锚杆静压桩概念性基础托换加固的应用

石亚斌

(上海锦沧文华大酒店有限公司，上海 200040)

1 项目概况

上海某开发项目设计-4层地下室，地下室开挖深度-16.5 m，地下室总建筑面积22 000 m2，基坑围护设计为35 m深1.0 m厚地下连续墙。在拟建地下室南侧有一栋建于20世纪90年代初的7层砖混居民楼，距离基坑开挖边线仅5.2 m。在开发项目正式开工前拟对该居民楼采取预加固处理措施。

2 拟加固楼房状况

该居民楼东西长40.6 m(沿地下室基坑长度)、南北宽15.5 m，为天然地基条形基础，基础宽度1.5 m～3.0 m，埋深-1.0 m，楼内居住80余户居民。经对居民楼质量检测，楼体整体向北倾斜(向基坑侧)，倾斜率3.5‰，因房屋建造年代较久，内外墙体有少量不规则裂缝，房屋的建筑功能、结构体系和安全性等均满足正常使用要求。

3 加固难点

1)由于开发项目位于市中心，施工场地非常狭小，受场地条件限制无法从拟开发项目一侧进出对居民楼实施加固，仅能从居民小区大门进出对该居民楼实施加固。该居民楼周围巷道非常狭窄，无法满足车辆和大型设备进场。

2)该居民楼内住户较多，部分居民与开发单位之间存在较为紧张的关系，如加固措施选择不当对建筑物产生损坏会造成较大的社会影响。

3)经街道、居委多方面协调后，居民仅同意在楼外围采取加固措施，不得进入楼内加固。

4)分析勘察资料，该居民楼地基土以饱和软弱粘性土为主，今后基坑开挖土体扰动后具有很强的流变及触变性，对控制建筑物变形较为不利。

5)根据项目开发设计保护等级、房屋检测报告及基坑周边建(构)筑物的保护要求，加固方案需按容许新增最大沉降差20 mm进行控制。

4 概念性基础托换加固思路

1)由于场地狭小无法采用大型加固设备方案，同时考虑居民仅同意在建筑外围采取加固措施要求。经充分调研和论证后，决定采用较适合上海软土地质且对天然地基建筑有较好加固效果、加固设备可人工搬运的锚杆静压桩工艺对该楼的外圈条形基础进行适当补桩的概念性基础托换加固方案。

2)加固全程不入户，采用锚杆静压桩对外围基础进行适当数量的补桩措施，补桩后桩与天然地基共同承担上部荷载，同时桩可起到控制居民楼沉降及差异沉降作用，使加固后的房屋能够整体均匀下沉，并有效控制其产生较大沉降。

3)通过采取锚杆静压桩适当补桩进行概念性托换后，使该居民楼基础压缩层转移到基坑开挖面(坑底标高-16.5 m)以下较好的土层上，减少基坑开挖时产生土体扰动对其影响。

4)根据该居民楼与基坑的距离远近，采取邻近基坑侧布桩密，远离基坑侧布桩疏，这种“近密远疏”的原则，对近基坑侧的建筑物下土体产生“遮帘”效应，减少土体的扰动。

5 加固方案设计

1)加固设计采用锚杆静压钢管桩，钢管桩Q235B螺纹焊缝钢管，钢管φ219(外径)壁厚8 mm。以第⑤1-2为桩基持力层，设计桩长31 m，单节桩按1.5 m～2.5 m控制，单桩竖向极限承载力标准值取760 kN，单桩竖向承载力设计值取380 kN。压桩采用桩长控制为主，压桩反力作为参考，若沉桩动力大于900 kN，且桩端进入持力层不小于1 m，经设计及监理单位确认后，可停止压桩，进行截桩处理。

2)设计补桩原则：a.根据建筑物距基坑的距离远近以“近密远疏”的原则确定补桩疏密;b.根据建筑荷载情况进行补桩设计;c.补桩位置尽量靠近建筑物墙、柱位置。

3)根据以上原则，经设计计算共需对居民楼外圈基础补φ219钢管桩46根。

6 加固方案实施

6.1 加固流程

1)确定施工范围，对原有建筑物进行复测;

