錨桿靜壓樁在既有建筑糾傾加固中的應(yīng)用研究

張 磊，劉 順，李彥利

(中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院工程有限公司，北京 100120)

1 概述

近年來，我國電力建設(shè)高速發(fā)展，建設(shè)用地與用地保護之間的矛盾越發(fā)突出，特別是我國實行最嚴格的耕地保護制度和節(jié)約集約用地制度后，電力工程項目場地的選擇趨向于山間溝谷、濱海灘涂、廢棄礦坑等復雜地帶。電力工程場地一般采用挖高、填低來整平場地和平衡挖填方量。由于場地地貌的不同，不同場地的回填厚度各不相同，同一場地的回填厚度差異也較大，幾米至幾十米不等；填土面積占廠區(qū)的面積也越來越大，有的已超過廠區(qū)面積的一半。這就使得電力工程中大量的一般建(構(gòu))筑物或設(shè)備基礎(chǔ)以填土為基礎(chǔ)持力層。

填土由于堆填時間、環(huán)境、物質(zhì)來源和成分的復雜和差異，特別是施工質(zhì)量控制問題，造成填土性質(zhì)很不均勻，分布和厚度變化缺乏規(guī)律。因此，填土具有不均勻性、濕陷性、自重壓密性、壓縮性大及強度低等特點。填土的地基沉降不均引起既有建筑的傾斜是巖土工程治理中的熱點與難點問題,既有建筑的傾斜會影響設(shè)備的運行和結(jié)構(gòu)的安全，必須及時治理。

錨桿靜壓樁是錨桿和靜力壓樁兩項技術(shù)巧妙結(jié)合而形成一種地基加固處理新技術(shù)。錨桿靜壓樁的施工工藝是在已建的建筑物基礎(chǔ)上開鑿壓樁孔和錨桿孔，用粘結(jié)劑埋好錨桿，然后安裝壓樁架，用錨桿作媒介，把壓樁架與建筑物基礎(chǔ)連為一體，并利用建筑物自重作反力(必要時可加配重)，用千斤頂將預制樁段逐段壓入土中，當壓樁力及壓人深度達到設(shè)計要求后，將樁與基礎(chǔ)澆注在一起，樁即可受力，從而達到提高地基承載力和控制沉降或抬升基礎(chǔ)的目的。錨桿靜壓樁技術(shù)與其他地基加固方法相比，具有很多優(yōu)點，如錨桿靜壓樁受力明確，樁基質(zhì)量有保證，事故工程經(jīng)加固后能迅速制止沉降和傾斜，施工過程中不會引起附加沉降；施工機具輕巧，操作簡便，施工時無振動、無噪音、無環(huán)境污染，屬于半機械半人工操作方法，加固費用低。 本文通過某電廠石灰石漿液罐的糾傾加固工程實例，介紹了錨桿靜壓樁的工作原理、施工方法、方案設(shè)計及過程控制。

2 工程概況

某電廠石灰石漿液罐體為鋼結(jié)構(gòu)，底板為鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)。箱體呈圓柱形，直徑6500 mm，高7200 mm，根據(jù)業(yè)主提供資料，基礎(chǔ)筏板厚度900 mm，石灰石漿液箱罐空罐重220 kN，滿載條件下石灰石漿液重1500 kN。

由于地基土沉降，造成罐體地面下沉，整體發(fā)生局部傾斜，影響了該罐體的正常使用。因此必須對石灰石漿液罐的基礎(chǔ)進行局部加固抬升。根據(jù)現(xiàn)場傾斜情況、勘察報告及設(shè)計圖紙，分析本次石灰漿液罐傾斜原因為：基礎(chǔ)底7 m深度的地基土為填土，沒有按照設(shè)計要求進行分層夯實并達到300 kPa的地基承載力要求，且地基土受到石灰石漿液箱罐跑漿的影響導致了本次傾斜(見圖1，沉降差已經(jīng)達到了50 mm，基礎(chǔ)底板邊緣已經(jīng)出現(xiàn)了開裂)，必須立即對石灰石漿液罐的基礎(chǔ)進行局部加固抬升。

圖1 石灰石漿液箱罐基礎(chǔ)沉降圖

3 設(shè)計方案

該工程場地空間狹小,無法采用大型機械作業(yè)，石灰石漿液罐不能停止運轉(zhuǎn)，不僅要保證基礎(chǔ)不會繼續(xù)沉降，而且要對基礎(chǔ)進行局部加固抬升。根據(jù)以上情況確定采用錨桿靜壓樁抬升底板方案，在石灰石漿液罐不停止運轉(zhuǎn)的情況下，對基礎(chǔ)進行局部加固抬升。該方案施工雖然較復雜，工期較長，但傳荷過程和受力性能明確，能得到每根樁的實際承載力，施工質(zhì)量可靠，可解決后期沉降問題，從長遠角度分析，是經(jīng)濟合理的。

在基礎(chǔ)加固抬升前，對石灰石漿液罐的基礎(chǔ)變形開裂情況進行了鑒定，并進行了結(jié)構(gòu)計算確保在加固抬升過程中基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的安全。

