極限壓力達(dá)700t的錨桿靜壓樁樁架設(shè)計(jì)與施工

1、極限壓力達(dá)700t的錨桿靜壓樁樁架設(shè)計(jì)與施工出處： 作者：陳望銀，戴標(biāo)兵 時(shí)間：2004年10.10 11點(diǎn)54分極限壓力達(dá)700t的錨桿靜壓樁樁架設(shè)計(jì)與施工 陳望銀，戴標(biāo)兵 （上海市第二建筑有限公司，200080） 摘要上海新世界綜合消費(fèi)圈補(bǔ)樁工程采用了靜力壓樁技術(shù)，設(shè)計(jì)要求補(bǔ)樁需穿透第層土進(jìn)入第層土，根據(jù)理論計(jì)算，樁極限壓力可達(dá)近700t。根據(jù)這一要求，施工單位依據(jù)工程特點(diǎn)設(shè)計(jì)了新型的拉、壓相結(jié)合的壓樁反力架，本文對(duì)此作了詳細(xì)闡述。 關(guān)鍵詞沉樁靜壓樁架錨固拉桿壓桿 錨桿靜壓樁是錨桿和靜力壓樁技術(shù)結(jié)合形成的一種樁基工藝，其組成的兩大部分為抗拔錨桿和靜壓樁。在錨桿靜壓樁的壓樁過程中，利用液壓設(shè)

2、備向樁施加一定的壓力，而通過錨桿將反力傳至已有的結(jié)構(gòu)，如此將樁壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高。它作為一種新的沉樁技術(shù)，已在地基加固、補(bǔ)樁、基礎(chǔ)托換、糾偏等方面充分發(fā)揮出其施工方便、環(huán)保、多快省、質(zhì)量有保證等特點(diǎn)。與其它沉樁技術(shù)相比，它具有施工時(shí)無振動(dòng)、無噪聲、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、移動(dòng)靈活、可在場(chǎng)地和空間狹窄的條件下施工等優(yōu)點(diǎn)。通常作法是：利用原基礎(chǔ)砼底板，通過錨桿靜壓樁的設(shè)備將樁在砼底板開孔處壓入地基土中，然后連接樁的頂部和基礎(chǔ)底板，形成整體后使新的樁參與原建筑物的基礎(chǔ)（地基）一起承受荷載。 上海地區(qū)的土質(zhì)屬于長(zhǎng)江三角洲沖積層，基本上是飽和的軟粘土層。在以往錨桿靜壓樁的施工實(shí)踐中，用于基礎(chǔ)托換和糾偏作用的靜壓樁

3、一般只進(jìn)入第層土，以第層土作為樁尖持力層。其反力樁架一般是在兩個(gè)立柱上方安裝反力梁，反力梁的下方設(shè)置千斤頂，立柱的下端通過錨桿與已有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)相連。這種傳統(tǒng)的反力裝置與基礎(chǔ)僅有兩個(gè)接觸面，承受的壓樁反力較小，因而壓樁深度小。 在上海新世界綜合消費(fèi)圈的補(bǔ)樁工程中，為了保證樁的承載力，設(shè)計(jì)要求將鋼管樁壓入第層土下56m，總長(zhǎng)度達(dá)到63m。根據(jù)理論計(jì)算，樁極限壓力可達(dá)近700t。穿透第層土、進(jìn)入第層土的錨桿靜壓樁目前在上海軟土地質(zhì)的條件下尚無記載。對(duì)于如此大噸位超長(zhǎng)的錨桿樁，必須對(duì)樁架進(jìn)行改進(jìn)。 1工程概況 上海新世界綜合消費(fèi)圈位于鳳陽(yáng)路和西藏路夾角處，由現(xiàn)新世界商城和原上海遠(yuǎn)東娛樂廣場(chǎng)組成。其中遠(yuǎn)東

