探討樹根樁在地基加固中的應用

■周永耀(成都科光工程設計研究有限責任公司四川成都610000)

探討樹根樁在地基加固中的應用

■周永耀
(成都科光工程設計研究有限責任公司四川成都610000)

因歷史原因、設計原因或者施工原因，建筑物可能出現不均勻落沉。出現這樣的情況后就需要進行地基加固施工，當前工程施工中一般使用換土法、壓密法、灌漿法和樁加固法，而樹根樁是最常見的施工方法。本文從樹根樁的起源、適用范圍和優勢幾個方面對樹根樁進行簡述，并簡單介紹單根樁和網狀根樁的設計原因和計算方法。最后通過工程案例說明樹根樁的應用。

樹根樁加固地基應用

因歷史原因、設計原因或者施工原因，建筑物的地基承受不住上面建筑的壓力，建筑物可能出現不均勻落沉，這樣的情況出現后，建筑物可能出現傾斜、裂縫等建筑缺陷，不出現明顯的表面缺陷，地基下沉也一定影響建筑的整體性能，減少建筑物的設計壽命。如果不加以必要的措施，必然給后續使用埋下風險。如準備繼續使用該建筑，必然需要加強地基的支撐力，以防建筑的缺陷繼續擴大。工程施工中一般使用換土法、壓密法、灌漿法和樁加固法等常見辦法。這些工程方法以各自的特點應用于各類加固工程中，而且起到很明顯的效果。一般加固工程施工需要考慮建筑的類型、所處地質環境等因素，而樹根樁加固法對土質條件要求比較低，而且該法施工成本低廉，致使該法在加固工程所占的比例越來越大。

1　樹根樁的簡述

1.1樹根樁的簡單介紹

不管樹木生在崇山峻嶺，還是長在湖泊平原，它都能經歷風雨的侵蝕和歲月的洗禮，一直不倒的原因是樹木有龐大的根系，這些根系加固了樹木抵抗外力的能力。工程人員思考利用這個原理設計處理加固根基的辦法。上個世紀30年代，意大利人首先將這設想運用到實際工程，發明了樹根樁(RootPiles)。其形狀就像樹根一樣，即一些小直徑、由混凝土鋼筋組成的鉆孔樁密集的分布在地基周圍。原有建筑的地基出現問題，用特有的鉆機鉆一系列有規則的孔分布在建筑地基周圍，達到設計深度后，清理孔洞，安放鋼筋同時灌漿。灌漿時需要一邊灌漿一邊振動，保障混凝土密實程度，澆灌混凝土成樁，這就是樹根樁。樹根樁可以垂直地面，也可以斜插地面，可以單根，也可以成排。

1.2樹根樁的適用范圍

樹根樁對地質條件要求很低，這一特征使得樹根樁的使用范圍很廣。大型工業工程基礎、高層建筑的基礎、地下工程基礎等都可以使用樹根樁進行加固；在干燥條件、還是在水下，樹根樁都可以施工，樹根樁可以在各類環境中施工。

1.3樹根樁的優勢

（1）樹根樁作業使用的設備都比較小，基本不使用大型設備，使用所需要的場地相對較少，只要夠3個人活動的空間基本上達到施工要求。施工作業面積小是搶修工程里面必須面對的問題，樹根樁恰好能在較小范圍空間施工。

（2）地基加固工程的建筑中一般有居住人群，這類施工工程一般要求噪音要小，不能打擾到居民生活。樹根樁所用工具振動幅度小、噪音小，恰好符合這類要求。振動強度小的設備還能保護原有地基和管道。

（3）樹根樁能承受很強的壓力?，F在施工資料顯示，直徑10cm長度5m的樹根樁結合木密實的中砂層其最大承受力能高達800kN，完全沒入土中承受負荷還可以增加100kN。

（4）樹根樁施工方法所需的樁孔不大，施工過程不會對地基和墻面帶來任何次應力。施工過程也是僅僅使用少量壓縮氣體，不會影響地基和墻面。施工范圍不大，可以有效的保護原有管線的布局。

