冯列
浙江卫泰建设有限公司
摘要：本文结合工程实践，分析了采用树根桩进行地基基础加固的处理方法。总结了树根桩进行地基基础加固设计施工的技术优点，实践证明该技术用于地基加固、托换等方面具有较高的实用价值，是值得推广的地基基础加固处理方法。
关键词：建筑；树根桩；基础加固；设计施工工艺
引言
软土地基上的建筑物，由于地基基础设计不良或受到浇注物的施工影响而产生一定的沉降倾斜、开裂变形甚至破坏，是屡见不鲜的。因此，为保证这些建筑物的安全使用，必须对它们进行地基加固。加固的方法很多，适用于不同的地质条件，在软土地基上加固的主要方法有灌浆加固法石灰桩法、静压桩法、基础补强法以及树根法。其中树根桩作为桩式托换的一种形式，因其独特的优点，在地基加固领域中显然具有广阔的应用前景。
一、树根桩的概念及施工要求
树根桩类似于小直径的钻孔灌注桩，直径通常为150~200mm，最大的300mm，桩长一般小于30m，根据受力状况可作成垂直桩，也可作为斜桩，在市政工程中树根桩可用作基坑围护结构，可用作侧向支护，保护地下管线和临近建筑物，又可作抗渗帷幕，防止出现流砂，作为一根桩，可以承受垂直荷载，增加地基的承载力，它是利用小型钻机按设计直径，钻进至设计深度，然后放入钢筋笼，同时放入灌浆管，注入水泥浆或水泥砂浆，结合碎石骨料成桩，树根桩可以根据需要，做成垂直的，也可以是倾斜的；可以是单根的，也可以是成束的；可以是端承桩，也可以是摩擦桩。
树根桩施工要求如下：桩位平面允许偏差正负200mm，直桩垂直度和斜桩倾斜度偏差均应按设计要求不得大于1%，可采用钻机成孔，穿过原基础混凝土，在土层中钻孔时宜采用清水或天然泥浆护壁。也可以套管，钢筋笼宜整根吊放。当分布吊放时，节间钢筋搭接焊缝长度双面焊不得小于5倍钢筋直径，单面焊不得小于10倍钢筋直径。注浆管应直插到孔底。需二次注浆的树根桩应插两根注浆管，施工时应缩短吊放和焊接时间。当采有碎石和细石填料时，填料应经清洗，投入量不应小于计算桩孔体积的0.9倍，填灌时应同时用注浆管注水清孔，注浆材料可采用水泥浆液、水泥砂浆或细石混凝土，当采用碎石填灌时，注浆应采用水泥浆，注浆施工时应采用间隔施工、间歇施工或增加速凝剂掺量等措施，以防止出现相邻桩冒浆和串孔现象，树根桩施工不应出现缩颈和塌孔。拔管后应立即在桩顶填充碎石，并在1~2m范围内补充注浆。
二、树根桩在建筑基础加固中的应用
2.1工程概况
某住宅建筑6#楼，为16层砖混结构，在建成投入使用2年后，发现部分墙体逐步产生裂缝，裂缝方向基本呈由西到东的斜向走向，个别部位亦有水平向裂缝和八字形裂缝，部分一楼住户反映门窗开启不灵活。检测公司对出现裂缝的主体结构进行了检测，分别采用回弹法检测圈梁及构造柱混凝土强度，对粘土砖进行现场取样在实验室进行抗压试验，利用砂浆强度检测仪检测砌体砂浆的强度。检测结果表明，混凝土强度、粘土砖强度及砂浆强度均满足设计要求，排除了上部主体结构强度不足导致墙体开裂的可能。考虑到一些门窗开启不灵活，估计是该宿舍楼的地基基础出现了问题。
根据地基基础设计资料显示，该工程基础部分持力层为淤泥质粉质粘土，原设计估算地基承载力设计值 f=150kPa，加固设计前重新进行了工程地质勘察工作，根据补勘报告综合分析，将地基土分为 5个土质层，1~4 层均为软弱土层，建筑物原基础地基持力层为第2层淤泥质粉质粘土，该层厚度1.50m～1.80m，局部进行了填砂换土处理。资料提供该层土的地基承载力设计值f为100kPa~120kPa，验收得出的基础基底压力设计值左右，而持力层的地基承载力设计值f为100kPa~130kPa，因此可见是由于部分地基强度不足而造成质量问题。
2.2 地基加固处理方案的确定
该建筑物地基加固处理的原则如下：保证在荷载作用下，地基沉降达到稳定，主体裂缝不再扩大；尽量减少建筑物的附加沉降；尽量减少工程造价。
