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【摘 要】锚杆静力压桩法是近年来开发的一项地基加固新技术,在新建住宅楼基础工程中得到较为广泛的应用。本文结合工程实践,详细介绍了锚杆静压桩在建筑工程地基加固中的应用。
【关键词】锚杆;静压桩;质量;施工
1.工程地质条件
场地的《建发北湖苑三区岩土工程勘察报告》钻孔资料揭示的会所(售楼部)地基土层自上而下分9层:①层表土,下部见素填土,,主要由粘性土和建筑垃圾等组成的杂填土;②层粘土,厚度0.8~4.0m,黄褐色、可塑、湿,含大量铁锰氧化物,粘性重;③层粘土,厚度1.2~4.8m,褐灰色、软塑、饱和,含铁锰氧化物,粘性较重,切面光滑;④层粘土,厚度1.4~4.5m,褐黄色、可塑-硬塑,湿,含铁锰氧化物和高岭土;⑤层粉质粘土,厚度5.8~7.5m,灰褐色、软塑、湿,含铁锰氧化物,局部夹有螺壳;⑥层粘土,厚度0.8~4.7m,褐黄色、可塑、湿,含铁锰氧化物和高岭土少许;⑦层粘土,厚度1.7~11.1m,黄褐色、硬塑、湿,含铁锰氧化物和高岭土及少许铁锰结核;⑧层粘土夹碎石,厚度1.8~9.5m,黄色、硬塑-坚硬,含铁锰氧化物和少许高岭土;⑨层泥岩强风化,钻探揭露最大厚度3.9m,灰绿色、软质岩类强风化。
由于建发北湖苑会所工期较紧,主体结构地上两层、地下一层,含桩基工期仅为两个月,为确保施工按计划完成,经过多方案经济技术比选后,决定该部位沉管灌注桩取消,修改为锚杆静压桩,新修改的桩位和承台结构图如下所示:
桩位和承台修改图(虚线为原桩位及承台图)
2.锚杆静压桩设计
(1)选用200mm×200mm预制方桩,单桩承载力特征值为 310KN,极限值为620KN,桩身混凝土强度等级:C30,平均桩长18.5m,每根下送0.5m。桩数20根,桩头进入第○7层土中。
(2)承台留压桩孔形状为底板上口为250mm,底板下口为350mm的方形棱台,压桩锚杆选用¢25,长900m,在承台底板钢筋绑扎时放入,与底板焊接牢固,浇混凝土后埋入承台,表面露出200mm。
(3)桩头压入:桩顶标高高于基础底面50mm。
(4)桩帽梁采用2¢20mm钢筋交叉与锚杆相焊接,承台表面浇筑100mm厚C30膨胀混凝土,浇筑时间与压桩孔浇筑时间同步。
3.施工工艺流程及操作要点
3.1施工工艺流程
承台土方→浇承台混凝土垫层→弹承台基础线→绑底板钢筋→焊预留锚杆→支承台模板→固定压桩孔预留棱台模板→浇混凝土→养护→拆模→上部结构施工到第二层→安装反力架→吊桩段就位→进行试压→正式压桩→接桩→压到设计深度和要求压桩力→焊接交叉钢筋→清理孔壁→支模→浇注C30微膨胀混凝土→养护→拆模。
3.2操作要点
①压桩孔预留,预先按设计的尺寸,用木模板做成定型棱台,浇承台混凝土之前预埋,混凝土强度等级达到1.2MPa,即可拆承台侧模及留孔定型棱台模板,并湿水养护。
②待混凝土承台强度等级达到100%,上部主体结构施工到第二层时开始压桩施工,压桩架安装时要保持垂直,固定牢固,防止压桩时晃动。压桩时,要使千斤顶与桩段轴线保持垂直,并在一条直线上,不得偏压。可用水平尺或线锤对桩段进行垂直校正。
③当压桩力较大时,桩顶应垫3~4cm厚的麻袋,其上垫钢板再进行压桩,防止桩顶压碎。
④每压完一节桩,再吊上一段桩,桩间用硫磺胶泥连接。接桩前应检查插筋孔深度,接桩时应围好套箍,填塞缝隙,倒入硫磺胶泥,再将上节桩慢慢放下,接缝处要求浆液饱满,待硫磺胶泥冷却结硬后才可开始压桩。