（5）樹根樁可以穿透各種土質條件，在不同的地質條件下都可以得到有效應用。

（6）樹根樁工程較小，不使用大型設備，施工工序也較簡單，所以工程造價低。樹根樁加固工程是經濟性的施工工程。

2　設計樹根樁的理念和計算方法

2.1單個樹根樁的設計

單根樹根樁是較早被開發利用到工程，設計理念為：建筑物下沉過程中，樹根樁逐漸承擔原本由原地基承受的負荷，直到承擔全部的壓力?？墒菍嶋H設計時，單根樹根樁并不按照最大承載負荷來設計單個樹根樁的負載能力，而是根據建筑的實際情況來判定加固地基后推斷建筑最大的下沉量，根據最大下沉量，根據P—S曲線，得到最大載荷p。在設計單個樹根樁時，根據一般地基設計計算方法即可。

圖1　P—S曲線

2.2網狀樹根樁的設計

網狀樹根樁的設計就是在建筑周圍開挖深坑，設計類似網狀結構的樹樁側向托換原有地基的施工方案。在這個設計理念里面樹根和周圍的基土共同作用形成一個復雜的共同體，這個共同體承受來自建筑的拉伸力、負荷、甚至剪切力。網狀樹根樁的設計對于保護帶有巖坡的地鐵或者隧道工程有明顯的效果。

網狀結構的受力是一個復雜多變的力學問題，在網狀結構中的單根結構承受綜合性應力，很難通過一個相對簡單的公式來計算出來。當前工程施工一般采用經驗來進行分析計算。有關樁的規格、樁間距離等工程參數都是根據一些實踐經驗加上安全系數推導出來。

3　可行性案例分析

3.1工程的介紹

某公司承接建一棟筑樓宇A的修復和加固工程。A樓宇使用僅6年，裂縫方向大都為斜向下，少量水平方向。寬度繼續擴大，經過相關部門檢測墻體圈梁、混凝土強度等基礎數據后得到結建筑上面部分設計和強度不是引起裂縫原因的結論。檢查地基土質基本為粘土，查閱原有建筑資料顯示原來設計要求地基負荷160kPa，而補勘地基得到結果為110—150kPa，因此確定地基強度不足造成裂縫產生的原因。公司擬采用樹根樁加固方法進行施工。

在樓宇基礎兩側設置樹根樁，對稱布局50根，樁長長度為8米，埋入板巖的長度不少于1m，樹根樁直徑200mm，放置鋼筋籠,用M20水泥砂漿灌注成樁。為加強樹根樁與原基礎連接,在混凝土基礎梁頂面鑿350mm*350mm孔洞,現澆鹼托梁橫穿磚墻并與樁頂連接,把樁分擔的荷載傳至承重墻上。同時還設計施工對樹根樁的擋土樹根樁。

工程加固后，經過相關檢查，加強后地基的理論承載負荷為200-210kpa。工程完成后，經過半年的連續測量，沒有出現沉降情況。

3.2施工工藝

一般施工工序過程如圖2。

3.3質量保障措施

樹根樁施工如同所用工程施工一樣都需要把關工程質量，當然，所采用的質量保障措施也相差不大。首先要嚴格把關工程設計，設計要做到合規、科學和嚴謹，設計圖紙要詳細、具體、具有可操作性。其次要把握原材料的質量關，工程所用材料都有嚴格的規定，不能出現以次充好情況。最后要嚴格把關工程施工過程，如：樹根樁的位置要嚴格按照圖紙要求布置；徹底清理孔洞、放置的鋼筋籠和骨料也要符合工程要求、按照標準規范的注漿操作手法進行施工、保養科學到位。

圖2　

4　結論

樹根樁以它特有的優勢廣泛應用各類加固工程中，取得良好的經濟效率。單根樹根樁的設計已經很完善，網狀樹根樁的工程設計還需要進一步研究，運行現代技術科學的利用好這個工程方法是大趨勢。

[1]王振福,王波.樹根樁加固地基的實踐[J].陜西地質,2007,(11).

[2]蔣續平.樹根樁在地基基礎加固中的作用[J].湖南地質,2002,(9).

[3]中南大學.岳陽化工總廠劉家沖小區春園一01棟地基加固處理設計與研究.2002.

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-373-2

周永耀（1983～），男，工程師，本科，研究方向為巖土工程。