樹根樁在既有建筑基礎加固中的應用

吳毅勇

摘要：本文介紹了在已有建筑物發生傾斜時，通過實例采用勘查手段查明發生傾斜的原因，根據已有建筑物的基礎情況選擇合理的基礎加固方法。該案例采用樹根樁對既有建筑物的基礎進行加固，經過基礎加固的設計、施工，最終達到理想處理效果。

關鍵詞：已建建筑物；傾斜；基礎加固；樹根樁

該已建建筑物占地面積約12.0m2×9.0m2，設計樓高6層，要求設計地基承載力特征值為150KPa，主體結構已施工完成2年，目前出現不均勻沉降，向東南側發生傾斜，傾斜變形（基礎傾斜方向兩端點的沉降差（15cm）與其距離的比值）為0.01，而按《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）建筑物的地基變形允許值多層建筑整體傾斜Hg≤24m為0.004，傾斜變形超出允許值2.5倍。

1. 地基基礎情況

為查明建筑物產生傾斜的原因，受業主的委托，沿建筑物周邊的場地進行鉆探，在建筑物周邊共布置了4個鉆孔，鉆孔深度均要求鉆至巖面。

經鉆探揭露：第一層為人工填土及耕土，厚度0.60m～2.00m。第二層為粉質黏土，分布于ZK2、ZK4孔中，埋深0.80m～2.00m，厚度1.00m～1.40m，qs=10kPa，承載力為120kPa。第三層為淤泥質土，分布于ZK1、ZK2，埋深1.50m～2.20m，其厚度為0.50m～1.30m，qs=6kPa，承載力為30kPa。第四層為粉砂，分布于ZK1，埋深2.00m，厚度3.40m，qs=10kPa，承載力為80kPa。第五層為含黏性土粗砂，4個孔均分布，埋深0.60m～5.40m，厚度0.50m～7.90m，qs=20kPa，承載力150kPa。第六層為粉質黏土，分布于ZK1、ZK2、ZK4孔，埋深4.00m～7.00m，厚度1.30m～3.00m，qs=25kPa，承載力160kPa。第七層為含黏性土粗砂，分布于ZK1、ZK2、ZK4孔，埋深6.90m～9.60m，厚度0.40m～1.00m，qs=20kPa，承載力160kPa。第八層為殘積層，4個孔均分布，埋深7.90m～10.00m，厚度1.60m～3.70m，qs=25kPa，承載力160kPa。（見建筑物鉆孔布置平面圖圖1和工程地質剖面圖圖2）。

2. 建筑物產生傾斜原因

該建筑物基礎采用條形基礎（詳見基礎平面圖3），基礎埋深2.00m，可以看出基礎埋置于不同的地基土上（ZK1在弱軟的粉砂層、ZK2在弱較的淤泥質土、ZK3、ZK4在含黏性土粗砂上），為不均勻地基。北側（ZK3、ZK4孔）持力層為第五層含黏性土粗砂，其承載力達到150kPa，可以滿足上部荷載的要求，南側（ZK1、ZK2孔）基礎下面存在淤泥質土和粉砂等軟弱土，其地基承載力小于120KPa，所以出現了房屋向東南傾斜，產生不均勻沉降。

