樹根樁在既有建筑增層中運(yùn)用分析

任蓓蓓 嚴(yán) 帥 胡獻(xiàn)銀

（1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.江蘇興禾建設(shè)有限公司，江蘇 徐州 221116；3.龍海建設(shè)集團(tuán)有限公司徐州分公司，江蘇 徐州 221116）

0 引言

樹根樁主要是通過深埋的方式，固定建筑物的地基，并且增加建筑物地基的承載能力，因此在建筑物需要增加層高的時候，一般會對建筑物的地基進(jìn)行樹立樹根樁操作。這樣就可以對建筑物的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，滿足、保障人民群眾的日常生產(chǎn)、工作與生活，因此樹根樁在建筑物增程過程中起到非常重要的固定作用，同時也能夠減少建筑物拆除再建設(shè)資金的投入，是環(huán)保節(jié)約的建筑行為。

1 樹根樁的應(yīng)用范圍

樹根樁的應(yīng)用范圍是非常廣泛的，一般應(yīng)用于大型工業(yè)抗交替荷載設(shè)備基礎(chǔ)以及高聳建筑物的交替荷載基礎(chǔ)等。如果現(xiàn)存的建筑物的基礎(chǔ)出現(xiàn)分布式下降，或者需要加層改造建設(shè)時，需要樹根樁對其余的建筑部分進(jìn)行承載，簡而言之，樹根樁的應(yīng)用就是為了承載建筑物的分量，并加固建筑物的基礎(chǔ)。比如我國現(xiàn)有的一些年數(shù)過長小區(qū)由于年久失修，甚至由于土質(zhì)松動，造成某些樓房乃至居民區(qū)出現(xiàn)坍塌或者下沉的現(xiàn)象。因此，在這種建筑物上應(yīng)用樹根樁，可以有效的加固年久失修的小區(qū)或者樓房。使其存在的年限更加長遠(yuǎn)，這樣做一方面可以節(jié)省大量的建筑經(jīng)費(fèi)，而另一方面也可以避免人口遷徙所造成的社會問題。在結(jié)構(gòu)方面，由于樹根樁的施工比較簡單，并且在整個施工的過程中所造成的噪音以及對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的破壞是微乎其微的，因此如果在市區(qū)建設(shè)樹根樁，也可以得到當(dāng)?shù)鼐用竦恼J(rèn)可。

另外在建設(shè)樹根樁的時候，樹根樁的建設(shè)位置，對當(dāng)?shù)氐耐寥酪约八皇菦]有任何要求，樹根樁就可以建設(shè)在水位以上或以下，由于樹根樁整體結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土制成的，因此受水源侵襲的速率相對較慢，因此樹根樁的存在時間會相當(dāng)長。大概可以維持30年到50年左右，而每一根豎紋樁的建設(shè)成本不足35 萬元。一個老舊小區(qū)的樹根樁的樹冠狀，實(shí)際需要的數(shù)目大概在8 根左右，也就是說建設(shè)8 個樹根樁，那么老小區(qū)的使用壽命將會延長30年到50年，而8 個樹根樁的建設(shè)費(fèi)用為280 萬元。相比于建設(shè)新型小區(qū)動輒幾千萬的投資而言，280 萬元的投入是微乎其微的，因此樹根樁的建設(shè)利用場景十分廣泛[1-2]。

2 樹根樁的設(shè)計

2.1 樹根樁作為支撐樁時，它的承載力可以用下面幾個方法進(jìn)行檢測：

2.1.1 單樁荷載檢測

這個檢測方法主要是在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)一個樹根樁，然后用固定的測試儀對單樁進(jìn)行檢測，在檢測的過程中一定要注意水管樁的建設(shè)時間，比如樹根樁在建設(shè)一段時間之后，才可以進(jìn)行正常的壓力測試。這也是由于我國各個地區(qū)土壤的結(jié)構(gòu)情況不一樣，有些地方的土壤結(jié)構(gòu)相對緊實(shí)，而有些地方的土壤結(jié)構(gòu)相對松散，因此在建設(shè)樹根樁之初，不需要對其進(jìn)行壓力測試，在建設(shè)樹根樁一段時間之內(nèi)，由于樹冠狀下面的土壤變得愈發(fā)的緊實(shí)，這樣才能夠起到正常的測試作用，進(jìn)而進(jìn)一步檢測輸完樁的單樁承載能力。

