加固软地基建筑物基础的锚杆静压桩施工技术研究

白 竺

（北京都市霍普建筑设计有限公司，湖北 武汉 430000）

部分建筑物使用年限过长，没有进行有效地加固维护，容易受形变作用影响导致建筑物处于失稳状态，从而出现使用性能受限问题；另一方面，很多软土地基建筑物受土质变化的影响，会出现明显的不均匀沉降问题，导致建筑物倾斜开裂，甚至彻底损坏。为提高软土地基的承载力，降低建筑物负载，需要设计一种有效的软地基建筑物加固施工技术。

事实上，软土地基的厚度较深，整体含水量较高，具有良好的压缩性能，但强度不足，不满足部分大型建筑的施工要求，在施工过程中经常出现地基破坏[1]，建筑物移动等问题。锚杆静压桩是一种新型反力压桩，主要根据锚杆的锚固作用进行建筑物加固，降低建筑物的荷载，避免建筑物出现沉降、倾斜等问题[2]。锚杆静压桩施工使用的工具较简单，不会影响施工工期，而且施工灵活性较强，因此被广泛地应用在大多数软土地基施工中，但常规的锚杆静压桩软土地基加固施工技术的锚杆预埋过程复杂，易受膨胀钢筋砼桩帽形变作用影响，导致建筑物垂直沉降过高[3]，因此，需要设计一种全新的加固软地基建筑物基础的锚杆静压桩施工技术，降低锚杆预埋难度。

1 加固软地基建筑物基础的锚杆静压桩施工技术

1.1 凿压安装锚杆静压桩

在软地基的背景下[4-5]，为了解决由于膨胀钢筋砼桩帽形变作用，导致的建筑物垂直沉降过高问题，降低锚杆静压桩的预埋难度，该文使用荷载预留技术埋设静压通过桩[6]，使其与建筑的基础板有效连接。对需要进行荷载预留的静压桩进行表面清理和处理，确保桩身表面无油污、水泥疙瘩等杂物。然后安装导管，在静压桩上预留需要进行荷载预留的位置，即锚杆孔，安装直径适当的导管，并且将导管与静压桩的钢筋焊接牢固。通过导管注入高强度的浆液，使导管周围的土壤形成一个稳定的密实区域，同时也填充了导管和静压桩之间的缝隙。然后，在已经注浆的导管内进行钻孔，并且将钻孔内的泥沙、碎石等杂物清除干净，将预埋件通过导管放入钻孔内，并且使其与注浆区域紧密结合，确保预埋件与静压桩之间的连接牢固。需要注意的是在预留出安装桩孔中，添加反力架，从而将承台作为支架承载支座反力，增加建筑物的承载力。

凿压安装的锚杆静压桩的单桩纵向承载力需要预先进行计算，确保其低于桩体的自重[7]，除此之外，凿压的孔口需要比原始的桩截面长。凿压的锚杆静压桩必须贴近建筑墙体放置，桩身材料使用方形钢筋混凝土，保证其边长为200mm～300mm，每段静压桩都需要根据建筑高度及施工条件进行检查，计算桩内的主筋直径，确保桩身的强度满足锚杆静压桩凿压安装需求，此时的安装示意图如图1 所示。

图1 锚杆静压桩凿压安装示意图

由图1 可知，当静压桩桩身承受拉应力时，可以通过压桩孔进行焊接，使其符合基础承台的承载要求。除此之外，锚杆使用焊箍螺栓材料，其露出顶面的长度应小于120mm。

1.2 锚杆静压桩桩基托换加固

待锚杆静压桩凿压安装完毕后，需要进行桩基托换加固，锚杆静压桩桩基托换加固方法是一种常用的桩基加固方法，首先划分软土地基建筑物加固区域，在确定建筑物加固区域后，对需要加固的桩基进行预处理，包括清理表面杂物、削平不平整部分和修补裂缝等，确保加固区域清洁无杂物，并且在一定程度上消除软土地基建筑物存在的隐患。在预处理完成后，进行建筑物托换，通过千斤顶等辅助工具，将桩基逐渐托起，使其与静压桩进行紧密地结合，保证桩基与静压桩之间的力学联系。其次，根据坑外的地形变层关系调整基托阻力[8]，将静压桩的下端插入基岩中，解决建筑纵向沉降问题，此时需要计算桩基托的最大形变量δ，如公式（1）所示。

式中：M为静压桩长度，W为钢管柱外径，在均匀荷载作用下，锚杆静压桩的最大拉力也发生了变化，此时的静压桩抗弯强度q如公式（2）所示。

式中：f为侧面荷载，d为内径，D为柱身最大拉力，E为支梁宽度，根据上述计算的静压桩桩基托换参数[9]，可以设置一个基础沉降处理悬臂支架，将支架的两端与静压桩桩基固定，该支架结构如图2 所示。

图2 桩基托换静压桩支架

由图2 可知，使用上述的桩基托换支架可以有效地进行嵌固，连接静压桩桩顶，使建筑荷载均匀分布，从而减少建筑的形变量。除此之外，在桩基托换加固后，桩身的承载力得到了提高，避免加固桩基偏离原始位置，降低建筑施工的形变风险。需要注意的是在完成锚杆静压桩桩基托换加固后，需要进行桩基托换加固检查验收，严格按照检查验收规范制度，对加固后的桩基进行检查验收，保证加固效果达到预期要求。