從以上情況分析，產生房屋出現傾斜、不均勻沉降的原因是由于地基中存在淤泥質土等軟弱土所致。

3. 基礎加固方法的選擇

對于已有建筑物地基基礎加固方法有很多種：基礎灌（注）漿加固、加大基底面積法、基礎減壓和加強剛度法、錨桿靜壓樁法、樹根樁法等。各加固方法比選如下。

3.1 灌（注）漿加固法：由于淤泥質土的滲透性差，在灌（注）漿加固時會在漿體凝固之前加速建筑物沉降，處理效果不能達到加固要求。

3.2 基礎減壓和加強剛度法，由于室內外基本沒有外加的壓力，基礎減壓實現不了。要增加縱、橫向的基礎梁的空間剛度也比較難，加強剛度法也實現不了。

3.3 靜壓樁法，由于機械設備寵大，沒有足夠空間施工操作，不適合該已有建筑物的地基加固。

3.4 樹根樁法可以加大基礎底面積以及基礎深度，且樹根樁具有以下優點：

3.4.1 由于使用小型鉆機，所需施工場地小，原基礎不受干擾；

3.4.2 適用于淤泥、淤泥質土、黏性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基處理。

3.4.3 施工時因樁孔很小，故對墻身和地基土都不產生任何附加應力，不改變建筑物原來力的平衡狀態。

3.4.4 施工時噪聲小，振動也小，不會給原有結構物的穩定帶來任何危險。

故選擇采用樹根樁法，在既有建筑物產生沉降的地段條形基礎的外緣進行布置，然后加寬基礎，以達到降低不均勻沉降要求。

4. 樹根樁的設計

采用Φ50mm的樹根樁，沿既有建筑物產生沉降地段條形基礎的縱向和橫向側邊布置（見圖4），原基礎寬度分別為2.00m、2.50m、2.00m，原基礎長度均為13.00m，通過樹根樁使縱向加寬至3.00m，橫向加長14.00m，按ZK1、ZK2的地層情況計算，單樁承載力特征值可達300KN。樹根樁與條形基礎連成一體，以達到控制不均勻沉降，共布置28根樁。

4.1 樹根樁為小型鉆孔樁，其單樁豎向承載力除按地基巖土條件確定外，樁身混凝土強度應滿足樁的承載力設計要求。

樹根樁單樁豎向承載力可按地基巖土條件的計算公式：

4.2按樁身強度驗算單樁承載力：樁身砼強度采用C15，樁身強度樁的承載力設計值為：R=0.7fcAp……（2）

式中：fc=7.5Mpa，Ap=0.0962m2

計算得R=505.1KN。

綜合上述（1）、（2）公式計算結果，若樹根樁鉆至巖面計算，其單樁承載力可達到300KN以上，完全能滿足設計要求。

5. 樹根樁的施工工藝

5.1 鉆機和鉆頭的選擇、鉆機定位

根據場地施工條件和樹根樁大小，選用100型鉆機回轉鉆進，鉆頭采用Φ350mm羽翼合金鉆頭。

鉆機定位后，樁徑偏差控制在20mm以內，其垂直度不超過1%。

5.2 成孔

鉆機成孔時，鉆機壓力為1.5Mpa～2.5Mpa，配套供水壓力為0.1Mpa～0.3Mpa，鉆機轉速一般為200r/min，鉆進中用泥漿護壁。

5.3 清孔

用清水注入孔內，排除鉆進過程中循環用的濃泥漿及巖土渣，直至返出孔內的泥漿與注入泥漿接近為止。

5.4 埋設注漿管

放置注漿管到樁孔深底部。

5.5 填灌骨料

投放1～3粒徑的碎石，填灌前石料經過清洗保持一定濕度，計量后緩慢投放入孔內，并輕搖注漿管，促使石料下沉或密實，直到灌滿樁孔，在填灌過程中始終利用注漿灌管注入清水，直至孔口返出清水為止。

5.6 注漿

漿液采用純水泥漿，水泥PC·32.5R普硅水泥，水灰比為0.5～0.6，灌漿壓力為0.3Mpa～0.5Mpa，從開始注漿時起，對注漿管進行不定時上下松動，在注漿結束后上拔注漿管，每拔1.00m補漿一次，直至拔出為止。當注漿達到額定注漿量時停止注漿。

6. 結束語

在探明既有建筑物產生不均勻沉降基礎上，通過加固方法比選，最終確定采用樹根樁對既有建筑物基礎進行加固，在加固過程中既有建筑物未產生繼續傾斜和繼續沉降現象，目前處于正常使用狀態，并得到業主一致好評。

參考文獻：

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[2] 《地基處理手冊》（第三版）龔曉南主編，中國建筑工業出版社， 2008.

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[6] 《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009年版）；

[7] 廣東省標準《建筑地基基礎設計規范》（DBJ15-31-2003）.