根據(jù)設(shè)計的有關(guān)資料，此次抬升總荷載約2500 kN，根據(jù)現(xiàn)場場地條件，經(jīng)分析計算共布樁18根，為了避免采用錨桿靜壓鋼管樁加固地基后，石灰石漿液罐向?qū)?cè)傾斜，在石灰石漿液罐傾斜側(cè)布樁12根，對側(cè)布樁6根，樁位見圖2。根據(jù)要求，錨桿靜壓樁的單樁極限承載力約為280 kN，現(xiàn)場施工時最終壓樁力不小于300 kN，施工完成后將對錨桿靜壓樁進行靜載試驗檢測，確保單樁極限承載力不小于280 kN。為了保證糾傾加固的效果，最大限度的利用地基土強度，同時利用靜壓下的鋼管樁對地基土進行注漿加固，并對基礎(chǔ)筏板下低壓注漿，使得底板下滿漿，使地基土與錨桿靜壓樁共同工作構(gòu)成復合地基。

圖2 錨桿靜壓樁平面布置圖

4 施工及過程控制

施工準備：樁尖、臨時錨筋的預制，混凝土板地面切縫，混凝土板下壓樁孔范圍內(nèi)人工處理層的挖除，預制錨桿靜壓鋼管樁，每節(jié)長度2.00 m，樁徑φ152 mm。

錨桿靜壓樁壓樁施工：挖除基礎(chǔ)側(cè)回填土,采用CGM高強灌漿料錨固技術(shù)預埋錨桿螺栓以及臨時錨筋；根據(jù)錨桿靜壓樁平面布置圖，壓樁機就位，通過錨桿固定后，對準樁位，開始壓入第一段靜壓樁；將第一段預制樁段壓入土層后，焊接下一段靜壓樁，并陸續(xù)壓入各節(jié)靜壓樁，直至達到單樁設(shè)計承載力和設(shè)計深度。在壓樁的施工過程中，可通過壓力表了解到錨桿靜壓樁是否達到設(shè)計承載力；最后通過靜壓樁注漿加固地基土。

基礎(chǔ)筏板抬升：依次通過加壓錨桿靜壓樁，抬升基礎(chǔ)筏板。依據(jù)抬升情況，基礎(chǔ)筏板抬升分為多次進行，第一次抬升高度約為下沉深度的一半；第一次抬升后，將預留靜壓樁樁段與臨時錨筋焊接；通過多次抬升，將基礎(chǔ)筏板恢復到原設(shè)計標高。基礎(chǔ)筏板抬升過程中，進行沉降觀測，注意筏板周邊基礎(chǔ)的變化情況，發(fā)現(xiàn)異常及時上報。基礎(chǔ)筏板抬升到設(shè)計標高后，應(yīng)進行整個基礎(chǔ)筏板標高的復測，發(fā)現(xiàn)不符及時調(diào)整；基礎(chǔ)筏板最終抬升高度略大于原設(shè)計標高+5 mm。

基礎(chǔ)筏板下注漿：安裝注漿設(shè)備，待基礎(chǔ)筏板抬升到設(shè)計要求標高后，低壓注漿。若底板下方出現(xiàn)局部孔隙，進行補漿，使得底板下滿漿。

原地面的恢復：預留靜壓樁的切割，基礎(chǔ)周邊回填夯實，混凝土地面恢復，場地的清理。

目前該電廠石灰石漿液罐經(jīng)糾傾加固后已安全運行一年，現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明沉降滿足設(shè)計要求，說明該處理方案是成功的。

5 結(jié)論

(1) 既有建筑糾傾加固前應(yīng)收集有關(guān)的勘察和設(shè)計資料，必要時應(yīng)進行重新勘察或補充勘察，并分析既有建筑傾斜的原因，確定糾傾加固方法。

(2) 既有建筑地基基礎(chǔ)糾傾加固前，應(yīng)對地基基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)進行鑒定，確保在加固抬升過程中基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的安全。

(3) 錨桿靜壓樁糾傾加固技術(shù)是在土木工程領(lǐng)域研究開發(fā)成功的新技術(shù)，與其它地基加固工法相比，具有受力明確，樁基質(zhì)量有保證，加固后能迅速制止沉降和傾斜，施工過程中不會引起附加沉降；施工機具輕巧，操作簡便，施工時無振動、無噪音、無環(huán)境污染，加固費用低等優(yōu)點。

(4) 錨桿靜壓樁在既有建筑糾傾加固設(shè)計中，除在傾斜側(cè)布樁外，為避免建(構(gòu))筑物向?qū)?cè)傾斜，仍需在對側(cè)適當布樁，并可與注漿加固聯(lián)合使用，最大限度利用地基土強度。

(5) 既有建筑糾傾加固中應(yīng)做好施工過程控制并加強監(jiān)測。

[1]胡雪欽．錨干靜壓樁工作原理及施工技術(shù)探討[J]．廣東建材，2007，(8)．

[2]張吉．淺析錨桿靜壓樁設(shè)計與施工應(yīng)用[J]．福建建材，2010，(4)．

[3]JGJ123－2012，既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范[S]．