樹根樁在既有建筑基礎(chǔ)加固中的應(yīng)用

吳毅勇

摘要：本文介紹了在已有建筑物發(fā)生傾斜時(shí)，通過實(shí)例采用勘查手段查明發(fā)生傾斜的原因，根據(jù)已有建筑物的基礎(chǔ)情況選擇合理的基礎(chǔ)加固方法。該案例采用樹根樁對(duì)既有建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行加固，經(jīng)過基礎(chǔ)加固的設(shè)計(jì)、施工，最終達(dá)到理想處理效果。

關(guān)鍵詞：已建建筑物；傾斜；基礎(chǔ)加固；樹根樁

該已建建筑物占地面積約12.0m2×9.0m2，設(shè)計(jì)樓高6層，要求設(shè)計(jì)地基承載力特征值為150KPa，主體結(jié)構(gòu)已施工完成2年，目前出現(xiàn)不均勻沉降，向東南側(cè)發(fā)生傾斜，傾斜變形（基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差（15cm）與其距離的比值）為0.01，而按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）建筑物的地基變形允許值多層建筑整體傾斜Hg≤24m為0.004，傾斜變形超出允許值2.5倍。

1. 地基基礎(chǔ)情況

為查明建筑物產(chǎn)生傾斜的原因，受業(yè)主的委托，沿建筑物周邊的場(chǎng)地進(jìn)行鉆探，在建筑物周邊共布置了4個(gè)鉆孔，鉆孔深度均要求鉆至巖面。

經(jīng)鉆探揭露：第一層為人工填土及耕土，厚度0.60m～2.00m。第二層為粉質(zhì)黏土，分布于ZK2、ZK4孔中，埋深0.80m～2.00m，厚度1.00m～1.40m，qs=10kPa，承載力為120kPa。第三層為淤泥質(zhì)土，分布于ZK1、ZK2，埋深1.50m～2.20m，其厚度為0.50m～1.30m，qs=6kPa，承載力為30kPa。第四層為粉砂，分布于ZK1，埋深2.00m，厚度3.40m，qs=10kPa，承載力為80kPa。第五層為含黏性土粗砂，4個(gè)孔均分布，埋深0.60m～5.40m，厚度0.50m～7.90m，qs=20kPa，承載力150kPa。第六層為粉質(zhì)黏土，分布于ZK1、ZK2、ZK4孔，埋深4.00m～7.00m，厚度1.30m～3.00m，qs=25kPa，承載力160kPa。第七層為含黏性土粗砂，分布于ZK1、ZK2、ZK4孔，埋深6.90m～9.60m，厚度0.40m～1.00m，qs=20kPa，承載力160kPa。第八層為殘積層，4個(gè)孔均分布，埋深7.90m～10.00m，厚度1.60m～3.70m，qs=25kPa，承載力160kPa。（見建筑物鉆孔布置平面圖圖1和工程地質(zhì)剖面圖圖2）。

2. 建筑物產(chǎn)生傾斜原因

該建筑物基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)（詳見基礎(chǔ)平面圖3），基礎(chǔ)埋深2.00m，可以看出基礎(chǔ)埋置于不同的地基土上（ZK1在弱軟的粉砂層、ZK2在弱較的淤泥質(zhì)土、ZK3、ZK4在含黏性土粗砂上），為不均勻地基。北側(cè)（ZK3、ZK4孔）持力層為第五層含黏性土粗砂，其承載力達(dá)到150kPa，可以滿足上部荷載的要求，南側(cè)（ZK1、ZK2孔）基礎(chǔ)下面存在淤泥質(zhì)土和粉砂等軟弱土，其地基承載力小于120KPa，所以出現(xiàn)了房屋向東南傾斜，產(chǎn)生不均勻沉降。

從以上情況分析，產(chǎn)生房屋出現(xiàn)傾斜、不均勻沉降的原因是由于地基中存在淤泥質(zhì)土等軟弱土所致。

3. 基礎(chǔ)加固方法的選擇

對(duì)于已有建筑物地基基礎(chǔ)加固方法有很多種：基礎(chǔ)灌（注）漿加固、加大基底面積法、基礎(chǔ)減壓和加強(qiáng)剛度法、錨桿靜壓樁法、樹根樁法等。各加固方法比選如下。

3.1 灌（注）漿加固法：由于淤泥質(zhì)土的滲透性差，在灌（注）漿加固時(shí)會(huì)在漿體凝固之前加速建筑物沉降，處理效果不能達(dá)到加固要求。

3.2 基礎(chǔ)減壓和加強(qiáng)剛度法，由于室內(nèi)外基本沒有外加的壓力，基礎(chǔ)減壓實(shí)現(xiàn)不了。要增加縱、橫向的基礎(chǔ)梁的空間剛度也比較難，加強(qiáng)剛度法也實(shí)現(xiàn)不了。

