结合实例探讨桩基工程的问题及加固处理

杨春 李琼

摘 要：本文分析了桩基事故原因和事故处理的可选方案进行了分析比较。结果表明，锚杆静压桩在处理此类地基问题上具有优势。最后，总结了锚杆静压桩在加固设计和施工中的一些要点，为类似桩基事故处理提供了一些有意义的参考。

关键词：桩基；锚杆静压桩；加固

1、工程概况

云南省某市一栋12层建筑总高度为35.95 m，建筑面积为8288.9m2。结构形式为现浇钢筋混凝土框架一剪力墙结构，最大柱网尺寸为5.8mx6.6m。抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，地震分组为第一组。抗震设防类别为丙类；基本风压按50年重现期取值为0.30 kN／m2，地面粗糙度为C类；基本雪压为0.40kN／m2。根据当地勘察单位提供的岩土工程勘察报告，工程场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为Ⅱ类。

①杂填土层，平均厚度为2.33m,Es=3.0MPa,愁欀=70kPa，摩阻力特征值qsia=1OkPa；②粉质粘土层，平均厚度为3.O1m，Es=4.2MPa, 愁欀=90kPa，qsia=16kPa；③ 淤泥质粉质粘土、粉土及粉砂土层，平均厚度为7.61m，Es=3.3MPa,愁欀=70kPa，qsia=10kPa；④ 细砂层,平均厚度为8.75m，E,=14.0MPa, 愁欀=160kPa，qsia=20kPa，端阻力特征值qpa=1900kPa；⑤1圆砾层，平均厚度为9.93m，Es=31.0MPa, 愁欀=320kPa，qsia=58kPa，qpa=3000kPa；⑤2卵石层，未揭穿，Es=53.0MPa,渁欀=8ookPa。

桩基设计采用了500的预应力混凝土管桩，桩位布置如图1所示，以⑤1为持力层，参考桩长约20m，单桩承载力特征值取1600kN。桩基实际施工过程中，施工方贪图价格便宜，简单地将设计图中的桩型改为了复合载体夯扩桩，后被发现并要求停止施工和进行桩基现状论证。根据现场施工记录、已完工桩的桩位图和早期试验桩的检测报告情况，发现实际桩长为12m，夯扩端在④细砂层，桩身为400的预应力混凝土管桩，采用了洛阳铲施工先冲孔再沉桩的施工工艺，桩间距未变。针对这种实际情况，为了对该桩型及上述施工工艺下， 桩的承载能力作一个准确的评估，且为保证工程的可靠度，要求增加桩的检测数量。具体为对桩进行100％低应变动测检测。再依据地勘报告、桩长和夯扩投料及三击贯入度情况。增加处于较不利情况下的三根桩作为静载检测桩。低应变检测结果均为I类桩，而从三根桩的静载检测报告来看：一根桩静载试验结果承载力满足设计要求。其余两根桩的静载试验结果P-s曲线中拐点处承载力分别为2800，2400kN，其设计承载力只有1400，1200kN。最差的比设计桩基承载力少了25％，不满足设计要求。

2、桩基事故原因分析

通过对现场施工记录、材料记录、已完工桩的桩位图和试桩报告、检测报告进行分析后认为，桩自身的施工质量存在问题的可能性不大，桩基事故的主要原因是改变桩基设计失误，造成桩基承载力偏低。具体原因主要有以下几点。

(1)桩型选择失误。地基自③层饱和淤泥质粉质粘土层以下富含承压水，依据《载体桩设计规程》第3.0.7条的规定．桩身不应进入有承压水的土层中，因而复合载体夯扩桩不应作为备选的桩型而采用。此外复合载体夯扩桩在该地区无施工经验，缺乏相应的试验数据作保证，照搬其他地方的经验显得较为盲目。

(2)复合载体夯扩桩由于受施工操作、地层含水率、投料量、投料成分等的影响，夯扩头的密实度和影响土体的范围等具有较大的离散性(图2)。

(3)实际桩长为12m，桩进入细砂层2m左右，持力层选择不合理，引桩孔直径大于管桩直径，挤土效应几乎不存在，桩的侧阻力未充分发挥。

(4)桩间距小于规范要求，夯扩头间是否存在应力叠加而需对桩的承载能力折减，有待更深入的研究。

(5)桩端红砖碎块强度低，易压成粉末，而干硬性混凝土的厚度不易控制，管桩与扩大头的接合处难以共同工作，桩的端阻力亦受到一定的限制。

3、地基加固方案比较

3．1 注浆加固

在桩周土主要为饱和粘土情况下，注浆提高桩承载能力的程度有限，且注浆效果不好掌握，实际注浆效果需经过现场试验确定，故不具有可操作性而被舍弃。

3．2 补桩方案

考虑到每根桩须补充承载能力400kN，经分析比较采用锚杆静压桩方案(表1)。锚杆静压桩是用锚固于原基础中的锚杆提供的反力实施压桩，压人桩一般为小截面桩。主要用于基础加固处理。其优点有：锚杆静压桩在该地区有成功的施工经验；锚杆静压桩的施工不影响工期；压桩施工可在狭小的空间进行压桩作业，适用于大型机具无法进入的工程；其传荷过程和受力性能明确；施工简便，质量可靠，施工中无噪声和环境污染问题。

