摘要：介绍树根桩的特点以及基本施工工艺，阐述树根桩在已有建筑物加固改造中的应用，探讨树根桩技术的新发展，对建筑物的改造和加固具有一定的参考价值。
关键词：基础加固；树根桩；技术应用
1树根桩技术简介树根桩是一种小型的钻孔灌注桩，通常的直径是13~30cm，桩长5~25m。它是利用小型钻机迸行钻孔，然后放入钢筋笼或型钢，注入水泥砂浆或混凝土，结合碎石骨料成桩，桩可以是垂直的或侧斜的，可以是单根的或成束的，可以是端承桩或摩擦桩。它具有施工用场地小，噪音和振动小，操作方便，安全可靠，可以在各类土中成孔制桩等特点，特别是对于场地狭窄，净空低矮的工程现场，其优点尤为突出。目前国外广泛应用于地基加固和托换工程中。
1.1树根桩的应用范围
(1)建筑物需要加层(或上部增加荷载)，地基和基础承载力不足时;(2)由于地质勘察、设计和施工原因，建筑物建成后，发生不均匀沉降;(3)由于市政工程，如地铁或隧道通过建筑物下面地基土层时，为防止建筑物的不均匀沉降;(4)古建筑的地基基础加固;(5)对岩石和土体边坡稳定加固等。
1.2树根桩托换的优点
(1)所需施工场地较小，一般平面尺寸0.6m×1.8m，净空高度2.2m就能施工;(2)施工时噪音小，振动小，对已损坏需托换的建筑物比较安全;(3)所有操作都可在地面上进行，比较方便;(4)压力灌浆使树根桩与地基土紧密结合，桩和承台联结成一整体;(5)桩径很小，因而施工对承台和地基土几乎不产生扰动;(6)可在各种类型的土中制作树根桩。
1.3树根桩采用的碎石骨料粒径宜在10~25mm范围内，钢筋笼外径宜小于设计桩径40~60mm。对作为支承桩的树根桩，宜注水泥砂浆，配比为:水︰水泥︰砂=0.5︰1.0︰0.3(重量比)，砂粒粒径不宜大于0.5mm。树根桩成桩时可根据需要掺入适量的早强剂和减水剂。
2树根桩的施工
2.1成孔树根桩的成孔，一般是采用小型钻机钻孔，采用水或泥浆作为循环冷却钻头和除渣手段。同时循环水在钻进过程中，水和泥土搅拌混合在一起亦变成泥浆状。有时为了提高树根桩的承载力，多采用正循环方法，当遇到较硬土层时，换上水力扩孔钻头，以达到扩孔目的。在饱和软土层钻进时，经常遇到流砂层，钻进时，进尺速度要慢，依靠岩心管在流砂层表面磨动旋转，加上孔内泥浆，使其孔壁表面形成泥皮，以达到护孔目的。表土层松散时，用套管护孔，套管口一般高出地面10cm。钻至设计标高时，进行清孔，到溢出较清的水为止。
2.2钢筋笼的制作钢筋笼根据设计荷载确定其含筋量，每段钢筋笼的长度可以视现场条件和机具的吊放能力而定，一般每节长5~6m，钢筋笼的接头采用绑扎或焊接均可，其搭接长度应符合规范要求。由于树根桩的直径均较小，故钢筋的混凝土保护层1.5~2.0cm，对于特殊要求另作处理。
2.3灌浆管的制作灌浆管的制作，当考虑拔出时，接头处采用外缩节，使外管壁光滑，容易从砂浆(或混凝土)中拔出。为防止泥浆进入管内，需在管底口用黑胶布或聚乙烯胶布封住，在管底口以上1.0m范围做成花管形状，其孔眼直径0.8cm，纵向间距10cm，竖向四排，灌浆管一般放在钢筋笼内，一起放到钻孔内。
2.4灌浆成孔在钢筋笼和灌浆管沉入钻孔之后，压入水泥砂浆，灌浆管在灌注过程中，一般要埋入水泥浆中2~3m，以保证桩体的质量。灌浆后，立即投入碎石(5~25cm)，用钢筋插捣，使骨料均匀分布于桩身。灌浆技术参数:(1)水灰比:w/c=0.4~0.5。(2)灌浆压力:P=0.3~0.5MPa。(3)减水剂掺量:0.4(3%)。(4)中砂:30%。
3工程实例
3.1工程概况：某教学楼建筑面积约12320m2，平面呈东西方向的“日”字形，主体结构为砖混结构，砖墙承重，局部(空旷房间)钢筋混凝土柱承重;现浇钢筋混凝土楼板及屋面板;墙下条形灰土基础，无基础圈梁;柱下独立基础，无联系梁。墙体采用粘土砖和白灰砂浆砌筑。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆无地下室部分基础埋深自室外自然地坪以下约1.2m，有地下室部分基础埋深自室外自然地坪以下约3.3m。此建筑物局部开裂严重，建筑物中心八角搂已成为危房。该建筑为市级文物保护单位，具有重要的历史价值，需进行修缮保护。根据教学楼的变形状况，需对建筑物东西两侧区域进行地基基础加固。
