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摘要:主要研究建筑施工技术中的锚杆静压技术,分析了锚杆静压桩技术的适用范围以及基本原理,并从既有建筑加固和新建建筑基础处理两方面,对锚杆静压桩技术进行了研究。
关键词:建筑;施工;锚杆静压桩
锚杆静压桩是一种桩式托换地基加固技术,受力明确是和其他地基加固技术相比最为显著的优点,桩质量有保障,加固效果好,施工用设备轻巧,操作方便,振动小,环境污染小,在基础沉降、倾斜超标处理中的应用十分广泛。
一、锚杆静压桩技术
分析了锚杆静压桩技术的优势和局限性,并介绍了锚杆静压桩技术的基本原理。
(一)概述
锚杆静压桩是一种锚杆与静力压桩相结合的桩基施工工艺,有着自重轻、噪声小、施工速度快等优势,在建筑工程基础处理中的应用十分广泛。锚杆静压桩施工工程中为了降低桩的承载力,拆除压桩架和千斤顶应该等待封桩混凝土强度上升到一定程度后再进行,但是这样会导致压桩架和千斤顶周转速度缓慢,使用效率降低。与此同时,静力压桩过程中,桩和基础的弹性压缩变形量很大,卸下压桩载荷之后,桩体回弹效应会导致基础出现附加沉降,增加建筑沉降量,甚至导致建筑底板、主体结构倾斜和开裂。因此锚杆静压桩施工过程中需要注意控制弹性压缩量,减小附加沉降。
锚杆静压桩加固技术有一定的适用范围,在淤泥、淤泥质土、黏土、粉土、人工填土等土质基础的加固中的应用效果比较好,尤其适用于软土基础的加固。锚杆静压桩加固技术在既有建筑加固中的应用主要有加层建筑基础加固、基坑相邻建筑基础托换、地下室抗浮和高层建筑补桩等方面,新建工程的加固适用于密集建筑群的逆作法施工基础加固,应用范围比较广泛。
(二)施工原理
使用压桩锚杆固定锚杆静压桩压桩架,油泵为千斤顶提供液压,作为压桩力,升高过程中,千斤顶对和短桩连接的型钢施压,从而将预制桩压入基础土层。千斤顶顶部的型钢梁将反力传递给麻杆固定的压桩架。压桩锚杆两侧对称,分别向承台施加拉力,抬升承台以及上部结构,压桩锚杆向上拉力由建筑自重以及施加载荷平衡,使压桩和基础之间形成了协作传力体系。锚杆静压桩有着清晰的传力路线,各个结构部件的受力情况都十分明确,千斤顶和压桩架作为核心设备,施工方便,移动灵活,适用于现场空间狭窄和周边环境要求高的工程。
锚杆静压桩属于一种摩擦桩,静力压桩过程需要面对土体和桩之间的摩擦力以及端头阻力。桩周土体在桩挤压效应的影响下,将会出现一定范围的重塑区,土体粘聚强度和抗剪强度下降,摩擦阻力下降,压桩施工结束之后,超孔隙水压力逐渐消失,土体强度将逐渐恢复,桩开始发挥承载作用。
二、锚杆静压桩施工技术
既有建筑中锚杆静压桩施工技术的应用主要集中在地下空间扩大工程中,使用锚杆静压桩进行托换施工,对原基础结构的破坏更小。新建建筑的锚杆静压桩施工主要包括保护地下构筑物、放样画线、沉桩和接桩施工等几个基本步骤。
(一)既有建筑加固
1、托换方案
既有建筑下扩大地下空间风险很高,容易破坏基础稳定性,因此托换施工对结构不均匀沉降、土体变形控制的要求很高。锚杆静压桩方案将锚杆埋设在既有建筑基础上,用于压桩架固定,利用既有建筑自重抵抗压桩反力,使用千斤顶在基础土层中压入压孔桩,之后封桩帽,将桩和基础结合为整体,协同承担上部结构载荷,将部分载荷转移到桩基础。小型预制桩可以分段压入基础,建筑物层高对施工的影响不大,无需降水处理,不会出现托换大梁占据过大地下空间的情况。
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2、锚杆静压桩承载力设计