2 实例分析

2.1 工程概况

X 研究区域属于大中型建筑工程，对该工程现场进行勘察可知大部分建筑筏板位于粉质黏土上，地基土的承载力偏低，为典型的软土地基工程，该研究区域地基的天然孔隙比低于1.5，由湖泊沉积而成，该建筑工程的软土具有3个特点，首先，软土的沉降量偏高，容易出现建筑持续沉降问题。其次，地基沉降速率快，现场勘查可知，该研究区域的日沉降量接近1mm，某些特殊天气下可达2mm，容易发生不均匀沉降。最后，研究区域地基的沉降时间较长，具有一定的流变特性，建筑不易达到稳定状态。在施工过程中，某工程的地基持力层不断压缩，地基土易发生剪切破坏，已经在不同程度上出现了建筑倾斜湿陷问题，研究区域的软土地基组成物理学性质见表1。

表1 地基软土物理学性质

由表1 可知，研究区域地基组成复杂，根据软土的物理学性质可以设置若干个施工沉降观测点，如图3 所示。

图3 研究区域沉降观测点

由图3 可知，根据上述设置的观测点，在施工过程中选择在沉降较高的一侧使用锚杆静压桩加固，根据建筑物的自重反力作用将锚杆插入地基中，使建筑物与锚杆成为一体，持续提供桩基反力。

在沉降观测的过程中，首先根据各个观测点的位置进行沉降速率分析，记录此时的沉降量与沉降差值，判断建筑物的倾斜状态，此时可以根据建筑物的荷载变化确定建筑物的形心与中心，设置10 个荷载计算区域，这些荷载计算区域的荷载重心值为184kN～507kN，力臂长度小于11.1m，待形心与重心计算完毕后即可分析后续的施工结果。

2.2 施工结果与讨论

为验证上述设计的加固软地基建筑物基础的锚杆静压桩施工技术的实际施工效果，该文根据软土地基建筑承载要求进行了施工效果分析，在软土地基建筑物加固施工完毕后选取某个中心加固点进行观察，锚桩反压施工效果如图4 所示。

图4 锚桩反压加固施工效果图

由图4 可知，各个锚桩反压加固施工点的承载力较高，利用千斤顶增加荷载可以提高基础底板的下拉力，有效地固定基础底板，避免建筑物出现垂直沉降，除此之外，上述锚桩反压点的支撑效果均较好，反力板与反力梁连接紧密，共同作用于筏板顶部，为了提高筏板的连接支撑承载力，该文在锚桩反压加固点还添加了混凝土垫块，确保了钢管桩的平衡性，降低了建筑物在软土地基的沉降深度。此时，锚杆静压桩两侧的支撑夹角为90°，处于稳定支撑状态，可以最大程度上加强了软土地基建筑施工的可靠性，为进一步判断各个封装钢筋连接点的纵向沉降，该文选取了PT500-SZY 沉降动态监测仪监测软土地基建筑加固各个施工点位的沉降变化情况。

PT500-SZY 沉降动态监测仪可以根据内部设置的储液罐页面变化准确地反映出软土地基的微小沉降，除此之外，该沉降动态监测仪主要使用连通器原理设置了若干个观测点，通过对比基准点与测量点高的高度变化来分析建筑物的纵向沉降，有效地提高了监测精度，符合该文的软土地基建筑加固施工效果分析需求，PT500-SZY 沉降动态监测仪的参数见表2。

表2 PT500-SZY 沉降动态监测仪参数

由表2 可知，PT500-SZY 沉降动态监测仪的性能良好，可以进行动态沉降监测，整体的沉降监测误差较低，符合施工结果分析需求，可以使用该沉降监测仪监测该文设计的软土地基建筑物锚杆静压桩加固施工技术施工后，各个封装钢筋连接点的纵向沉降位移，并将其与施工最高允许纵向沉降位移对比，锚杆静压桩加固施工效果见表3。

表3 锚杆静压桩加固施工结果

由表3 可知，使用该文设计的软土地基建筑物锚杆静压桩加固施工技术施工后，各个封装钢筋连接点的纵向沉降位移均低于施工最高允许纵向沉降位移，证明该文设计的软土地基建筑物锚杆静压桩加固施工技术的加固效果较好，加固可靠性较高，有一定的应用价值。

3 结语

综上所述，在城市建设与发展背景下，我国的建筑工程数量越来越多，受地质条件的影响，部分软土地基建筑的可靠性相对较差，易出现建筑倾斜，沉降等问题，不利于建筑的正常使用，锚杆静压桩施工可以降低建筑荷载力，提高建筑在软土地基的施工可靠性。因此，该文设计了一种软土地基建筑物锚杆静压桩加固施工技术，进行施工效果分析，结果表明，设计的软土地基建筑物锚杆静压桩加固施工技术的施工效果较好，加固可靠性较高，具有一定的应用价值，为软土地基建筑施工优化做出贡献。