房屋建筑基础加固`纠倾锚杆桩施工工法

'房屋建筑基础加固、纠倾锚杆桩施工工法工法编号：RJGF(闽)—41—2008福建省闽南建筑工程有限公司苏振明、黄荷山、蒋贻绅1前言目前，新建、改建或原有建筑物由于各种原因，或多或少存在建筑物基础承载力不足或基础倾斜等问题，严重影响建筑物的正常使用。为此福建省闽南建筑工程有限公司联合有关科研院所，通过多年的工程实践，将小截面为200×200～250×250mm2或φ200～φ250mm的预制钢筋砼柱型构件采用承力架将其压入土层中作为地基基桩，通过独立承台或梁式承台连成整体形成桩基础，支承上部结构荷载的方法，对大量建筑物进行了加固、纠倾，获得了成功，取得了较好的经济效益和社会效益。该技术已广泛被应用于新建、改建工程及原有建筑物的地基基础的加固和纠倾，以及新建、改建工程的桩基发生质量问题时的加固处理。这一国内领先新技术适用于多层工业与民用建筑基础的加固和纠倾，特别是在地质土层分布不均的山区具有很强的生命力，符合国家大力发展农村建筑改善农民居住条件的政策，具有很大的推广价值和应用前景。2工法特点2.0.1采用轻便可移动的承力架用静压方式沉桩，以建筑物自重作反力，用千斤顶将桩压入土中，形成桩土共同作用来分担上部结构传递的荷载。2.0.2可以在室内、室外、地下室或半地下室施工，施工机具轻便灵活，操作简单，施工方便，作业面小，灵活便捷，费用适中。2.0.3能耗低、无振动、无噪音、无污染以及施工时工厂不停产、居民不搬迁、工期不影响等特点。3适用范围锚杆桩适用于粉土、粘性土、人工填土、淤泥质土、黄土等地基土的多层工业与民用建筑基础加固及纠倾。对于中、小型建筑项目、旧城改造项目、村镇建设的山区地质及新建工程桩基发生质量事故的处理等都有很强的适应性和较好的经济性。10 特别适用于地基不均匀沉降引起的上部结构开裂或倾斜、建筑物加层或厂房扩大、在密集建筑群中或在精密仪器车间附近建造多层建筑物、桩基工程事故处理等情况，但深厚淤泥层内慎用。4工艺原理将小截面预制钢筋砼柱型构件利用四周锚杆，采用承力架将其压入土层中作为地基基桩，通过独立承台或梁式承台连成整体形成桩基础，采用托换技术支承上部结构荷载，完成基础加固及纠倾，从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。它充分利用了锚杆和混凝土小桩各自的特性，既能有效地提供加固及纠倾所需要的支托反力，又能使实施过程中引起的不良施工附加沉降减少。但因桩段短，整根桩接头数量较多，增大了桩出现过大的初始挠度，影响桩的完整性和抗纵向压曲的能力，故单桩不宜进入持力层过深，也不宜压到不可压缩的坚硬岩石和卵砾层内，在深厚淤泥层内必须慎用。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程锚杆静压桩的工艺流程如下图5.1-1所示：立架压桩承台施工桩的制作锚焊接桩砍截桩头封桩受力图5.1-1工艺流程图5.2操作要点5.2.1桩的制作锚杆静压桩具有体积小、规格统一的特点，适合工厂制作，也可在现场制作，根据桩身与基桩承载力需要选用桩型断面为200㎜×200㎜，250㎜×250㎜和300㎜×300㎜。桩节一般为2m～2.5m为宜，锚杆桩整根桩长由1根首节和多根中间节桩组成。桩身配筋率不少于0.6%，主筋直径不宜小于φ10，砼强度等级为C30，粗骨料粒径≤40的碎石或经过破碎的河卵石，待桩的砼强度达到设计强度的70%以上时，方可拆模起吊。5.2.2承台施工承台与锚杆静压桩的受力在不同阶段有不同的变化，压桩前承台底土承受施工楼层的重量，压桩时承台除承受施工楼层的重量外，还承受压桩反力架由锚杆传来的上拔力。10 一般柱下桩数取决于柱子承载力的大小，二桩承台负荷较轻，上拔力往往会超过上部负荷，这样可能引起承台抬空、翘曲。因此二桩承台在构造上应适当加强确保施工安全。压桩后、封桩前，桩与承台尚未连成整体，锚杆桩尚未受力，承台受力基本上回到压桩前的情况，但这时地基土由于压桩的挤密作用（尤其对多桩承台），地基土承载力比压桩前会有较大的提高，不致于发生较大沉降，应加强沉降观察，但应尽快进行桩基检测，及时封桩，使桩与承台形成一个整体，共同受力。