⑤压桩施工应对称进行,防止基础受力不平衡而导致倾斜,压桩施工时不宜数台桩机同时在一个独立基础上施工。施工期间,压桩力总和不得超过既有建筑物的自重,以防止基础上抬造成结构的破坏,必要时可在上部结构堆载增加压重。
⑥压桩应连续进行,不得中途停顿,应一次到位。防止因间歇时间过长使压桩力骤增,造成桩压不下去或把桩头压碎等质量事故。如不得已必须中途停顿,桩尖应停留在软弱土层中,且停歇时间不宜超过24小时。
⑦采用硫磺胶泥接桩,上节桩就位后,应将插筋插入插筋孔,检查重合无误,间隙均匀后,将上节桩吊起10cm,装上硫磺胶泥夹箍,浇注硫磺胶泥,并立即将上节桩保持垂直放下,接头侧面应平整光滑,上下桩面应充分粘结,待接桩中的硫磺胶泥固化后,才能开始继续压桩施工。熬制硫磺胶泥的温度严格控制在140~145℃范围内,灌注时温度不得低于140℃。
⑧锚杆静压桩应压到设计深度和设计要求的压桩力,当桩顶未压到设计深度而已经满足压桩力要求,必须经设计单位同意后对外露桩头进行切除处理。
⑨封桩必须认真进行,砍去外露桩头,清除桩孔内的杂物,清洗孔壁,焊好交叉钢筋,湿润混凝土接触面,浇筑C30微膨胀早强混凝土并加以捣实,使桩与桩承台结合成整体,湿养护7天以上。
3.3压桩记录
本次施工按图纸要求及现场实际情况,共完成锚杆静压桩20根,平均桩长18.5m;每根桩向下送桩0.5m,总进尺380m,总桩长370m,总空孔10m。
4.材料与设备
(1)主要材料:静压预制桩、焊条、半成品硫磺胶泥、C30微膨胀早强混凝土等。
(2)主要设备:反力架、活动横梁、油压千斤顶、高压油泵、电动葫芦等部件,压桩力500kN,自行制造。
(3)配套设备:包括电焊机、切割机、空气压缩机、风钻、风镐、配制环氧树脂胶泥(砂浆)及熬制硫磺胶泥(砂浆)用的器具等。
5.质量控制
(1)施工前对成品桩做外观及强度检验,接桩用焊条或半成品硫磺胶泥要有产品合格证书,或送有关部门检验,压桩用压力表、锚杆规格及质量也应进行检查(压力表应校准)。硫磺胶泥半成品应每100kg做一组试验(3件),进行强度试验。
(2)压桩过程中应检查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度,看是否达到了预期设计的目标。对承受反力的结构(对锚杆静压桩)应加强观测。
(3)施工结束时,应做桩体质量检验。
6.实施效果
在拟建西南角静压桩未施工前,先根据修改图纸按天然地基进行常规施工,其方法和一般建筑物相同。待上部结构施工到第二层、底层模板拆除后,开始实施锚杆桩。把建筑物轴线引到施工区域外,把坐标点和水准点引到现场,并均加以保护。在施工过程和后期沉降的观测中,以此為基础测量。经检测和沉降观察,结果表明:该处与观测点沉降稳定,无较大差异,房屋竣工2年后未见因沉降差异而产生裂缝。局部用锚杆静压桩进行处理,完全满足设计及使用功能要求。
7.技术经济效益分析
(1)对比使用其它传统方法施工,采用锚杆静压桩,可以使基础桩基和建筑物主体结构同步施工,不影响上部主体结构的正常施工,节约了总体工期。
(2)采用锚杆静压桩施工,有效利用建筑物自重作为压载,节约了机械压桩设备成本。
(3)质量可靠,桩承载力有保证。压桩的过程实际也是检测的过程,通过压力表直观反映了桩身承载力,有效地保证了桩基质量。