3.3 靜壓樁法，由于機(jī)械設(shè)備寵大，沒有足夠空間施工操作，不適合該已有建筑物的地基加固。

3.4 樹根樁法可以加大基礎(chǔ)底面積以及基礎(chǔ)深度，且樹根樁具有以下優(yōu)點(diǎn)：

3.4.1 由于使用小型鉆機(jī)，所需施工場(chǎng)地小，原基礎(chǔ)不受干擾；

3.4.2 適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基處理。

3.4.3 施工時(shí)因樁孔很小，故對(duì)墻身和地基土都不產(chǎn)生任何附加應(yīng)力，不改變建筑物原來力的平衡狀態(tài)。

3.4.4 施工時(shí)噪聲小，振動(dòng)也小，不會(huì)給原有結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定帶來任何危險(xiǎn)。

故選擇采用樹根樁法，在既有建筑物產(chǎn)生沉降的地段條形基礎(chǔ)的外緣進(jìn)行布置，然后加寬基礎(chǔ)，以達(dá)到降低不均勻沉降要求。

4. 樹根樁的設(shè)計(jì)

采用Φ50mm的樹根樁，沿既有建筑物產(chǎn)生沉降地段條形基礎(chǔ)的縱向和橫向側(cè)邊布置（見圖4），原基礎(chǔ)寬度分別為2.00m、2.50m、2.00m，原基礎(chǔ)長度均為13.00m，通過樹根樁使縱向加寬至3.00m，橫向加長14.00m，按ZK1、ZK2的地層情況計(jì)算，單樁承載力特征值可達(dá)300KN。樹根樁與條形基礎(chǔ)連成一體，以達(dá)到控制不均勻沉降，共布置28根樁。

4.1 樹根樁為小型鉆孔樁，其單樁豎向承載力除按地基巖土條件確定外，樁身混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足樁的承載力設(shè)計(jì)要求。

樹根樁單樁豎向承載力可按地基巖土條件的計(jì)算公式：

4.2按樁身強(qiáng)度驗(yàn)算單樁承載力：樁身砼強(qiáng)度采用C15，樁身強(qiáng)度樁的承載力設(shè)計(jì)值為：R=0.7fcAp……（2）

式中：fc=7.5Mpa，Ap=0.0962m2

計(jì)算得R=505.1KN。

綜合上述（1）、（2）公式計(jì)算結(jié)果，若樹根樁鉆至巖面計(jì)算，其單樁承載力可達(dá)到300KN以上，完全能滿足設(shè)計(jì)要求。

5. 樹根樁的施工工藝

5.1 鉆機(jī)和鉆頭的選擇、鉆機(jī)定位

根據(jù)場(chǎng)地施工條件和樹根樁大小，選用100型鉆機(jī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆頭采用Φ350mm羽翼合金鉆頭。

鉆機(jī)定位后，樁徑偏差控制在20mm以內(nèi)，其垂直度不超過1%。

5.2 成孔

鉆機(jī)成孔時(shí)，鉆機(jī)壓力為1.5Mpa～2.5Mpa，配套供水壓力為0.1Mpa～0.3Mpa，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速一般為200r/min，鉆進(jìn)中用泥漿護(hù)壁。

5.3 清孔

用清水注入孔內(nèi)，排除鉆進(jìn)過程中循環(huán)用的濃泥漿及巖土渣，直至返出孔內(nèi)的泥漿與注入泥漿接近為止。

5.4 埋設(shè)注漿管

放置注漿管到樁孔深底部。

5.5 填灌骨料

投放1～3粒徑的碎石，填灌前石料經(jīng)過清洗保持一定濕度，計(jì)量后緩慢投放入孔內(nèi)，并輕搖注漿管，促使石料下沉或密實(shí)，直到灌滿樁孔，在填灌過程中始終利用注漿灌管注入清水，直至孔口返出清水為止。

5.6 注漿

漿液采用純水泥漿，水泥PC·32.5R普硅水泥，水灰比為0.5～0.6，灌漿壓力為0.3Mpa～0.5Mpa，從開始注漿時(shí)起，對(duì)注漿管進(jìn)行不定時(shí)上下松動(dòng)，在注漿結(jié)束后上拔注漿管，每拔1.00m補(bǔ)漿一次，直至拔出為止。當(dāng)注漿達(dá)到額定注漿量時(shí)停止注漿。

6. 結(jié)束語

在探明既有建筑物產(chǎn)生不均勻沉降基礎(chǔ)上，通過加固方法比選，最終確定采用樹根樁對(duì)既有建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行加固，在加固過程中既有建筑物未產(chǎn)生繼續(xù)傾斜和繼續(xù)沉降現(xiàn)象，目前處于正常使用狀態(tài)，并得到業(yè)主一致好評(píng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）.

[2] 《地基處理手冊(cè)》（第三版）龔曉南主編，中國建筑工業(yè)出版社， 2008.

[3] 《地基與基礎(chǔ)》（第三版）顧曉魯、錢鴻縉、劉惠珊、汪時(shí)敏主編，中 國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4] 《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）.

[5] 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）.

[6] 《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版）；

[7] 廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ15-31-2003）.