淺談樹根樁的設計施工要點及應用

王志 中國中鐵四局市政分公司

淺談樹根樁的設計施工要點及應用

王志 中國中鐵四局市政分公司

本文主要闡述了樹根樁的設計計算方法及施工要點，并且結合一些相關工程實例，對其應用前景進行分析。

樹根樁；設計；施工；應用

1、引言

隨著國民經濟高速發展，基礎建設項目逐年增多，地基處理越發成為項目的關鍵。因此，針對不同的地質條件、復雜的施工環境以及結構受力特點，必須選用既經濟又切實可行的地基處理方法，才能有效地縮短工期、降低成本、增加項目效益。樹根樁又名壓力灌漿微型樁，其直徑一般在100～300mm范圍內，樁長不超過30米，布置形式有各種排列的直樁和網狀結構的斜樁，目前越來越廣泛用于不同施工領域中。

2、樹根樁設計計算方法

2.1 單樁豎向極限承載力計算

當樹根樁作為承重樁時，可按摩擦樁設計：

式中Quk——單樁豎向極限承載力標準值（k N）；

Qsk——單樁總極限側阻力標準值（k N）；

Qpk——單樁總極限端阻力標準值（k N）；

U——樁身周長（m）；

qsik——樁側第i層土的極限側阻力標準值（kPa）；

li——樁穿越第i層土的厚度（m）；

qpk——極限端阻力標準值（k P a）；

Ap——樁端面積（m2）。

2.2 復合地基承載力計算

當樹根樁作為復合地基時，計算方法如下：

其中fspk——復合地基承載力標準值（k P a）；

Ra——單樁豎向承載力標準值（k P a），可通過現場載荷試驗確定；

fsk——樁間天然地基土承載力標準值（kPa）；

β——樁間天然地基承載力折減系數，可取0.2～0.6；

Ae——1根樁承擔的處理面積（m2）；

Ap——樁的平均截面積（m2）。

2.3 樁身強度設計

設計樹根樁樁身強度時，樁身砼軸心抗壓強度應滿足下式要求：

式中 fc——樁身砼軸心抗壓強度（K P a）；

Qa——單樁容許樁承載力（KN）；

Ap——樁身截面積（m2）；

要求樁身混凝土標號不得小于C15級。

2.4 工藝參數設計

樹根樁采用的碎石骨料粒徑宜在10～25mm范圍內，鋼筋籠外徑宜小于設計樁徑40～60mm。對作為承重樁的樹根樁，宜注水泥砂漿，配比為水：水泥：砂=0.5：1.0：0.3（重量比），砂粒粒徑不宜大于0.5mm。對作為側向支護和抗滲漏的樹根樁，宜注水泥漿，漿液水灰比宜為0.4～0.5；樹根樁成樁時可根據工程需要摻入適量的早強劑和減水劑。

3、樹根樁施工方法

樹根樁施工工藝流程如圖所示。

定位和校正垂直度：樁位偏差應控制在20mm以內，直樁的垂直度偏差應不超過1%，斜樁的傾斜度應按設計要求作相應調整。

設備就位：設備就位必須按對中、整平、固定的程序進行，設備就位對中的允許偏差2cm，主動鉆桿垂直度偏差要少于1%。

成孔：采用工程地質鉆機成孔，也可采用洛陽鏟沖擊成孔。鉆孔時一般采用清水或天然水泥漿護壁，一般不用套管，僅在也孔口附近下一段套管，鉆孔到設計標高后清孔，直至孔口基本泛清水為止。鉆孔時，控制泥漿比重在1.18左右，清孔后期泥漿比重控制在1.12左右。

鋼筋籠制作：按施工規范要求加工制作。

吊放鋼筋籠和注漿管：鋼筋籠安放過程中，受阻力時不能強行下壓，宜邊旋邊安放，保證孔壁穩定，兩節鋼筋籠搭接時必須，垂直，鋼筋籠安放時籠頂標高要符合設計要求。擬采用φ20mm鐵管用做注漿管，注漿管各節間應旋緊，累積長度大于孔深0.2～0.8mm，注漿管底口距離孔底5～10cm（即下到底填料后上提5～10cm）。