在需要加固纠倾的基础底板上开凿锚杆静压桩孔，形成上小下大的八字型锥状孔，在孔四周对称埋设锚杆。锚杆静压桩孔的留设按设计要求，但尽量靠近墙边或柱边，以减少附加弯距。当压桩力小于400KN时，采用M24锚杆；当压桩力为400KN～500KN时，采用M27锚杆。承台大样见图5.2.2-1。图5.2.2-1承台大样示意图5.2.3立架压桩1对于框架结构的建筑物，一般须在施工完四层楼面砼后，砖混结构一般须在施工完三层楼面砼后，方可开始压桩。（具体根据土层地质情况和压桩力大小由设计人员确定。）2压桩架可根据压桩力大小自行设计，图5.2.3-1为600kN压桩架简图。图5.2.3-1压桩承力架简图10 3压桩架要保持竖直，压桩架应与锚杆锚紧、锚牢，施工过程中必须注意检查，随时调整。4桩节就位必须保持垂直，使千斤顶与桩节轴线保持在同一垂直线上，桩顶应垫30㎜～40㎜厚的木板或多层麻袋，套上钢帽再进行压桩。5压桩施工不得中途停顿，且一次压至设计标高和要求的压力值为止，一般应以此双控要求施工。6压力表应经有资质的单位标定合格，压桩前应提供近期检测合格证明，方可压桩。7施工单位应及时提供桩长、压桩力等施工记录。5.2.4锚焊接桩当桩承受水平力或拔力时，应采用焊接接头；当桩仅承受垂直压力时，可采用硫磺胶泥接头。1锚接法1）接桩锚筋应事先清刷干净和调直，锚筋长度、锚筋孔深度和平台位置均应事先检查符合设计要求后，方可接桩。2）锚筋孔清洗后，应做到干燥、无杂质和无污染，严禁因孔深不够切割锚筋长度。3）上节桩就位后，应将锚筋插入锚筋孔内，检查重合无误，间隙均匀后，将桩吊离10cm，装上硫磺胶泥夹箍，方可浇注硫磺胶泥。4）接桩时，锚筋孔内应先灌满硫磺胶泥，并满铺10㎜～20㎜厚，灌注时间不得超过2分钟，立即将上节桩保持垂直放下，锚接桩大样见图5.2.4-1。图5.2.4-1锚接桩大样5）硫磺胶泥熬制时，温度应严格控制在140℃～145℃范围，浇注时温度不得低于10 140℃，烧焦之硫磺胶泥不得使用。6）严禁未熔化的硫磺胶泥碎粒、砂石、碎块或木片等杂物混进，并浇注到桩顶面上。7）硫磺胶泥浇注后，接桩停歇时间应根据压桩时的气温，由试验确定，应在7分钟以上，方可继续压桩。8）硫磺胶泥的配合比，主要物理力学性能指标必须满足《锚杆静压桩技术规程》（YBJ227-91）附录二之要求。2焊接法1）焊接时预埋件表面应得保持清洁。2）上下两节桩之间有间隙时应用厚薄适当，加工成楔形的铁片填实焊牢。3）焊接时应将四角焊固定，然后同时对称焊接以减少焊接变形，焊缝要求连续饱满，焊缝厚度必须满足设计要求。4）接桩焊接完后，焊缝应在自然条件下冷却1.0分钟以上方可继续压桩。5）接桩焊接应按隐蔽工程进行验收，未经验收或验收不合格不能进入下一道工序施工。5.2.5砍截桩头1桩顶必须压到设计标高，并使桩头嵌入承台50～100mm，主筋嵌入承台内锚固长度大于或等于35d。对于砍桩的应留出钢筋，对于正好压到标高的，锚接法的桩，可在锚筋孔内灌硫磺胶泥后插入钢筋，焊接法的桩，插筋应与钢帽焊接（双面焊≥5d）。所加钢筋根数、直径均同主筋。2当压桩力达到设计要求，最后一节桩未压到设计标高时，对于外露的桩头经设计人员同意后，必须进行切除。3切割桩头前应先用楔块把桩固定住，然后用凿子开3～5cm深的沟槽，露出的钢筋加以切割，以便摘除桩头，严禁在悬臂情况下乱砍桩头。5.2.6封桩受力1封桩前应经过抽检符合设计要求，并经验收合格后方可封桩。2封桩前必须把压桩孔内的杂物清理干净，排除积水，清理孔壁和桩面上的浮浆。3封桩材料必须掺有微膨胀早强外掺剂的C30砼，并予以捣实。4应利用锚杆与交叉钢筋焊接见图5.2.610 -1，以加强封口的锚固能力，使桩与承台形成一个整体，焊接长度双面焊≥5d（d为交叉钢筋直径）。5封桩的工作宜对称、均衡地进行。图5.2.6-1锚杆钢筋焊接大样6材料与设备6.1材料6.1.1混凝土用水泥、骨料、水应符合国家现行标准的规定，水泥应选用32.5、42.5。