4、娛樂廣場(chǎng)為一停建工程，其兩層地下室和兩層上部結(jié)構(gòu)已完成，現(xiàn)業(yè)主擬將兩幢大樓連接為一個(gè)整體。由于設(shè)計(jì)對(duì)該娛樂廣場(chǎng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)修改，其自身樁基承載力已不夠，除對(duì)大樓本身需進(jìn)行基礎(chǔ)托換加固處理外，還應(yīng)對(duì)其外擴(kuò)部分（兩樓連接區(qū)域）進(jìn)行補(bǔ)樁施工。由于連接區(qū)域西北角實(shí)際場(chǎng)地相當(dāng)狹小，此處設(shè)計(jì)了7根錨桿靜壓樁。錨桿靜壓樁樁材料為Q345鋼管，規(guī)格為478mm16mm，單節(jié)樁長(zhǎng)1.8m，樁距為22.5m，并采用種植在兩側(cè)結(jié)構(gòu)上的32mm鋼筋作為抗拔錨桿。其它區(qū)域施工條件尚可，設(shè)計(jì)采用了鉆孔灌注樁方案，此種沉樁工藝較為成熟，本文不作介紹。 7根錨桿樁位于兩樓之間西北角約4.6m寬、30m長(zhǎng)的狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，該補(bǔ)樁施工

5、區(qū)域鄰近有地鐵一號(hào)線隧道通過，并同時(shí)穿過新世界商城和原遠(yuǎn)東廣場(chǎng)娛樂城，兩隧道中心相距17.239m，最近離錨桿靜壓樁為4.1m，如圖1所示。 兩建筑物地下結(jié)構(gòu)最近處凈距僅為4m，上海新世界商城原地下圍護(hù)采用800mm厚、 20m深的地下連續(xù)墻；原遠(yuǎn)東廣場(chǎng)一側(cè)為2.4m厚的混凝土大底板。 錨桿樁區(qū)域斷面圖如圖2。 2施工方案確定 補(bǔ)樁所處區(qū)域空間相當(dāng)狹窄，且距離地鐵隧道最近僅為4.1m，在補(bǔ)樁施工過程中如何保護(hù)地鐵結(jié)構(gòu)安全、保證地鐵正常營(yíng)運(yùn)顯得尤為重要，為此，合理選擇樁型及施工工藝是關(guān)鍵。 根據(jù)以往樁基礎(chǔ)施工經(jīng)驗(yàn)，我們先后考慮了鉆孔灌注樁、靜壓預(yù)制砼樁以及錨桿靜壓樁三種方案。鉆孔灌注樁施工周期較

6、長(zhǎng)，容易出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，給地鐵隧道帶來安全隱患；靜壓預(yù)制砼樁擠土現(xiàn)象嚴(yán)重，而且現(xiàn)場(chǎng)條件不容許大型壓樁機(jī)械進(jìn)場(chǎng)；而錨桿靜壓樁施工具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、移動(dòng)靈活、可在場(chǎng)地和空間狹窄的條件下進(jìn)行施工等特點(diǎn)，在施工過程中由千斤頂根據(jù)入土深度逐段施于不同壓力，每一段都需要進(jìn)行焊接，壓樁的進(jìn)度相對(duì)緩慢，對(duì)土體影響較小，從而有利于對(duì)地鐵隧道的保護(hù)，因此成為西北角區(qū)域補(bǔ)樁方案的首選。 3樁架設(shè)計(jì)及其構(gòu)造 能承受600700t反力的樁架已不是傳統(tǒng)意義上的樁架，除了樁架本身的強(qiáng)度與剛度需滿足壓樁要求外，還必須增加與結(jié)構(gòu)的錨固點(diǎn)，將近700t的壓樁反力可靠傳遞到結(jié)構(gòu)之上。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)樁位在新世界商城地下圍護(hù)800mm