2.1.2 參考同類工程資料

這一部分的檢測行為是通過數(shù)據(jù)分析的形式進(jìn)行檢測的，比如在全國各地都會建設(shè)不同類型的樹根樁，那么每一個樹根樁的承載能力范圍是有限的。只有找到數(shù)據(jù)信息與自身所見的輸文章的數(shù)據(jù)信息相匹配的輸文章，并且查找其承載能力，就可以大致預(yù)測自建的樹根樁承載能力大概在哪些范圍之內(nèi)，當(dāng)然通過這種方式查找能力是有一定的紕漏的，畢竟樹根樁的建設(shè)主體是鋼筋和水泥，而每個地方的鋼筋和水泥的質(zhì)量是有所區(qū)別的，即便是使用相同型號的鋼筋和水泥，但是由于不同生產(chǎn)廠家的原因這，也導(dǎo)致某些鋼筋水泥的質(zhì)量存在一定的瑕疵，因此這種通過參考同類工程資料查找樹根樁承載能力的方式是不全面的。但這種方式卻是一種普遍的統(tǒng)計輸管樁承載能力的方式，畢竟通過實(shí)際的檢測方式會造成一定的經(jīng)濟(jì)投入，而大多數(shù)的建筑商為減少投入，都會通過查找相關(guān)資料的方式證明自己的樹根樁的承載能力以及是否可以滿足使用需求。

2.1.3 按摩擦樁設(shè)計：

rkd：單個樹根樁承載能力的范圍。

up：單個樹根樁的周長。

qi：第1 層土壤的極限摩擦力。

li：第1 層土壤中樹根樁的長度。[3]

2.2 設(shè)計樹根樁，樁身強(qiáng)度的時候，通過樁身混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的檢測來檢查樹根樁的具體承載能力。具體情況應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：

ap：樹根樁的橫截面積。

fcuk：變成為35 厘米的混凝土樁身抗壓強(qiáng)度。樹根裝的裝飾混凝土的標(biāo)號不應(yīng)小于B28 級。

2.3 樹根樁應(yīng)該采用碎石骨料顆粒

顆粒的直徑應(yīng)該在35～45 毫米之間，顆粒的重量在30 克到85 克。這也是由于樹根樁在建設(shè)的過程中如果碎石骨料的顆粒直徑過大，那么會造成顆粒和粒粒質(zhì)點(diǎn)較大的縫隙，從而影響石紋狀的承載能力，如果豎紋狀骨料的顆粒直接過小，那么對于樹根樁的承載能力也會有所影響。樹根樁外圍的鋼筋外徑應(yīng)當(dāng)小于設(shè)計裝訂的35～85 毫米之間。所謂的鋼筋外徑，為了保證樹根樁的整體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生傾倒，另外鋼筋外徑也會對樹根樁起到一定的保護(hù)作用，比如在樹根樁建設(shè)的時候應(yīng)當(dāng)率先建設(shè)鋼筋外徑，由此才能對樹根樁進(jìn)行更好的定型。由于樹根樁大多數(shù)作為支撐樁，因此樹根樁的承載力是檢測樹根樁質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一，因此在建設(shè)樹根樁的時候，應(yīng)當(dāng)對樹根樁注入大量的水泥砂漿，水和水泥的配比大概在1：80 左右，而水泥和砂漿的配比大概在80：5 左右。同時在傾倒水泥砂漿的時候，也應(yīng)當(dāng)在水泥砂漿中加入適量的凝結(jié)劑以及堿水劑。這也是因為樹根樁在長期存在的過程中，一般會受到風(fēng)雨的侵襲，因此在水泥中加入這兩個添加劑，可以有效的延緩疏根樁受侵襲的速度，并且延長樹根樁的存在時間。[4]

