壓樁掏土法在基礎(chǔ)糾偏與托換加固過程中的應(yīng)用

唐 堅(jiān)

(五礦二十三冶建設(shè)集團(tuán)第一工程有限公司，湖南 湘潭 411201)

在長江中下游地區(qū)分布著廣泛的河相和湖相沉積的軟土地層，這種軟土含水量大、有機(jī)質(zhì)含量多、壓縮性高，強(qiáng)度低、分布不均勻。在這種地基土上建造的多層民用建筑，大多利用其表層的硬殼層作為擬建建筑的天然地基持力層，但由于這種硬殼層粘土雖相對于下伏淤泥質(zhì)軟土稍硬，但其強(qiáng)度也很低，同時其厚度極不均勻，加之下伏淤泥質(zhì)軟土的影響，會產(chǎn)生相當(dāng)大的沉降甚至變形破壞。

在這種工程地質(zhì)特性的地基土上，以天然硬殼層作基礎(chǔ)持力層的建筑物，其沉降變形是較大且發(fā)展緩慢的，有些甚至達(dá)幾十年之久。如果不均勻沉降持續(xù)發(fā)展，可導(dǎo)致傾斜甚至破壞(如裂隙、裂縫、倒塌等)。究其原因，主要是:①持力層強(qiáng)度低、厚度薄且不均勻;②軟弱下臥層厚且過軟。對于此類場地已建成的建筑物，均產(chǎn)生不同程度的變形，對其變形過大的已建建筑，曾嘗試過采用多種技術(shù)方案(如樹根樁、壓密注漿等)處理，但效果都不甚理想。而本文介紹的錨桿靜壓樁托換加固結(jié)合掏土糾偏的方法，方案可靠、工程費(fèi)用較低，取得了較為理想的效果。

1 工程背景

湖南省長沙市某住宅小區(qū)，其淺部地層為湘江漫灘泥沙沉積成因，該處的多層住宅多直接建在表層的硬殼層上。

1.1 工程地質(zhì)概況

該場地歸納起來，可分為三層:

第①層粘土:即所謂的硬殼層，新近沉積，灰褐、灰黃色，軟塑狀，濕，層厚1.5－2.5m不等，其靜力觸探試驗(yàn)的比貫入阻力Ps值平均為0.80MPa，含水量 ω =40%、孔隙比 e=1.0，液性指數(shù) IL=0.6，壓縮系數(shù) а1 －2=0.50MPa－1，承載力特征值fa=110kPa左右。

第②層淤質(zhì)土:灰色、灰黑色，軟流塑狀，飽和，含有機(jī)質(zhì)、少量腐植質(zhì)，層厚11.0－14.0m左右，其靜力觸探試驗(yàn)的比貫入阻力Ps值一般為0.30－0.55MPa，含水量 ω=50%，孔隙比e=1.2，液性指數(shù)1L=1.2，壓縮系數(shù) а1 －2=0.70MPa －1，承載力特征值fa=50－70kPa左右。

第③層砂礫卵石土:褐色、褐灰色，中密至密實(shí)狀，礫卵石含量一般大于50%，重型動力觸探試驗(yàn)N63.5擊數(shù)大于10擊/10cm，其厚度一般大于3m，多作端承樁的樁尖持力層，其承載力特征值fa=300kPa。

1.2 工程概況

該場地上的建筑多為五層磚混結(jié)構(gòu)的住宅樓，為鋼筋砼條形基礎(chǔ)，建筑物的上部結(jié)構(gòu)剛度較好。以某五層住宅樓為例，其平面尺寸為49.9×9.0m2，三個單元，在東側(cè)第一與第二單元處基礎(chǔ)設(shè)置有伸縮縫，基礎(chǔ)寬度1.0－2.0m不等，基礎(chǔ)直接設(shè)置在第①層粘土層上(距原自然地面0.5m)。該建筑在加固糾偏前，沉降傾斜狀況均已大大超過國家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)(見附表1)，必須采取糾偏及加固措施。

2 糾偏加固設(shè)計(jì)方案

為從根本上解決建筑物的沉降與傾斜問題，必須首先對建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行托換加固，滿足承載力的要求，而后才能著手糾偏，解決建筑物的傾斜問題。

基于上述情況及特點(diǎn)，特采用壓樁掏土法進(jìn)行加固與糾偏。

為此，首先在建筑物沉降大的一側(cè)壓樁，并立即將樁與基礎(chǔ)錨固在一起，起到迅速制止建筑沉降的作用，使其處于沉降穩(wěn)定狀態(tài);然后在沉降小的一側(cè)進(jìn)行掏土，減少基礎(chǔ)底面下的地基土的承壓面積，增大對基底壓力，使地基土達(dá)到塑性變形，造成建筑物緩慢而又均勻的回傾;在掏土一側(cè)，則設(shè)置少量保護(hù)樁，以提高回傾后建筑物的永久穩(wěn)定性。

2.1 靜壓錨桿樁加固情況簡介

首先，對該樓南側(cè)基礎(chǔ)進(jìn)行托換加固:按設(shè)計(jì)孔位壓入錨桿樁，以第③層砂礫卵石土作樁尖持力層，并用鋼筋砼將樁頂與基礎(chǔ)牢固連接，既補(bǔ)足了南側(cè)的基礎(chǔ)的承載力，又制止了南側(cè)的沉降繼續(xù)發(fā)展。預(yù)制樁截面為250mm×250mm，樁段長2.5m/節(jié)，分6節(jié)施工，樁位中心與墻體中心線距離不大于450mm，錨桿樁接頭采用硫磺膠泥，第一階段錨桿靜壓樁按圖1中所示設(shè)置，待這階段樁全部壓完并做好一切準(zhǔn)備工作后，依次分四批澆注砼固定:第一批為8、9、7、10;第二批(二天后)為 5、6、11、13;第三批(又二天后)為 4、3、15、17;第四批(又二天后)為1、2、19、20.第二階段錨桿靜壓樁可先設(shè)置預(yù)留樁孔，其施工時間視糾偏進(jìn)程和沉降情況確定。

