[摘要] 根据工程实际状况,桩基设计受到一定限制。针对这一情况,尝试在塔式起重机基础中应用锚杆静压桩,这对提高工程综合效益具有较大的意义。

[关键词] 锚杆静压桩;塔式起重机基础;综合效益

锚杆静压桩适用于粉土、粘性土、人工填土、淤泥质土等地基土的新建或已建多层建筑物、部分高层建筑物、中小型构筑物和厂房的地基处理或基础托换工程。塔式起重机基础中应用锚杆静压桩在武汉地区尚属首次。

1 　工程概况

凤凰世纪家园9 号楼为18 层商住楼,施工方案拟采用1 台塔式起重机解决施工阶段的主要垂直

运输问题。地质情况如表1 所示。场区地下水主要为上层滞水和孔隙承压水两种类型,上层滞水赋存在杂填土中,受大气降水和地表排水补给;孔隙承压水赋存在粉细砂与粉质粘土互层中,地下水混合稳定水位埋深0.4～0.6m。该主体工程的基础采用钻孔灌注桩,但桩基施工完后机械已退场,而施工方案所采用的F0P23B 塔式起重机基础,根据地质情况不可能采用天然地基作基础,必须采取承台加桩的基础方案,但地基土又十分软弱,人工挖孔不能成孔。分析了上述情况后,我们采用锚杆静压桩基础,取得了满意的效果。

2 　锚杆静压桩工作机理

锚杆静压桩是锚杆和静压桩结合形成的一种桩基工艺,通过在基础上埋设锚杆固定压桩架,以已建物自重作为压桩反力,用千斤顶将桩段从基础中预留的压桩孔内逐段压入土中,再将桩与基础连接在一起。由于挤土作用,在桩周一定范围内出现重塑区,土的粘聚力被破坏,土中超孔隙水压力增大,土的抗剪强度降低,桩侧摩擦力减少,用较小的压力把桩压入较深的土层中。随着时间的推移,超孔隙水压力逐渐消失,土的结构强度得到恢复,抗剪强度随之提高,侧阻力重新增大。压桩按双控指标( 压桩至设计标高,压桩力达到1.5 倍的单桩承载力) 进行控制。压桩完毕,焊接顶部交叉筋,浇筑微膨胀早强混凝土封桩,使桩与承台连接成整体进行工作。

3 　锚杆静压桩的设计与施工

3.1 　锚杆静压桩的设计  锚杆静压桩基础设计的关键是:单桩的承载能力要根据上部荷载可提供的压桩反力来确定。为此,设计要从布桩及承台设计开始,然后确定单桩承载力,再进行桩基和锚杆的设计。

3.1.1 　布桩及承台设计  进行布桩设计时,力求群桩合力中心与外荷载作用点相重合,使桩基在受水平力和弯矩时有较大的抵抗矩。承台满足施工要求,按上部荷载传递情况确定尺寸和配筋,以保证自身强度能满足要求。如图1 所示。

3.1.2 　桩基设计  桩采用250mm ×250mm的预制方桩,每节2m,采用焊接接桩,预估桩长15m,桩身混凝土强度等级C30 ,单桩承载力300kN。由计算可知,承台自重875kN。压桩力一般取1.5倍的单桩承载力,即450kN。因此,承台自重足以抵抗单桩压桩力。图2 中, G = 875kN , N = 450kN ,分别对A点取矩得:

M 倾1 = 875 ×2.5 = 2187.5kN·m(承台自重)

M 倾2 = 450 ×4.5 = 2025kN·m(压桩反力)

　　由此可见,在最不利情况下,压桩反力产生的倾覆力矩对结构是安全的。

3.1.3 　锚杆设计  锚杆采用预先埋设的方法。当压桩力为400 ～500kN 时,采用M27 锚杆,锚固螺栓的锚固深度一般采用10～12 倍螺栓直径。

3.2 　锚杆静压桩的施工  施工工艺:承台浇筑至700mm 高→养护3～5d →安装塔式起重机底部预埋件→承台浇筑至1400mm 高(2 次分层浇筑中,同时预留压桩孔和预埋锚杆) →承台混凝土养护→安装压桩架→起吊桩段,就位桩孔→校正桩身垂直→压桩→记录压力表读数与桩深→接桩→压桩到设计要求为止→封桩。

(1) 承台采用C30 混凝土,第1 次浇筑完毕,在中心2m×2m范围内抄平,由厂家配合安装塔式起重机底座后进行第2 次浇筑。在桩位处预留倒锥形孔洞,以利于基础承受冲剪。

(2) 承台施工完后开始压桩,压桩时安排对称压入,防止基础受力不平衡。压桩力总和不能超过该基础及上部结构的自重,因此每次压桩1 根,以防止基础上抬造成结构破坏。采取快速压入法,以减小压入阻力,压桩时不宜在中途停歇,否则会因停歇时间过长使压桩阻力增大,难以施工。

(3) 封桩前,清除桩孔内杂物和积水,在桩顶另外焊接4 根钢筋,与承台中预埋的钢板焊接相连,并填入C30 微膨胀早强混凝土,将桩与承台锚固,并振捣密实,终凝后浇水养护10d 以上。如图3 所示。

4 　沉降观测

在塔式起重机基础施工过程中,共设置沉降观测点8 处,压桩时进行全过程沉降观测,随时掌握压桩前后及压桩过程中的沉降情况。经最终分析,平均沉降量与差异沉降量均在容许范围内。

5 　桩基方案经济指标分析

该桩基方案采用锚杆静压桩,共压桩12 根,按90～100 元Pm计算,工程造价不足2 万元。而按传统做法,塔式起重机基础一般采用4根直径800mm的钻孔灌注桩,定额直接费726.588 元/m3 ,就本工程而言,仅直接费和机械进场费就超过2 万元。由此可见,锚杆静压桩费用远小于钻孔灌注桩费用,经济效益显著。

6 　结论

本文通过工程实践,为锚杆静压桩在塔式起重机基础中的应用积累了点滴经验。实践证明,该桩基工艺方便简单,节省造价,保证质量,利于环保,取得了良好的效果。锚杆静压桩凭借其独特的优越性,解决了常规基础难以解决的技术难题,具有十分广阔的应用前景。                                        《施工技术》