7、厚地下連續(xù)墻與原遠(yuǎn)東廣場(chǎng)2.4m厚大底板之間的特殊情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了拉、壓桿相結(jié)合的樁架形式。該壓樁施工時(shí)樁架與原結(jié)構(gòu)之間共有4個(gè)接觸點(diǎn)，每個(gè)接觸點(diǎn)種植10根32鋼筋作為錨桿，壓樁時(shí)的強(qiáng)大反力傳到兩邊的結(jié)構(gòu)上。樁架形式如圖3所示。 整個(gè)樁架構(gòu)造簡(jiǎn)單，受力合理，該樁架設(shè)計(jì)具有如下優(yōu)點(diǎn)。 1）充分利用該區(qū)域土方開挖后近3m的有效高度，樁架整體降低，移動(dòng)、定位更為方便。 2）采用壓桿和拉桿共同受力方式，有效分解集中荷載，受力更合理。 3）樁架采用單件組合形式，每單件重量不超過1.5t，便于安裝。 4）因原結(jié)構(gòu)不可避免存在誤差，拉桿和壓桿采用可調(diào)節(jié)形式，精確對(duì)中樁身。 5）采用手拉葫蘆形式降低了操作人員

8、勞動(dòng)強(qiáng)度。 6）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用機(jī)械開孔，銷具磨平、銑光，保證了安裝精度。 7）整個(gè)樁身構(gòu)造很好地解決了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的制約，滿足了施工需要。 樁架構(gòu)造如圖4所示。作用原理：千斤頂7施加壓力于鋼管樁1上，反力通過上梁8傳遞給兩側(cè)立柱5，再通過立柱傳遞給下梁9及拉桿2和壓桿3，這樣壓樁反力就由樁架兩側(cè)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承擔(dān)。樁架主要構(gòu)件所采用的材料：大梁400mm400mmH型鋼，立柱350mm150mm14mm方鋼，拉桿150mm20mm鋼板（兩片），壓桿250mm250mm14mm方鋼。 4施工方案及施工方法 施工工藝流程如圖5所示。4.1施工準(zhǔn)備 1）施工前，在一組鋼管錨桿樁的位置先挖去3.5m深的土，地墻

9、位置處挖至地墻內(nèi)側(cè)，另一側(cè)則進(jìn)行1：1放坡。 2）在暴露的兩側(cè)地下墻和底板內(nèi)側(cè)的上端及下端采用“喜力得”技術(shù)種植32mm鋼筋作為壓樁時(shí)的錨桿，并焊接鋼預(yù)埋件作為樁架底部鋼梁的支承點(diǎn)。預(yù)埋件詳圖以及樁架與埋件的連接方式分別見圖6、圖7所示。 3）根據(jù)樁架大樣圖現(xiàn)場(chǎng)拼裝樁架。由于樁架將承受約700t的上拔力，因此各部位連接件在確保牢固后才能進(jìn)行施工，同時(shí)檢查液壓系統(tǒng)元件接頭油管是否松動(dòng)、破損及各連接件是否漏油。 4）本工程每節(jié)樁長(zhǎng)為1.8m，鋼管樁加工及進(jìn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)施工順序及進(jìn)度配套并及時(shí)進(jìn)場(chǎng)，根據(jù)樁長(zhǎng)確定各規(guī)格長(zhǎng)度的數(shù)量。 5）鋼管樁進(jìn)場(chǎng)堆放場(chǎng)地要平整，堆放高度不宜太高（不超過3層），防止受壓變形