4、加固设计与施工

加固设计采用锚杆静压桩补桩．锚杆静压桩和原有的复合载体夯扩桩组成了一种复合桩基。由这种复合桩基共同承担上部结构荷载。

4．1 锚杆静压桩加固设计

4．1．1 设计方案

加固方案选用截面为250mmx250mm的锚杆桩，桩身混凝土强度等级为C40，桩端持力层进入④细砂层，单桩承载力特征值为500kN，以压桩力为主、桩长为辅控制，桩长估计约15m。锚杆静压桩在原有桩周围以对称、均衡布置为原则，两桩承台补2根静压锚杆桩，三桩承台补2或3根静压锚杆桩，筒体下补24根静压锚杆桩，各承台相应加大(图3)。在进行基础施工时应先加大承台，预留孔洞和锚杆，待主体结构施工到6层时，开始压桩。施工过程中要求严密监测结构的沉降情况，若发现异常，应立即停工处理。

(a】两桩承台补2锚桩；(b)三桩承台补2锚桩；

(c)四桩承台补3锚桩；(d)核心筒承台补24锚桩

4．1．2 计算分析

承载力计算分析结果如表2所示。在实际设计计算过程中，建筑平面东西山墙处无须补桩即可满足承载力要求。

沉降计算在这种情况下较为复杂，计算起来有一定的困难。但考虑到场地内土层沿深度分布起伏不大、上部结构重量分布均匀、整体刚度较大且承台间均设有连系梁，故通过在施工和使用阶段初期加强沉降观测来控制。

4．1．3 复合桩基的承台设计

复合桩基的各承台平面如图3所示。承台设计除须满足抗弯、抗冲切、抗剪承载力要求以及一般承台的构造要求外。还须预留锚杆静压桩施工的压桩孔和锚杆。压桩孔采用截面为350mmx350mm的孔，锚杆则采用4根M32螺栓。材质为Q345。锚杆长度要满足承台内锚固深度和反力架锚接的要求(即大于35d+150mm)

4．2 压桩施工

4．2．1 工艺流程及注意要点

施工工艺流程：准备工作---清理承台表面杂物。露出压桩孔和锚杆---安装压桩架---压桩---接桩---压桩到设计要求---锚杆桩检测----封桩。

(1)接桩：施工中预制桩的接桩段由操作空间、压桩架高度决定，尽量做得长些；施工中接桩段采用1.52.0m长；桩段之间采用硫磺胶泥接桩，带桩尖。

(2)锚杆静压桩检测：锚杆桩要求进行静载荷试验，试桩数量不少于3根，试验桩桩位根据上部结构受荷情况与施工记录等随机选取，加载设备可用锚杆压桩机进行。

4．2．2 实际施工中的问题及解决方法

(1)由于压桩的局部偏心和接头表面不平整。压桩中桩头易碎。施工中采用在桩顶垫3O～40mm厚硬木，再套上钢桩帽后压桩。此外，考虑到桩长为15m，压桩后土壤固结会提高锚杆桩受压承载力。故略微降低了压桩力，按900kN控制。

(2)局部操作空间不够。电梯入口处锚杆桩操作空间约1.4m，现场操作困难。经对上部阻碍的梁分析认为，非主要传力途径上的构件可采用凿除局部梁、保留钢筋、待桩施工后恢复的办法解决。实际施工过程中的步骤为：先对上部梁做好支撑，再凿除部分梁段，压桩施工，最后加强并恢复该梁。

5、结语

工程竣工后。从数次沉降观测的数据和现场检查来看，无不均匀沉降和局部开裂等情况发生，使用正常。总结经验有如下几点：(1)建筑工程应严格按设计图纸施工．禁止任何单位自作主张予以修改，提高工程建设管理的严肃性和科学性；(2)桩基选型应注重当地经验，若没有相应桩型的施工经验时，应加强施工过程监控和桩基检测；(3)采用复合桩基方式加固桩基时，宜采用大桩和小桩相互补充，其效果较好；(4)在桩基加固施工过程中。应根据现场情况不断地调整设计施工方案。以利于工程顺利进行和确保工程质量。邸作述和刘祖德两位总工程师在工程事故分析和处理过程中给予了很多指导和帮助，在此一并表示感谢。

参考文献：

[1]JGJ／T 135—2007，载体桩设计规程[S]．

[2]钱大行 犁，于建林．锚杆静压桩托换技术在综合纠偏中的应用咖．建筑技术，2004，35(6)：461--462．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。