3.2工程地质概况：据勘探报告揭示该建筑物压缩层范围内存在以下各层土:(1)杂填土层。杂色，密度松，呈湿-饱和状态，含大量白灰渣、炉灰渣和碎砖，厚度2.3~4.3m，局部厚达7.0m;(2)素填土层。杂色，稍密，软-可塑，呈湿-饱和状态，含有机质;(3)粉质粘土层。黄褐色，中下-中密，湿-饱和，可塑，含腐植根;(4)粘土层。褐黄色，中-中上密，呈湿-饱和、可-硬塑状态，含礓石;(5)粘质粉土、砂质粉土层。褐黄色，中上密，呈湿-饱和、硬塑状态;(6)砂质粉土、粉砂层。褐黄色，中上密，湿;(7)粘质粉土层。褐黄色，中上密，呈湿-饱和、可塑-坚硬状态。
3.3开裂原因分析：根据勘探资料结合相对沉降的测量资料可知，造成该建筑物局部严重开裂的主要原因是地基产生了较大的差异沉降。(1)建筑物持力层多为杂填土及素填土，且厚度差别较大(2.30~7.00m，极差4.70m);加之建筑物施工期间的沉降量只有一部分，经七十余年的使用期使得沉降及差异沉降均增大较多;(2)持力层土体含大量炉渣和白灰、砖瓦块，造成土质软硬不均，使得建筑物总沉降量和差异沉降量均较大;(3)由于院内长期排水不畅，基底土质长期受雨水浸泡，土质软化，承载力降低，加剧不均匀沉降。这些原因造成了建筑物墙体大面积开裂及基础断裂。(4)高低层交接处可能由于地基不均匀沉降、墙体温度收缩及地震影响而出现竖向裂缝。
3.4加固方案
3.4.1方案选择根据建筑物各部位的变形严重程度，经与北师大继续教育院协商，拟对东西两侧的主要承重墙和柱的地基与基础进行加固。勘察报告揭示该建筑物地基持力层为杂填土(1)层、素填土(2)层。这两层土分布不均，厚度变化较大，并且土质比较软弱，造成基础总沉降量和差异沉降量均较大。由于该建筑为市文物保护建筑，在加固过程中应尽力减少对文物建筑外观的损坏，防止降低文物价值。因此必须选用对建筑物外观影响最小的地基加固方式。综合考虑，地基加固采用树根桩托换方案。
3.4.2树根桩设计(1)树根桩直径:圆形，直径大于150mm;(2)桩身混凝土强度:C20;(3)桩端持力层:第5层砂质粉土、粉砂层及第6层粘质粉土层;(4)单桩承载力标准值:85kN;(5)桩间距:1.4~1.68m，根据桩的位置不同取不同数值;
3.4.3施工工艺施工流程:钻机成孔→下入钢筋笼→填入粗骨料→封孔→压力灌注水泥浆→地面恢复机械配备:水钻:砖墙基础成孔;XY-1型钻机:桩长范围内有水时成孔。施工技术要求:(1)水钻开孔时，孔位轴线和垂直轴线方向均不宜超过50mm;(2)钻机成孔严格控制成孔角度，角度偏差控制在±3%以内;(3)吊放钢筋笼前应检测孔深;钢筋笼吊放入孔时，要轻提慢放不得碰撞孔壁;(4)注浆管绑扎在钢筋笼主筋上，底端要求距离孔底30cm。(5)室内施工时钢筋笼加工成约2.0m长一节，采用孔口焊接，主筋焊接搭接长度单面焊不小于10d，双面焊不小于5d;(6)填粗骨料要求填筑密实;(7)注浆材料采用水灰比为0.6的纯水泥浆。注浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液在初凝前用完，灌浆压力为0.5MPa;(8)成桩24h后进行地面恢复，室内地面采用人工水磨石恢复原样，室外地面采用混凝土封口。
3.4.4方案评价优点:(1)所需施工场地较小，一般平面尺寸为1.8m，净空高度2.1~2.7m即可施工;(2)施工时噪音小，振动也小，对已损坏所需托换的建筑物比较安全;(3)所有施工操作都可在地面进行，相对比较方便;(4)压力灌浆使树根桩与地基土紧密结合，在杂填土中效果尤其显著;(5)施工时桩孔较小，因而对墙身和地基土几乎都不产生任何应力;(6)可在各种类型的土中制作树根桩。(7)竣工后，经观测，建筑物处于稳定状态，效果明显。缺点:(1)在地面上钻孔，对室内地面外观有一定的影响;(2)施工过程中需进入室内及走廊，对学校办公有一定的影响。
参考文献
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[3]刘明维，郑颖人，赵尚毅.树根桩+化学灌浆.技术在边坡加固中的数值分析[J].工业建筑，2006(10)
论文作者:文林平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/2
标签：树根论文; 建筑物论文; 钢筋论文; 地基论文; 土层论文; 基础论文; 骨料论文; 《基层建设》2019年第9期论文;