填灌碎石：碎石應用水沖洗，計量填放，填入量控制在1.15倍計算體積左右。為保證回填碎石均勻，填入約0.2m3石料，搖動鋼筋籠，注漿管，保證碎石入孔底。在填灌過程中應始終利用注漿管注清水清孔，最后在灌注前清孔至返清水為止。

水泥漿配制：將水灰比控制在0.5～0.6之間，水泥漿先用高速攪拌機制漿，以確保攪拌均勻，減少離析，再轉入低速攪拌儲漿桶，邊攪邊注漿。

注漿成樁：采用能兼注水泥砂漿和砂漿的注漿泵，最大工作壓力≥1. 5mpa，注漿時應控制注漿壓力，使漿液均勻上冒，直至泛出孔口溢出為止。注漿過程應連續，如因其他原因間斷，立即處理。注漿壓力底部用0.5～0.7mpa，上部用0.1～0.3mpa，注漿管的提升應根據注漿壓力變化進行，每次提升高度不超過50cm，直至水泥漿完全置換孔內泥漿從孔口溢出為止。

施工注意事項：（1）樹根樁采用的碎石粒徑不宜過大，以防卡在鋼筋籠上，通常以不超過1/10樁徑為宜。粒徑數毫米的瓜子片含泥量高，易浮在水泥漿表面，會顯著減少壓漿量和降低樁身強度；（2）在成孔之后至回填碎石期間，最可能產生縮徑和塌孔現象，因此應盡可能縮短吊放鋼筋籠和注漿管的時間。（3）碎石的填充量采取體積計算，先算出盛碎石的容器的體積和鉆孔（扣鋼筋籠、注漿管的體積）的容積，可獲得每孔應投入碎石的桶數。考慮到鉆孔容積計算的誤差和投放時空隙的變化，投入量允許有10～20%的變化幅度。投入量過小往往是縮徑或碎石級配不良所致，會導致樁身強度不夠；（4）注漿不宜采用高壓大流量的注漿泵，避免產生過多的漿液流失和樁身強度不均勻；（5）拔管后孔內砼和漿液面會下降，當表層土質松散時會有漿液流失現象，一般須在樁頂填充碎石和在1～2m范圍內補注漿；（6）樹根樁施工如出現縮頸和塌孔的現象，應將套管下到產生縮頸或塌孔的土層深度以下；（7）樹根樁施工時應防止出現穿孔和漿液沿砂層大量流失的現象，樹根樁的額定注漿量應不超過按樁身體積計算的三倍，當注漿量達到額定注漿量時應停止注漿，可采用跳孔施工、間歇施工和增加速凝劑摻量等措施來防止上述現象；（8）用作防滲堵漏的樹根樁，允許在水泥漿液中摻入不大于3%的磨細粉煤灰。

4、質量檢驗

對承受豎向荷載的樹根樁，采用靜載試驗來檢驗其承載能力和沉降特性；對作為抗拔的樹根樁，采用抗拔靜載試驗檢測其抗拔力；對作為復合地基的樹樁樁，除檢測單樁承載力外，還應檢測復合地基靜載；樁身完整性可采用低應變進行檢測。

5、樹根樁應用實例

武漢市落步嘴污水處理廠四座二沉池抗浮設計就采用樹根樁施工工藝；淮安市四季青污水處理廠四座二沉池及兩座B段曝氣池抗浮設計同樣采用樹根樁施工工藝；南京市金川河泵站工程防洪擋墻下部地基處理采用樹根樁施工工藝、附近高壓線鐵塔基礎采用斜狀樹根樁進行支護；武漢市鐵路橋泵站的攔污柵、節制閘下部基礎采用樹根樁復合地基。

6、結語

樹根樁由于所需施工設備簡易，施工速度快，施工工藝簡單，能適用較復雜的施工環境，又適用于粘性土、粉土、砂土、填土和粒徑不大的礫砂層等土層，既可作為承重樁、抗拔樁、側向支護樁，又可用于復合地基處理、抗滲堵漏墻以及既有建筑物的地基和基礎的托換處理，應用前景十分廣闊。

[1]建筑地基處理技術規范.JGJ79-2002

[2]建筑地基基礎設計規程.GB50007-2002

[3]基礎工程施工手冊

[4]建筑施工計算手冊

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.10.027