10、。鋼管樁兩側(cè)用楔塊塞牢，防止滑動(dòng)。 4.2壓樁施工 4.2.1準(zhǔn)備工作 1）壓樁前，會(huì)同監(jiān)理及工程有關(guān)人員認(rèn)真驗(yàn)收鋼管樁、錨筋的質(zhì)量以及壓樁的位置，并在兩側(cè)結(jié)構(gòu)上彈出樁位中心線，確保樁位正確。 2）壓樁架根據(jù)設(shè)計(jì)壓樁力進(jìn)行加工配試、驗(yàn)收，檢查各部件滿足壓樁要求，以適宜壓樁條件。檢查液壓系統(tǒng)元件接頭油管是否松動(dòng)、破損、漏油。 3）對(duì)壓樁的高壓油泵壓力表儀器進(jìn)行計(jì)量測(cè)試，計(jì)算是否符合要求及油泵的油箱是否有足夠的液壓油。 4）按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工用電的布置，檢查電源線的絕緣狀況，電源線必須進(jìn)漏電保護(hù)開關(guān)。 5）各部件連接完成后必須進(jìn)行試壓及安全檢查，待檢查無誤后方可正常進(jìn)行。 4.2.2流程介紹 1）樁架

11、安裝時(shí)應(yīng)均衡擰緊與錨桿的連接螺栓，保持平面內(nèi)外垂直，底座固定牢靠，防止樁架晃動(dòng)，在沉樁過程中隨時(shí)檢查并調(diào)整。 2）用葫蘆將樁段起吊就位扶直，套主樁帽使千斤頂與樁段軸線保證在一垂直線上，待檢查樁位正確、垂直度符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求時(shí)方可開始?jí)簶蹲鳂I(yè)。初施預(yù)壓力時(shí)力求輕壓，以保證樁的垂直度，當(dāng)發(fā)生傾斜時(shí)及時(shí)糾正或拔出重新就位。重復(fù)進(jìn)行壓樁和接樁。 3）接樁：下節(jié)樁應(yīng)在地坪面上冒高250mm300mm工作高度，安裝內(nèi)襯套，均勻?qū)ΨQ施焊、焊縫飽滿。 4）壓樁：每節(jié)樁長(zhǎng)1.8m，施工應(yīng)勻速、連續(xù)，每20cm為一次進(jìn)尺壓樁。嚴(yán)格控制壓樁垂直度，控制樁的入土深度，正確壓至樁的設(shè)計(jì)標(biāo)高（以標(biāo)高控制為依據(jù)）。 5）

12、壓樁時(shí)應(yīng)一次到位，否則會(huì)因停歇時(shí)間過長(zhǎng)使壓樁阻力增大，難以施工，如有特殊情況必須中途停歇，需將樁尖留在軟土中，且停歇時(shí)間不得超過24小時(shí)。 6）做好每根樁的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄，做到邊做邊記錄。 7）壓樁完、未澆砼之前，在樁孔頂加蓋鋼板以防雜物掉入孔內(nèi)，發(fā)生安全事故。 8）本次壓樁極限壓力需達(dá)近700t，根據(jù)壓力計(jì)算結(jié)果，在未壓至第7層土之前，僅需一只320T的千斤頂，而穿透第七層土?xí)r壓力值突增，需增加一只500t的千斤頂，兩只千斤頂一起工作，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 5實(shí)施效果及結(jié)論 本次補(bǔ)樁工程共7根錨桿靜壓樁，從2003年9月24日開始?jí)簶妒┕ぃ▓D8），于2003年11月1日結(jié)束施工。平均5天一根，整個(gè)施工過程中進(jìn)行全程監(jiān)控，并記錄鋼管樁入土深度與壓力之間的變化。從過程來看，穿透第層壓力峰值可達(dá)到620t，當(dāng)穿透第層進(jìn)入第層時(shí)，壓力急速降低，最小只有305t，根據(jù)樁的入土深度結(jié)合地質(zhì)報(bào)告，確信第層已穿透。當(dāng)樁入土深度達(dá)到54 m時(shí)，壓力值又開始增加，并逐節(jié)累積增加，入土速度開始減慢，平均2.5小時(shí)一節(jié)，反彈也開始增大，當(dāng)壓力值接近700t時(shí)，反力架的大梁開始出現(xiàn)彈