不同于新建工程,既有建筑增设地下室,基础土体开挖会显著影响锚杆静压桩承载力,土体开挖使桩和土体之间的解除长度缩短,桩侧摩擦阻力减小,设计方案需要充分考虑到这种影响,不仅仅降低了侧摩擦阻力,桩上半部分没有土体约束,桩的屈曲稳定性也需要重新计算。
3、独立基础植筋
锚杆静压桩托换施工可能会对原基础造成冲切破坏,开挖原独立基础底面以上土体之后,基础植筋、加固、加厚。
4、静压桩
开挖基础底面以上土方,加固基础,定位,钻孔,埋置锚杆,压桩。施工实际过程中可能会遇到不良地质条件如粉砂层,静力压桩比较困难,增加压桩压力无明显作用。这种情况下,可以采用引孔和泥浆护壁压桩方法,Φ150三叶钻头机械引孔,泥浆护壁,引入设计深度的2/3,保证钻杆居中、垂直。
5、沉降控制
桩施工结束之后快速封桩,能够控制锚杆静压附加沉降,使用早强微膨胀混凝土封桩,施工之前注意清理压桩孔杂物,包括孔壁以及桩面浮浆,原基础上部将锚杆和交叉配置的U型筋焊接起来,提高节点稳定性。如果工程地下空间面积很大,为了减少对地基土的扰动,需使用隔桩压跳的方式调整施工进度,削弱压桩挤土效应,降低锚杆附加沉降量。
(二)新建建筑锚杆静压桩
1、地下构筑物保护
静压桩施工产生的挤土效应可能会对周边构筑物和地下管线造成一定的破坏,因此正式施工之前首先在使用区域四周开防挤沟和施工砂井,减弱挤土效应,避免影响周围既有地下构筑物和管线。
2、放样画线
压桩施工过程中,桩体对土体的挤压作用会导致四周土体出现上拱和位移,因此为了保证施工精度,放样控制点应该设置在受影响范围以外,首先测出建筑轴线桩位并木桩固定、标记,场地轴线方灰线,单桩就位之前需重新校正桩位。桩标高控制基准面同样需要引出防挤沟外,选择稳固的构筑物墙体面作为基准面。静力压桩之前首先测量地面标高,从而计算出送桩器的应进深度以及水准仪找准位置。一般土质下静力压桩卸压后桩体会出现2cm左右的回弹,所以压桩到预定位置之后应该再进2cm左右。
3、沉桩施工
桩机就位,沿喂桩器中心线对准桩位中心,调平,桩就位之后,桩尖正对桩位中心位置,拔去桩位标记,开挖小孔,桩尖置于小孔内。使用经纬仪找准桩界面中心线,轻压桩身送入50cm,再找准中线和垂直度,之后继续静压,并使用经纬仪实时观察桩中线位置,出现偏移及时矫正,沿桩壁或者土体间隙楔入木桩。沉桩速度一般控制在2m/min左右,连续施工,间歇时间不要多于30min。
4、接桩
桩深很大可采用分段预制桩,焊接连接,首先清理预埋铁件,上下桩节之间的缝隙使用钢楔块填实,对称焊接,保证焊缝饱满,焊后无损检测,不能留有孔系,自然冷却10min以后使用防腐漆涂抹外露铁件,继续沉降,桩顶和地面距离保持1m左右,同样使用经纬仪观测校准垂直度,并注意控制上下节之间的同心度。使用桩机操作室内的压力表来了解静压桩桩夹力、压桩力,为了保证施工参数控制精度,压桩施工之前首先进行压力表计量率定,施工中压力表出现问题需停止施工重新率定,油缸行程以及最终送桩结束后都需要记录油压表读数。
结语:
锚杆静压桩施工噪声小、施工方便,机械设备携带和使用灵活,载荷以及受力性能均比较理想,适用于场地空间有限的新建、改建工程基础施工,能够显著提高基础承载力,降低基础沉降量。
参考文献:
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论文作者:叶群忠
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/2
标签:静压论文; 锚杆论文; 基础论文; 建筑论文; 静力论文; 千斤顶论文; 技术论文; 《基层建设》2016年9期论文;