2)埋设沉降观测点，进行初始观测;

3)对布桩区域进行探查和开挖，避开地下管线，根据设计要求确定桩位;

4)对原条形基础压桩孔进行开孔;

5)在原基础上埋设锚杆;

6)沉桩施工钢管桩并填芯;

7)采用无收缩C60灌浆料或C35混凝土进行第一次封桩;

8)浇筑基础梁使新增桩连成整体;

9)基础梁达到一定强度后进行回填，并进行场地恢复(见图1)。

6.2 关键点和质量要求

1)在原基础上采用开孔机开设锚杆孔，采用无收缩C60灌浆料植入锚杆、每根桩布置6Ф25钢筋作为锚杆，借助上部建筑结构自重作为压桩反力系统;

2)在原有基础上采用钻机开孔，形成上口为φ300、下口为φ350倒锥形的桩孔;

3)第一次封桩采用无收缩C60灌浆料封桩，第二次封桩基础梁采用C35混凝土浇筑并养护14 d;

4)压桩时桩段的垂直度偏差不得超过0.5%桩段长,压桩时要确保压桩架垂直，上下接桩的中心线偏差不得大于2 mm,且不得偏心加压;

5)压桩过程中桩顶应垫钢板，防止桩顶局部破坏，压桩施工一次到位，中间不得停歇;

6)桩位允许偏差为20 mm，桩顶标高允许偏差为0 mm～+50 mm;

7)接桩时应使上下桩段保持垂直，下节钢管桩外侧预焊钢套管，连接就位后焊接上节钢管桩与钢套管连接，钢套管与钢管桩之间需满焊。

7 加固监测

1)基础加固前，需埋设沉降观测点。

2)锚杆静压钢管桩施工期间应加强房屋结构观测。

3)加固期间沉降观测频率1次/d。

4)基坑围护和开挖施工阶段，建筑变形跟踪监测和检测工作根据基坑围护设计和有关规范标准要求执行。

5)基坑围护和开挖施工时，根据沉降观测结果调整施工速率，做到信息化施工。

6)报警值：沉降速率大于1 mm/d或累计沉降量达20 mm，及时通知设计单位，查明原因方可进一步施工。

8 概念性基础托换加固取得的效果

1)经监测数据分析，压桩施工完成后拖带沉降平均值为6 mm，封桩完成后拖带沉降增量平均值为11.3 mm，封桩30 d后沉降量收敛稳定，完成拖带沉降。

2)加固施工阶段前期产生一定拖带沉降，后期沉降相对平稳，说明钢管桩开始发挥作用。

3)该居民楼加固施工完成1.5个月后，紧临开发项目的基坑围护工程正式开始施工。施工全过程跟踪监测，从开发项目的基坑围护施工、基坑开挖施工至地下室结构施工全部完成共计12个月时间，该居民楼监测数据显示，累计最大沉降值仅7 mm、最大差异沉降值仅4 mm，建筑外观无新增裂缝出现。继续持续1年的跟踪监测，该居民楼监测数据无明显变化。该居民楼采用锚杆静压桩概念性基础托换加固取得良好的效果。

9 结语

1)深基坑开挖施工对邻近建筑物产生影响是不可避免的，通过对类似建筑物采用锚杆静压桩概念性基础托换加固方法，使建筑物荷载由桩基与天然地基共同承担，并通过桩将建筑物基础压缩层转移到基坑开挖面以下较好的土层上，减少基坑开挖时产生土体扰动对建筑物造成影响。

2)根据建筑物与基坑的距离远近，采取邻近基坑侧布桩密，远离基坑侧布桩疏的“近密远疏”的原则，对近基坑侧的建筑物下土体产生“遮帘”效应，有效阻挡土体产生扰动，从而对建筑物起到保护作用。

3)对建筑物外围基础采取锚杆静压桩概念性托换加固的方法，可避免对拟加固建筑内人员居住和生活造成影响，较大降低了工程开发建设成本。非常适合软土地区在城市狭小环境的类似建筑物基础加固。