(4)锚杆静压桩施工对比人工挖孔桩,是挖孔桩造价的2/5,不仅经济而且安全可靠。
(5)施工时没有振动、无噪音,设备简单,操作方便,移动灵活,安全环保。
【关键词】锚杆;静压桩;质量;施工
1.工程地质条件
场地的《建发北湖苑三区岩土工程勘察报告》钻孔资料揭示的会所(售楼部)地基土层自上而下分9层:①层表土,下部见素填土,,主要由粘性土和建筑垃圾等组成的杂填土;②层粘土,厚度0.8~4.0m,黄褐色、可塑、湿,含大量铁锰氧化物,粘性重;③层粘土,厚度1.2~4.8m,褐灰色、软塑、饱和,含铁锰氧化物,粘性较重,切面光滑;④层粘土,厚度1.4~4.5m,褐黄色、可塑-硬塑,湿,含铁锰氧化物和高岭土;⑤层粉质粘土,厚度5.8~7.5m,灰褐色、软塑、湿,含铁锰氧化物,局部夹有螺壳;⑥层粘土,厚度0.8~4.7m,褐黄色、可塑、湿,含铁锰氧化物和高岭土少许;⑦层粘土,厚度1.7~11.1m,黄褐色、硬塑、湿,含铁锰氧化物和高岭土及少许铁锰结核;⑧层粘土夹碎石,厚度1.8~9.5m,黄色、硬塑-坚硬,含铁锰氧化物和少许高岭土;⑨层泥岩强风化,钻探揭露最大厚度3.9m,灰绿色、软质岩类强风化。
由于建发北湖苑会所工期较紧,主体结构地上两层、地下一层,含桩基工期仅为两个月,为确保施工按计划完成,经过多方案经济技术比选后,决定该部位沉管灌注桩取消,修改为锚杆静压桩,新修改的桩位和承台结构图如下所示:
桩位和承台修改图(虚线为原桩位及承台图)
2.锚杆静压桩设计
(1)选用200mm×200mm预制方桩,单桩承载力特征值为 310KN,极限值为620KN,桩身混凝土强度等级:C30,平均桩长18.5m,每根下送0.5m。桩数20根,桩头进入第○7层土中。
(2)承台留压桩孔形状为底板上口为250mm,底板下口为350mm的方形棱台,压桩锚杆选用¢25,长900m,在承台底板钢筋绑扎时放入,与底板焊接牢固,浇混凝土后埋入承台,表面露出200mm。
(3)桩头压入:桩顶标高高于基础底面50mm。
(4)桩帽梁采用2¢20mm钢筋交叉与锚杆相焊接,承台表面浇筑100mm厚C30膨胀混凝土,浇筑时间与压桩孔浇筑时间同步。
3.施工工艺流程及操作要点
3.1施工工艺流程
承台土方→浇承台混凝土垫层→弹承台基础线→绑底板钢筋→焊预留锚杆→支承台模板→固定压桩孔预留棱台模板→浇混凝土→养护→拆模→上部结构施工到第二层→安装反力架→吊桩段就位→进行试压→正式压桩→接桩→压到设计深度和要求压桩力→焊接交叉钢筋→清理孔壁→支模→浇注C30微膨胀混凝土→养护→拆模。
3.2操作要点
①压桩孔预留,预先按设计的尺寸,用木模板做成定型棱台,浇承台混凝土之前预埋,混凝土强度等级达到1.2MPa,即可拆承台侧模及留孔定型棱台模板,并湿水养护。
②待混凝土承台强度等级达到100%,上部主体结构施工到第二层时开始压桩施工,压桩架安装时要保持垂直,固定牢固,防止压桩时晃动。压桩时,要使千斤顶与桩段轴线保持垂直,并在一条直线上,不得偏压。可用水平尺或线锤对桩段进行垂直校正。
③当压桩力较大时,桩顶应垫3~4cm厚的麻袋,其上垫钢板再进行压桩,防止桩顶压碎。
④每压完一节桩,再吊上一段桩,桩间用硫磺胶泥连接。接桩前应检查插筋孔深度,接桩时应围好套箍,填塞缝隙,倒入硫磺胶泥,再将上节桩慢慢放下,接缝处要求浆液饱满,待硫磺胶泥冷却结硬后才可开始压桩。