3 具體工程的樹根樁設(shè)計

居民小區(qū)建立樹根樁支撐需要建立一座鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)的建筑物，該建筑物的結(jié)構(gòu)一般為三層，高度大概在15 米左右，占地面積不超過1000 平方米。總荷載量為4000 噸左右。建設(shè)石文莊的數(shù)量在30 個左右，其中25 噸作為基礎(chǔ)承重，5 根作為建筑物的固定成癥狀。條形基礎(chǔ)中最大的面積應(yīng)當(dāng)達(dá)到140 平方米，而最小的獨(dú)立基礎(chǔ)面積應(yīng)當(dāng)小于1.5 平方米。樹根樁的深度應(yīng)當(dāng)大于3.5 米，最淺深度應(yīng)當(dāng)在1 米左右。由于深度與固定程度成正比，因此樹根樁在建設(shè)過程中經(jīng)常會采用深埋的方式。對于樹根樁的核載量應(yīng)當(dāng)進(jìn)行精確的計算，經(jīng)過計算之后，總體數(shù)根樁的總核載量超過4000噸。由于居民小區(qū)的建設(shè)時間相對久遠(yuǎn)，目前為止已經(jīng)存在超過60年，因此居民小區(qū)的地基部分已經(jīng)基本凝固，承載能力已經(jīng)減弱為建設(shè)支出的60%左右。這些數(shù)據(jù)的獲取，均是通過測量儀器對對建筑地基材料的實(shí)際情況進(jìn)行測算的。[5]在經(jīng)過測算之后，才能確定建設(shè)樹根樁的數(shù)量。因此在樹根樁建設(shè)之前，就已經(jīng)確定施工樁的建設(shè)數(shù)量以及建設(shè)位置。同時在建設(shè)時，一定要注意地基是否出現(xiàn)不均勻沉降，為了避免使地基結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的開裂，因此在建設(shè)樹根樁之前，必須對地基進(jìn)行彌補(bǔ)處理，從而防止在深埋樹根樁的過程中，發(fā)生地基損壞的現(xiàn)象。

研究完整個建筑物建設(shè)圖紙之后，相關(guān)的研究人員需要對施工樁的深埋位置以及建筑材料等細(xì)節(jié)問題進(jìn)行討論，并制定相應(yīng)的樹立方案，在對相應(yīng)的方案做出對比之后，選擇最有利于承擔(dān)樓體結(jié)構(gòu)的施工狀深埋計劃，同時在施工中深埋的過程中，也應(yīng)當(dāng)確認(rèn)樹根樁的深埋時間以及沉淀時間，并且對今后的檢測步驟，乃至于質(zhì)量檢測步驟，均做出具體的時間規(guī)劃。這樣有利于減少整個工程的時間投入，同時能夠最大限度的節(jié)省建筑經(jīng)費(fèi)的投入。在深埋樹根樁之后，為了防止樹根樁發(fā)生變形，應(yīng)當(dāng)及時對樹根樁的整體結(jié)構(gòu)以及形狀進(jìn)行檢測，并在今后的5年之內(nèi)分時間段按時對樹根樁的具體形狀進(jìn)行檢測。

樹根樁建設(shè)的具體行動步驟如下：

3.1 放線布立裝位置

這一步驟主要是按照施工圖紙進(jìn)行測量，然后做上標(biāo)記，從而確定樹根樁的建設(shè)位置。10 分鐘的建設(shè)位置是非常有講究的，因為每個建筑物的情況是不一樣的，并且每個建筑物的地基情況也是不一樣的，因此樹根樁的建設(shè)位置的合理性，在一定程度上能夠決定樹根樁建設(shè)的有效性。簡而言之，樹根樁的建設(shè)位置正確則承載力相應(yīng)提升。建筑的穩(wěn)定性也逐步提高，如果樹根樁的建設(shè)位置錯誤，那么建筑物的穩(wěn)定性不會起到絲毫的改變。