第二步，對該樓北側(cè)基礎(chǔ)進(jìn)行托換加固準(zhǔn)備:在掏土一側(cè)，按設(shè)計(jì)孔位壓入 27、30、31、32、28、29 錨桿樁，但不封頂。

2.2 鉆孔掏土糾偏情況簡介

由于該樓南北側(cè)的沉降差最大已達(dá)120mm左右，而糾偏的目標(biāo)是迫使E軸、F軸條形基礎(chǔ)下沉70mm－80mm，使南北側(cè)的沉降差減少到30mm左右，以滿足規(guī)范要求。為此，先在北側(cè)基礎(chǔ)，按設(shè)計(jì)孔位在地基中鉆斜孔取土，利用軟土側(cè)向變形的特點(diǎn)，造成地基側(cè)向應(yīng)力解除，加快北側(cè)基礎(chǔ)的下沉;從而調(diào)整建筑物的沉降差異。該樓北側(cè)掏土共進(jìn)行了三次，掏土?xí)r間為44天，共計(jì)完成掏土孔49個，其中該樓西面為5個，北側(cè)44個，孔深10.0－12.0m，孔徑300mm，鉆孔角度為40－60度斜角，采用地質(zhì)巖芯鉆機(jī)打孔。

3 工程處理效果

在該樓的南側(cè)條形基礎(chǔ)下共壓入13根樁，而后，開始掏土，前兩周日沉降量即開始趨緩，日沉降量減至V=0.20－0.33mm/d，在樁頂封頂28天后，封頂混凝土強(qiáng)度增至一定值后，沉降基本穩(wěn)定，南側(cè)條形基礎(chǔ)各測點(diǎn)的日沉降量僅有V=0.00－0.17mm/d;同時在基礎(chǔ)北側(cè)停止掏土，且設(shè)置的保護(hù)樁開始起作用后，北側(cè)條形基礎(chǔ)各測點(diǎn)的日沉降量僅有V=0.00－0.15mm/d，沉降情況表明，南、北側(cè)條形基礎(chǔ)的加固工程已經(jīng)見效。經(jīng)過9 個月(1999.2.6 －1999.11.1)的努力，該建筑的加固糾偏取得了圓滿的成功。

表1

沉降數(shù)據(jù)(表1)表明，該樓經(jīng)糾偏加固后，沉降速率比加固前大大減緩，沉降南北對應(yīng)測點(diǎn)的沉降差比加固前大大減小，平均沉降速率V=0.026mm/d，已經(jīng)趨于穩(wěn)定，說明基礎(chǔ)的托換加固達(dá)到了目的，同時，根據(jù)南北向平均傾斜 KNS=0.20% ＜0.7%［規(guī)范(JGJ125－99)標(biāo)準(zhǔn)］，說明該建筑已達(dá)到糾偏的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。加固前有一些窗口的頂部和底部出現(xiàn)的斜裂縫未再擴(kuò)展，這說明業(yè)已裂損的結(jié)構(gòu)已經(jīng)相對穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

(1)錨桿靜壓樁壓入前，必須嚴(yán)格檢查接頭是否平整、完好，壓入前需對不合要求的接頭修補(bǔ)好，并有足夠的養(yǎng)護(hù)時間，壓樁最后深度按標(biāo)高控制，即末節(jié)樁頂應(yīng)略低于基礎(chǔ)底面50－100mm.錨桿的布置、構(gòu)造及施工聯(lián)結(jié)和樁帽的封頂應(yīng)符合《錨桿靜壓樁技術(shù)規(guī)程》的要求。

(2)必須做好沉降觀測工作并及時分析，用以指導(dǎo)糾偏和信息化施工，自始至終嚴(yán)格控制沉降的速度，任何測點(diǎn)的沉降速率都不得超過v=2mm/d，一旦發(fā)現(xiàn)沉降的速度過快或反常，必須立即查明原因，采取果斷措施控制沉降的速度，調(diào)整各點(diǎn)的沉降速率;

(3)建筑物的合理回傾速率應(yīng)小于4mm/d，并在糾偏掏土過程中切實(shí)貫徹均勻、緩慢、平移的原則;糾偏工作一定要遵循由淺到深，由小到大、由稀到密的原則，須經(jīng)沉降－穩(wěn)定－再沉降－再穩(wěn)定的反復(fù)調(diào)整過程，才能達(dá)到糾偏目的。

(4)鉆孔掏土，校正傾斜，是糾偏的關(guān)鍵，須非常認(rèn)真、謹(jǐn)慎。鉆孔的掏土部位應(yīng)位于條形基礎(chǔ)下方，掏土鉆孔必須遵循對稱取土、天天監(jiān)測、及時高速的原則。在鉆孔取土的同時，可輔以高壓沖刷措施，利用旋轉(zhuǎn)高壓水柱在一定深度范圍內(nèi)切割土體形成泥漿，然后再用泥漿泵抽出，造成土體側(cè)向變形的有利條件，使建筑物按預(yù)定方向復(fù)位。

［1］YBJ227－91，錨桿靜壓樁技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］江正榮.地基與基礎(chǔ)施工手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［3］葉書麟，韓杰，葉觀寶.地基處理與托換技術(shù)(第二版)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1994.

［4］GB50007－2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.