砂选用天然中粗砂，石子保证级配良好，两者含泥量应小于规范要求。6.1.2硫磺胶泥的重量配合比一般为：硫磺：水泥：砂：聚硫橡胶为44：11：44：1。6.1.3钢筋采用Ⅰ级钢或Ⅱ级钢，锚杆采用HRB235。6.2设备风动凿岩机、大直径钻孔机、YJ-50型锚杆静力压桩机、电焊机、切割机、熬制硫磺胶泥器具等。7质量控制7.1质量控制标准7.0.1《锚杆静压桩技术规程》YBJ227—917.0.2《建筑桩基技术规范》JGJ94—20087.0.3《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202－20027.0.4《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123-20007.2质量控制措施7.2.1预制桩制作应确保质量，砼配合比符合设计要求，振捣密实，养护时间足够。7.2.210 压桩时桩尖一定要对中，不能偏心，桩顶与桩身中轴线垂直，接桩时，上下节要在同一直线上。7.2.3基础和承台施工前，必须采取有效措施，清除地下障碍物，以免影响以后压桩，并应检查压桩孔和锚杆位置。7.2.4压桩前施工单位必须提交包括压桩顺序等施工组织设计，因密集桩群压桩时，土体超孔隙水压一时无法消除，土体挤压邻桩会把先打的桩挤压上浮。7.2.5地质勘察资料与实际桩端持力层不符，无法将桩压到要求的持力层，多次超高压致使桩头破损，或者持力层顶面标高变化大，当持力层实际顶面埋深比预计桩长要浅，那么压桩后会有余桩林立，需要砍除。7.2.6在较厚的粘土层中沉桩间歇时间不宜太久，否则会影响桩无法压入设计要求的持力层。8安全措施8.0.1遵守《建筑安装工程安全技术规程》和地方有关施工现场安全生产管理规定。8.0.2认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。8.0.3认真落实安全生产岗位责任制、交底制和奖罚制。每道工序施工前必须逐级进行安全交底，并落实到书面上。从事施工的各级人员，必须持证上岗，各级机械操作人员，严格遵守操作规程，无证上岗、酒后上岗，违章作业造成事故的追究当事人直接责任。8.0.4施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规定执行。施工现场使用的手持照明灯应采用36V的安全电压。8.0.5施工现场按符合防火、防风、防雷、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善各种安全标识。8.0.6各类房屋、库房、料场等的消防安全距离做到符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；严格做到不在木工加工场、料库等处吸烟；随时清除现场的易燃杂物；不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。8.0.710 氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂。乙炔发生器有防止回火的安全装置。8.0.8电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。8.0.9室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。8.0.10建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。9环保措施环境管理措施9.0.1在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，严格执行《建筑施工现场环境与卫生标准》等规范的绿色施工要求，成立对应的施工环境卫生管理机构，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。