3.2 成孔

這個步驟主要是按照之前所做的記號進(jìn)行打孔，基本操作是對準(zhǔn)孔位調(diào)整好鉆機(jī)的角度，對地面進(jìn)行深度鉆孔。鉆孔的深度一般是按照管樁深埋深度的150%鉆取的。因為樹根樁在深埋之前，需要對樹根樁深埋位置的土壤進(jìn)行夯實(shí)，也就是為樹根樁打地基，從而穩(wěn)定樹根樁的整體結(jié)構(gòu)。

3.3 清孔

這一步驟主要是向已經(jīng)鉆取的口內(nèi)進(jìn)行注水，并通過特定的工具清理鉆孔內(nèi)的空間。畢竟在鉆孔過程中會對周圍的土壤造成一定的松動，尤其是有一些碎土?xí)佋诳锥吹牡撞浚瑥亩斐煽锥矗撞康耐寥肋^于松軟，這樣在深埋樹根樁的時候，會影響樹根樁的穩(wěn)定性。

3.4 固定鉆孔

在鉆孔之后，并且對鉆孔清洗之后，由于鉆孔周圍的土壤會發(fā)生風(fēng)散，因此應(yīng)當(dāng)對鉆孔進(jìn)行固定，而傳統(tǒng)的固定方式，一般是通過鋼筋固定的方式。但是如今的固定方式卻比較先進(jìn)，是通過3D打印技術(shù)將相應(yīng)的材料進(jìn)行打印，而在此之前需要對孔內(nèi)的具體情況進(jìn)行拍照，通過3D打印機(jī)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，整理之后打出相應(yīng)的模具，這樣模具在放置入孔內(nèi)的時候會具有較強(qiáng)的切合性，并且對樹根樁的支撐力更強(qiáng)大，從而使樹根樁的保存時間適當(dāng)?shù)难娱L。另外通過3D打印技術(shù)所打印的支撐物，由于打印物質(zhì)的強(qiáng)度不同，因此應(yīng)當(dāng)選擇質(zhì)地較為強(qiáng)硬仿佛是能力比較強(qiáng)的硬塑料進(jìn)行打印。

3.5 吊入注漿管

試溫裝一般采用改裝過的 xx180 型地質(zhì)鉆機(jī)成孔。所以鉆孔完成之后，放入心形打印的樹根樁固定模子。在放入模子之后需要填入40～25 毫米的水泥，添加直徑在8 毫米到五毫米的碎石，這樣會對整個樹根樁的穩(wěn)定性進(jìn)行加固。

3.6 填骨料

這一步驟主要是將干凈的沙子和碎石填入到鉆孔之中，沙子和碎石的質(zhì)量不超過10 毫米，這意味著沙子和水泥之間的空隙會相對較少，因此能夠填入大量的砂子，這樣會給樹根樁較大的支撐能力。同時限定沙子和碎石的直徑，還有另外一個功能，那就是填入大量的沙子和碎石，可以壓實(shí)地基使樹狀根在深埋的過程中，深度不會發(fā)生變化。這樣能最大限度地發(fā)揮樹根樁的作用。

3.7 結(jié)果檢測

經(jīng)過樹根樁的加固之后，建筑物加層施工完畢后。如果沒有發(fā)生較大的下沉，或者部位的下沉深度小于20 毫米，那么就說明樹根樁的樹立比較成功。[5]

4 結(jié)語

總而言之，深埋樹根樁有利于對建筑物的地基進(jìn)行加固，同時還有利于延長建筑物的使用壽命。通過樹根樁的方式，對建筑物地基的承載能力進(jìn)行加固。這樣不僅有利于提高建筑物的穩(wěn)定性，同時也有利于保護(hù)建筑物內(nèi)人民群眾的生命財產(chǎn)安全，因此樹根樁在建筑物增層中，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。