用專門的補樁周期。錨桿靜壓鋼管樁是錨桿和壓樁兩項技術有機地結合，其基本原理是：先在基礎中預留壓樁孔，在壓樁孔兩側，根據壓樁力大小埋設相應數量的抗拔錨桿，壓樁就是利用建筑物自重作反力，通過抗拔錨桿反力架和液壓千斤頂，將樁段逐段壓入土中，壓至所需深度和達到設計壓樁力，然后在壓樁孔內澆注微膨脹早強防水封樁混凝土，使樁與基礎形成整體，樁便可承受上部荷載，從而達到基礎托換加固的目的。

3 錨桿靜壓鋼管樁設計

鋼管樁的單樁承載力特征值的估算與普通預制樁相同，參數取值也與預制樁一致.其單樁承載力特征值為：

Ra=qpa Ap+up∑qsia li

Ra——樁的單樁承載力特征值（kN）；

qpa qsia——樁端端阻力、第i層巖土樁側阻力特征值（kPa）；

Ap——樁底端橫截面面積（m2）；

up——樁身周邊長度（m）；

li——第i層巖土的厚度（m）。雖然鋼管樁端部為開口，但在壓樁過程中，巖土會從樁端開口部位進入鋼管樁形成土塞，參考相關文獻直徑400左右的鋼管樁土塞形成的閉塞效應已可以起到閉口樁的作用，故樁的端部承載力可按閉口樁計算。按所缺承載力布置鋼管樁。本工程設計如下：

（1）鋼管樁：直徑為402.2mm，厚度為12mm，材質Q235。

（2）樁段長：由地下室凈高及壓樁工藝確定鋼管樁樁段長為1.5m左右。

（3）樁尖持力層與原管樁持力層相同以②-4層粉細砂為持力層，樁長約37m，鋼管樁的單樁豎向承載力特征值為1400kN。

（4）在錨桿樁施工前后，加強觀測。為使在進行了一段時期沉降觀測后有進一步調整的余地，在底板增加一定量的保護性錨桿樁預留孔。

（5）壓樁力的選擇：為了滿足單樁承載力的要求，根據以往的壓樁經驗，壓樁力為壓樁力需3300kN，以此反力來定錨桿為24φ32，分兩側設置；建筑上升至6層時靜壓錨桿鋼管樁開始施工。

（6）壓樁孔封閉設計：壓樁孔的封閉應達到兩個要求：①壓樁孔封閉后不得有滲漏水，為此在壓樁孔內應澆注C35微膨脹早強防水混凝土；②壓樁孔封閉后的混凝土堵塊應能承受1500kN的沖切力。為此必須加強壓樁孔封頂的處理，把壓樁孔設計成上小下大的錐形孔，有利于抗沖切，孔口上部利用抗拔錨桿加焊蓋板，承受樁頂的沖切力。由此壓樁孔留設及封孔大樣見圖1。

圖1

4 錨桿靜壓鋼管樁施工

清理施工現場→清除壓樁孔內積水及雜物→安裝反力架→吊樁入孔→壓樁→接樁→滿足設計要求（樁長和壓樁力）停止壓樁→移動反力架→封孔由于地下室層高較低，樁段僅為1.5m長，樁的接頭較多，務必確保接頭焊接質量。焊縫等級達到2級要求。

5 壓力灌漿施工工藝

（1）灌漿施工需要在壓樁工藝完成后，確保80%的混凝土強度，在原有的樁基位置布置鉆孔點位，利用鉆機采取垂直角度鉆孔，一般情況下鉆孔直徑為80，鉆孔的深度到底部沉渣位置。

（2）若是樁基底部無沉渣，施工技術人員可以直接運用微膨脹水泥砂漿壓力封孔；當樁基底部有沉渣現象時，施工技術人員需要在樁基的適當位置鉆孔，鉆孔的角度仍舊需要垂直鉆孔，導致樁基沉渣底部為止。

（3）在一個孔上安裝壓力水管和壓水設備，壓力水管頭伸入沉渣底部，用栓塞封孔，另一個孔作為排水孔和排氣孔。

（4）壓水沖洗孔底沉渣，壓力通過試驗確定，但壓力水不得破壞原樁和樁底基巖，當另外一個孔的水由渾濁變為清澈，且5min內無變化，則可認為洗孔結束。

（5）洗孔結束完成后，在一個鉆孔上安裝灌漿設備，灌漿管伸入樁底，塞好栓塞，另一個孔敞開，作為排氣孔、排水孔、排漿孔。

（6）注入C30微膨脹水泥砂漿，注漿壓力由現場試驗確定，但不得大于洗孔水壓力。當排漿孔有漿液流出，1min內注入水泥砂漿量與排出量相同，認為注漿結束。

6 實際效果

依據甲方提供的沉降觀測報告，該樓自基礎完成后2005年2月7日開始觀測，至2005年9月8日結構封頂，該樓的最大累計沉降值為15.79mm，最小累計沉降值為6.99mm，平均累計沉降值為11.00mm。至該樓封頂后兩個半月（即至2005年11月23日），該樓的最大累計沉降值為21.65mm，最小累計沉降值為10.25mm，平均累計沉降值為15.46mm；封頂后的最大沉降速率0.088mm/d，最小沉降速率0.036mm/d，平均沉降速率0.062mm/d。最大差異沉降0.0587%。由此分析可知03#樓結構封頂后（此期間完成了隔墻墻體砌筑，荷載已不少于70%），累計沉降較小，沉降速率也不大，基本可達到竣工驗收的標準。因此可認為該工程的樁基處理方案是成功的，達到了預期的效果。通過該工程的實踐，可總結該項技術的最大特點是：

（1）少數工程樁出現質量事故后，建筑物可以繼續施工，只要在基礎上留出壓樁孔，待建筑物建到一定層數層后，在地下室內進行補樁托換加固，可以贏得工期，減少損失，簡化加固工序。

（2）采用鋼管樁補樁加固，具有承載力高，穿透性好，重量輕，長度調正方便，焊接接頭可靠性高，擠土效應小等優點。大噸位錨桿靜壓鋼管樁是一項行之有效的大型工程補樁新方法，技術上是先進的，質量是可靠的。

7 結語

結合上文可知，錨桿靜壓鋼管樁在高層建筑樁基加固中的應用方法及其應用價值。相關的加固施工技術人員需要對樁基事故產生的原因進行細致分析，發現其中存在的問題，將錨桿靜壓鋼管樁加固技術合理的運用在其中，以此提高高層建筑樁基加固質量，保障高層建筑工程的整體施工建設質量，促進我國建筑行業的發展。