9.0.2任务下达前，由项目工程师按国家或地方有关施工环保措施及企业环境管理体系要求，进行必要的培训。9.0.3将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.0.4定期清运施工弃渣及其它工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施，施工污水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。10效益分析10.0.1锚杆静压小截面预制桩的经济效益，由以下几个方面体现：1对于相同体积混凝土的桩身、截面越小，则桩侧面积越大，即增加桩侧阻力，大大提高桩的承载力；2采用硫磺胶泥接桩，节省接桩费用；3由于小截面桩以侧阻力为主，可降低桩对持力层要求，对于地耐力较低的持力层得以开发利用。根据锚杆静压桩概算技术经济指标(见表10-10 1)与应用锚杆静压桩作为地基基础的工程经济分析比较，在相同条件下，锚杆静压桩与人工挖孔桩，冲、钻孔灌注桩相比，可节省造价30～50%与沉管灌注桩相比可节省10%～20%左右。表10-1锚杆静压桩概算技术经济指标桩截面指标200×200(mm2)250×250(mm2)单桩竖向极限承载力(kN)400600每根桩砼方量(m3)0.641.0每m3砼承载力(kN/m3)625600每m3桩综合单价(元/m3)16001550每根桩单价(元/根)10641550每kN荷载桩基单价(元/kN)2.662.58统计每㎡建筑面积锚杆桩单价(元/㎡)58.854.610.0.2锚杆静压小截面预制桩的社会效益，由以下几个方面体现：1用于多层工业与民用建筑基础的加固和纠倾，具有很大的推广价值和应用前景。2在地质土层分布不均的山区具有很强的生命力，符合国家大力发展农村建筑改善农民居住条件的政策。3锚杆静压桩加固，不但施工方便、无振动、无噪音，承力架视压桩力大小，设计制造、操作简便，重量轻，移动灵活，可在狭窄场地条件施工，操作安全，节省费用，而且加固处理未占施工工期，保证按期竣工。11应用实例11.0.1工程概况泉州新开发工业区内六层框架结构工程位于泉州新开发工业区内，为六层框架结构，建筑面积7652㎡，柱网为8．0×8．0m，按七度抗震设防。工程为单柱单桩，荷载大而集中，地层构造复杂，淤泥层厚，基岩埋藏深，设计采用钻孔灌注桩基础。钻孔灌注桩成桩后一个月，对不同桩径随机抽选一根进行静载荷试验，结果l#桩加载至极限荷载值的30％即告破坏；2#和3#桩加载至极限荷载值的40％即告破坏。由此判定该项目工程桩不符合设计要求，需要加固补强，为了快速可靠地处理桩基事故，又不因处理桩基质量事故而拖延工期，故决定采用锚杆静压桩进行补强，弥补钻孔灌注桩承载力不足。11.0.2施工情况10 锚杆桩截面尺寸为250×250，单根长L=2.5m，要求该桩进入残积砂质粘性土层，单桩承载力经计算为436KN，补桩数量原则上将钻孔灌注桩单桩承载力取原设计值的30％、剩余由锚杆桩承担。经计算确定为四桩、五桩、六桩承台（见图11-1），承台设计时必须考虑原桩与静压桩及静压桩相互之间应有一定间距的要求，不允许由于补桩造成反力的偏心，并注意群桩效应对单桩承载力降低诸因素。4桩承台5桩承台6桩承台图11-1锚杆桩承台大样示意根据补桩数预留桩口，上口300×300，下口400×400，并预留锚筋，施工进行至三层楼后，开始压桩。11.0.3施工评价锚杆静压桩完成后，经泉州市检测中心静载试桩三根均达到设计要求，建设单位邀请设计、施工和质量监督站等有关人员组织鉴定验收，一致认为加固已达预期要求，压桩验收后，凿开预制桩头，挖除孔内混凝土碎块及其它杂物，清刷预留桩孔壁，整理桩头钢筋位置后，用干硬性混凝土一次浇筑，并振捣密封。该建筑设有五个沉降观察点测出的累计沉降量都在4—7mm范围之内，均符合国家规范标准要求。泉州新开发工业区内六层框架结构工程采用锚杆静压桩进行加固补强处理取得良好效果，受到一致好评。10'