淺析坑式鋼管靜壓樁在地基加固中的應(yīng)用

柴 卓

(陜西中祥基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710003)

近些年來，隨著工程建設(shè)的不斷增多，既有建筑地基發(fā)生不均勻沉降導(dǎo)致建筑開裂變形的事故愈來愈多。加固既有建筑地基基礎(chǔ)方法有多種，其中，坑式靜壓樁法近年來在地基加固、基礎(chǔ)托換以及建筑物糾偏等工程中得到廣泛應(yīng)用，取得了良好的加固效果。

本文以山西某化工廠質(zhì)檢樓地基加固為例，就坑式鋼管靜壓樁施工過程工藝及施工注意事項、處理措施進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹和分析。

1 工程概況

山西某化工廠質(zhì)檢樓為一幢3層框架結(jié)構(gòu)建筑物，平面尺寸為長46.8 m×寬15 m，基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)(埋深2 m)，于2013年3月建成并投入使用，2013年8月建筑物墻面以及地面均發(fā)育有不同程度的變形裂縫，隨即開始監(jiān)測。經(jīng)監(jiān)測，該建筑物整體向北東方向變形較嚴(yán)重，截至2014年10月，累計最大水平位移量68 mm，累計最大沉降量62 mm，特別是2014年8月～9月雨季期間，建筑物下沉量最為顯著，達(dá)26 mm。

根據(jù)勘察資料可知，場地較為平坦、地貌單元屬山前洪積扇，場地范圍內(nèi)地層自上而下包含：

勘探深度內(nèi)均未遇到地下水，僅局部存在上層滯水。

2 不均勻沉降變形分析

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查與勘察資料，認(rèn)為山西某化工廠質(zhì)檢樓不均勻沉降變形原因主要有三點。首先，場地地質(zhì)條件較差，地層結(jié)構(gòu)分布不均勻，造成地基土均勻性差。其次，山前洪積扇區(qū)地下水排泄通道不均勻，質(zhì)檢樓南側(cè)山前坡面散流大量匯集下滲，富集于質(zhì)檢樓基礎(chǔ)底部，造成局部土層含水量增高，而地基土結(jié)構(gòu)較為松散，浸水后易產(chǎn)生濕陷變形。最后，據(jù)勘察試驗資料顯示，質(zhì)檢樓筏板基礎(chǔ)下整片三七灰土墊層強(qiáng)度不足，亦是造成地基不均勻沉降的原因之一。

3 地基加固方案

綜合考慮山西某化工廠質(zhì)檢樓主體結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)形式、地層條件以及施工條件等方面因素，經(jīng)反復(fù)對比和論證，認(rèn)為該建筑物整體性好剛度大、地基變形局部嚴(yán)重(建筑物北東側(cè))、巖土地質(zhì)條件差，采用坑式鋼管靜壓樁具有受力明確、布樁位置靈活、施工便捷、工程造價經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點。而若采用注漿加固方法一方面吃漿量大造價高，另一方面注漿過程中易引發(fā)新的附加沉降。

山西某化工廠質(zhì)檢樓地基加固，在筏板與框架柱節(jié)點處共布設(shè)30根鋼管靜壓樁，其入土深度按終止壓力控制，設(shè)計壓樁終止壓力不小于400 kN。鋼管采用φ159 mm壁厚6 mm焊管，采用焊接連接。鋼管樁管內(nèi)灌注微膨脹早強(qiáng)混凝土，樁外涂抹瀝青防腐。貼近質(zhì)檢樓筏板外側(cè)開挖工作坑，工作坑深度4.5 m(筏板以下2.5 m)、長2.2 m(垂直建筑物筏板方向)、寬1.2 m(順沿建筑物筏板方向)，壓樁施工后工作坑采用二八灰土回填至距離筏板基礎(chǔ)以下1 m處，用C20細(xì)石混凝土封填1 m至筏板底，最后采用二八灰土回填至室外地面。加固示意圖見圖1。

4 施工工藝及注意事項

4.1 施工工藝

坑式鋼管靜壓樁施工工藝流程：測量放樣、確定樁位→開挖工作坑并臨時支護(hù)→安放鋼管、千斤頂→壓樁施工(壓樁、接樁焊接)→鋼管樁內(nèi)灌注混凝土→工作坑灰土回填、混凝土封填。

4.2 施工注意事項

1)為避免建筑物基礎(chǔ)整片開挖造成新的差異沉降，靜壓樁施工用工作坑應(yīng)進(jìn)行跳槽開挖，跳槽間隔不小于2個，由中間向兩側(cè)開挖。

2)工作坑開挖，視土層情況如軟弱土地層時，應(yīng)進(jìn)行臨時支護(hù)。

3)壓樁施工前，應(yīng)將鋼管外層涂抹瀝青防腐；鋼管樁各節(jié)的連接采用焊接接頭時，整個鋼管管口外周滿焊；鋼管樁底設(shè)置樁靴，樁頂設(shè)置2 mm鋼板焊接，樁頂鋼板與既有筏板基礎(chǔ)間采用200 mm×200 mm×20 mm楔形鋼板襯墊。

4)壓樁過程中應(yīng)控制壓樁速率，保證均勻進(jìn)行，并對鋼管樁垂直度進(jìn)行監(jiān)測，以保證樁位垂直度，一般樁節(jié)垂直度允許偏差不應(yīng)大于樁節(jié)長度的1%。

5)樁尖達(dá)到設(shè)計深度后，壓樁力不得小于設(shè)計壓樁終止壓力，且持續(xù)時間不應(yīng)少于5 min。

6)工作坑回填，先采用二八灰土回填至筏板基礎(chǔ)以下1 m處，分層夯填厚度不大于30 cm，壓實度不小于0.93；再用C20混凝土回填至筏板基礎(chǔ)底面，并振搗密實；待C20混凝土終凝后且強(qiáng)度到達(dá)75%以上后，在其上繼續(xù)回填二八灰土至室外地坪標(biāo)高，分層級壓實要求同上。

5 結(jié)語

1)山西某化工廠質(zhì)檢樓采用坑式鋼管靜壓樁加固地基方案是可行的，加固效果良好，據(jù)施工后期監(jiān)測未發(fā)現(xiàn)繼續(xù)沉降變形跡象。

2)坑式鋼管靜壓樁適用于地下水位低、人工填土或含碎石粉質(zhì)粘土層情況的地基加固，特別是對于整體性好、剛度大的建筑物，適用性和經(jīng)濟(jì)性突出。

3)坑式鋼管靜壓樁具有機(jī)理明確、施工便捷、施工擾動小、工程造價經(jīng)濟(jì)等特點，在加固既有地基處理中，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4)坑式鋼管靜壓樁施工應(yīng)注意施工順序以及壓樁施工工藝。