⑤压桩施工应对称进行,防止基础受力不平衡而导致倾斜,压桩施工时不宜数台桩机同时在一个独立基础上施工。施工期间,压桩力总和不得超过既有建筑物的自重,以防止基础上抬造成结构的破坏,必要时可在上部结构堆载增加压重。
⑥压桩应连续进行,不得中途停顿,应一次到位。防止因间歇时间过长使压桩力骤增,造成桩压不下去或把桩头压碎等质量事故。如不得已必须中途停顿,桩尖应停留在软弱土层中,且停歇时间不宜超过24小时。
⑦采用硫磺胶泥接桩,上节桩就位后,应将插筋插入插筋孔,检查重合无误,间隙均匀后,将上节桩吊起10cm,装上硫磺胶泥夹箍,浇注硫磺胶泥,并立即将上节桩保持垂直放下,接头侧面应平整光滑,上下桩面应充分粘结,待接桩中的硫磺胶泥固化后,才能开始继续压桩施工。熬制硫磺胶泥的温度严格控制在140~145℃范围内,灌注时温度不得低于140℃。
⑧锚杆静压桩应压到设计深度和设计要求的压桩力,当桩顶未压到设计深度而已经满足压桩力要求,必须经设计单位同意后对外露桩头进行切除处理。
⑨封桩必须认真进行,砍去外露桩头,清除桩孔内的杂物,清洗孔壁,焊好交叉钢筋,湿润混凝土接触面,浇筑C30微膨胀早强混凝土并加以捣实,使桩与桩承台结合成整体,湿养护7天以上。
3.3压桩记录
本次施工按图纸要求及现场实际情况,共完成锚杆静压桩20根,平均桩长18.5m;每根桩向下送桩0.5m,总进尺380m,总桩长370m,总空孔10m。
4.材料与设备
(1)主要材料:静压预制桩、焊条、半成品硫磺胶泥、C30微膨胀早强混凝土等。
(2)主要设备:反力架、活动横梁、油压千斤顶、高压油泵、电动葫芦等部件,压桩力500kN,自行制造。
(3)配套设备:包括电焊机、切割机、空气压缩机、风钻、风镐、配制环氧树脂胶泥(砂浆)及熬制硫磺胶泥(砂浆)用的器具等。
5.质量控制
(1)施工前对成品桩做外观及强度检验,接桩用焊条或半成品硫磺胶泥要有产品合格证书,或送有关部门检验,压桩用压力表、锚杆规格及质量也应进行检查(压力表应校准)。硫磺胶泥半成品应每100kg做一组试验(3件),进行强度试验。
(2)压桩过程中应检查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度,看是否达到了预期设计的目标。对承受反力的结构(对锚杆静压桩)应加强观测。
(3)施工结束时,应做桩体质量检验。
6.实施效果
在拟建西南角静压桩未施工前,先根据修改图纸按天然地基进行常规施工,其方法和一般建筑物相同。待上部结构施工到第二层、底层模板拆除后,开始实施锚杆桩。把建筑物轴线引到施工区域外,把坐标点和水准点引到现场,并均加以保护。在施工过程和后期沉降的观测中,以此為基础测量。经检测和沉降观察,结果表明:该处与观测点沉降稳定,无较大差异,房屋竣工2年后未见因沉降差异而产生裂缝。局部用锚杆静压桩进行处理,完全满足设计及使用功能要求。
7.技术经济效益分析
(1)对比使用其它传统方法施工,采用锚杆静压桩,可以使基础桩基和建筑物主体结构同步施工,不影响上部主体结构的正常施工,节约了总体工期。
(2)采用锚杆静压桩施工,有效利用建筑物自重作为压载,节约了机械压桩设备成本。
(3)质量可靠,桩承载力有保证。压桩的过程实际也是检测的过程,通过压力表直观反映了桩身承载力,有效地保证了桩基质量。
(4)锚杆静压桩施工对比人工挖孔桩,是挖孔桩造价的2/5,不仅经济而且安全可靠。
(5)施工时没有振动、无噪音,设备简单,操作方便,移动灵活,安全环保。