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经反复研究，决定采用树根桩对本工程进行地基加固处理，其理由是：①使用小型钻机，施工所需场地小，操作方便，桩孔孔径小，对土体扰动较小，对地基和墙身几乎不产生任何应力，不改变原有建筑物的平衡状态，也不影响建筑物的正常使用；②施工时振动小、噪音小，在地基沉降未稳定的情况下也可施工，不会对既有建筑物的稳定和土层液化带来危害；③压力灌浆使桩的表面比较粗糙，与周围土体结合紧密，故单桩承载力比普通钻孔灌注桩高，相比之下也较为经济；④施工时桩机较轻便，整个场地可分几个工作面同时施工，可缩短处理时间。
2.3 加固的设计施工要点
2.3.1 树根桩设计
在此涉及树根桩用于上部结构的承托计算公式，根据《地基处理技术规范》规定：树根桩承载按摩擦桩设计，当桩尖进入硬土层且进行端部护径时，可计入桩端承载力，扩径长度应不小于 2.5倍桩径。承载力公式为：
Pai=（up/k）·∑qili+Apqp/k
而桩身强度按混凝土轴心抗压强度应满足 Pa/Ap≤250fcuk其中：fcuk为边长150mm×450mm×150mm 的混凝土立方体抗压强度标准值。根据《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123-2000），当无试验资料时，也可按国家现行标准《建筑地基基础设计规范》有关规定估算。确定桩径为 300mm，桩身混凝土强度为 C20。
2.3.2 树根桩施工
施工工艺流程为：定位→成孔→清空→吊放钢筋（笼）→填料→灌浆→拔管→填充碎石并补浆。
其中应该注意：①成孔时根据设计桩径、倾斜角度钻孔，用泥浆护壁；②桩内钢筋根据设计要求利用钢筋笼或钢筋，应为钢筋笼时，宜整根吊放，并绑上泥浆管，应为钢筋时，则可直接和泥浆管一起放入；③可先填入粗骨料后浇浆，也可直接灌入细石混凝土或水泥石浆，浇浆时，浆液应从孔底往上浇，浇浆材料一般用水泥浆，可一次浇浆或二次浇浆，用一次浇浆时最大压力不应低于1.5MPa，用二次浇浆时第二次应在首次浇的浆液初凝后方可进行，第二次浇浆压力为 2MPa~4MPa；浇浆时应用间隔或间歇施工，或掺入速凝剂，以防止出现相邻桩冒浆和串孔现象，同时保证桩不缩径；④拔管后应立即在桩顶填充碎石，并在 1m~2m范围内补充浇浆。
2.3.3 本工程设计和施工情况
根据上述设计与施工要求，确定该工程树根桩的桩径为300mm，桩身混凝土强度为 C20，配置钢筋笼，注浆水泥采用强度等级为 42.5 的普通硅酸盐水泥。本次工程的施工，各道工序的每一个施工环节，一直有施工技术人员跟班作业，严格监控以确保质量。
三、结论与展望
3.1 实施效果
施工完毕后，按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202- 2002）的要求，随机抽取了具有代表性的4根桩进行竖向静载试验，其结果表明符合设计要求。在施工前对整个住宅楼上设置了4个沉降观测点，定期观测地基变形情况，完成地基加固任务后，对墙体表面进行了填缝处理，进行了为期1 年的跟踪观测，未发现建筑物有斜、裂、漏、沉等情况，表明所选取方案是合适的，符合本工程结构特点和地质情况的要求。
3.2 展望
树根桩作为浅基坑围护技措施术是可行的，地表沉降小，桩顶位移小，引起临邻近建筑物沉降变形在允许范围内，现场施工监测、指导基坑开挖和围护是必不可少的施工技术手段，树根桩作为浅基坑围护，相对其它施工技术措施较经济、噪音少，对周围环境干扰少。虽然树根桩因其特殊的优点而广泛用于工程，但终因其使用的年份不长，有关它的实践和理论尚不深入，其设计理论还不成熟，所以在实际工程中应具体对待，认真分析。
参考文献：
[1]GB50007-2002，建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2]王辉，陈剑平，阙金声.树根桩在基础加固中的设计与应用研究[S].岩土力学，2006（S2）.
[3]赵志忠.试论树根桩法在建筑施工加固中的应用[S].中国科技财富，2010（6）.
论文作者:冯列
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/6
标签：树根论文; 地基论文; 钢筋论文; 建筑物论文; 强度论文; 混凝土论文; 碎石论文; 《防护工程》2018年第25期论文;