錨桿靜壓樁不卸載情況下樁孔內(nèi)錨固封樁技術探索
李小玥，翁功偉
（中天建設集團有限公司，浙江 杭州 310020）
[摘要]針對傳統(tǒng)錨桿靜壓樁封樁的不足之處，采用不卸載孔內(nèi)錨固封樁技術，即在樁頂施加荷載情況下封樁，待封樁混凝土達到一定強度后撤去施加荷載，此時樁與基礎能夠立即發(fā)揮作用，從而有效減少建筑物附加沉降。通過多個工程實踐證明，改進的施工工藝能有效減少回彈效應及建筑物附加沉降，封樁后質(zhì)量可靠。
[關鍵詞]樁；錨桿靜壓樁；不卸載封樁；錨固；施工工藝
[中圖分類號] TU745.3 [文章編號]1002-8498(2016)07-0037-03
0 引言
錨桿靜壓樁因其施工方便且能很快提供較高的承載力被廣泛應用于建筑物地基加固、糾偏與基礎托換等工程中。由于施工經(jīng)驗的缺乏及施工單位片面追求工期利益等因素的影響，一般在壓樁結束后會卸下千斤頂、移除樁架，以便施工其余樁。然而，在錨桿靜壓樁卸載的情況下封樁，樁體的回彈效應很容易導致建筑物產(chǎn)生附加沉降。
針對上述情況，專家學者提出采用不卸載封樁施工工藝。簡言之，封樁時通過樁頂上端的千斤頂進行預壓，使樁在保持有一定荷載情況下進行封樁，直到封樁混凝土達到設計強度后撤去預壓裝置，使得靜壓樁封樁時即可與原基礎共同承擔上部結構荷載。
本文借鑒相關的不卸載封樁施工經(jīng)驗，闡述在壓樁過程中采用原施工設備對預制樁進行預壓并通過錨固架錨固在樁孔內(nèi)的改進工藝。改進的不卸載孔內(nèi)錨固封樁工藝在寧波經(jīng)過多個工程實踐，工藝施工可靠性強，取得了良好的經(jīng)濟效益和工程效果。
1 卸載封樁對建筑物沉降的影響
錨桿靜壓樁處理地基后建筑物常產(chǎn)生較大沉降，與壓樁卸載后樁的回彈、樁在封樁后未及時發(fā)揮作用有很大關系。
錨桿靜壓樁施工過程中，壓樁力一般為1.5~2倍單樁設計承載力。當壓樁力滿足設計及規(guī)范要求后卸載，使樁在非受力狀態(tài)下封樁�？紤]到錨桿靜壓樁在施工過程中會產(chǎn)生相當大的彈性壓縮變形，若撤去上部壓樁力，樁體在自身及樁周土共同作用下產(chǎn)生回彈效應，從而引起基礎的附加沉降。
由于不同地基基礎工程土層的性質(zhì)、樁長、樁徑等因素的不同，卸載后樁的回彈量也不相同。一般情況下，回彈量在15~80mm，卸載封樁后建筑物還要下沉15~80mm才能與基礎共同受力。意味著非受力狀態(tài)下，前期錨桿靜壓樁并未發(fā)揮應有的作用，等基礎進一步沉降變形時，錨桿靜壓樁才開始發(fā)揮作用。
樁回彈量越大，對應附加沉降量也越大，使得建筑物與錨桿靜壓樁共同受力所需的沉降量也越大。
2 改進的不卸載孔內(nèi)錨固封樁技術
2.1 傳統(tǒng)的不卸載封樁技術
傳統(tǒng)的不卸載封樁技術是當樁壓到設計標高后，在樁頂利用另行加工的壓樁桿和壓樁架，用千斤頂在壓樁桿上施加設計的預加反力，然后采用早強抗?jié)B微膨脹混凝土進行封樁，待混凝土達到一定強度后，卸除千斤頂和壓樁架。
需要指出的是，達到足以承受預加反力的封樁混凝土強度要求至少需要7d。此外，若封樁混凝土未達到一定強度情況下撤去預加反力，樁的回彈效應將引起建筑物的附加沉降。千斤頂和壓樁架需在保證混凝土能夠滿足要求后方可撤銷。
傳統(tǒng)的不卸載封樁技術具有封樁周期長、機械利用率低、封樁費用昂貴及封樁不方便、封樁完成后基礎頂需設置上凸樁帽影響凈高及使用功能等缺點。傳統(tǒng)的不卸載封樁后結構如圖1所示。
2.2改進的不卸載孔內(nèi)錨固技術
改進的不卸載孔內(nèi)錨固技術需要在錨桿靜壓樁留置樁孔時設置型鋼定位凹槽及錨固孔。當壓樁壓至最后一節(jié)時，利用送樁器將樁壓至錨固孔位置，然后采用特制的錨固架進行錨固。其中錨固架由豎向傳力型鋼與橫向錨固型鋼焊接組成，錨固型鋼固定后撤去千斤頂及壓樁架，最后按通常封樁方法施工，如圖2，3所示。
2.3不卸載孔內(nèi)錨固受力分析
將橫向錨固型鋼壓入孔壁預留凹槽內(nèi)時的傳力路線：油泵通過油管給千斤頂提供液壓進而轉(zhuǎn)化為壓樁力P。壓樁力P通過錨固橫梁型鋼傳至豎向傳力型鋼，之后再傳遞至樁。壓樁架底端由左右2組錨桿固定，即每組錨桿承受向上的P/2拉力，2組拉力之和與建筑物的自重或上部施加的荷載進行平衡，如圖4a所示。
錨固橫梁型鋼利用錨固件錨固在孔壁指定位置后的受力情況：將錨固橫梁型鋼錨固后撤去上部千斤頂及壓樁架，此時樁周土產(chǎn)生的樁側摩阻力、樁底阻力及樁自身的彈性壓縮變形等產(chǎn)生向上合力F，F(xiàn)通過豎向傳力型鋼傳遞至上部橫向錨固型鋼，錨固型鋼利用左右2根錨固件與基礎進行連接，各組錨固件承受F/2。F最終通過錨固件傳遞至基礎形成平衡，如圖4b所示。
2.4封樁工藝流程
封樁工藝流程：錨桿靜壓樁施工→送樁至錨固孔位置→焊接錨固架→放置錨固架→錨固架錨固→拆除樁架→清理孔壁→壁孔植筋→澆筑混凝土→封樁完成。
1)錨桿靜壓樁施工 在施工過程中需嚴格控制樁的焊接質(zhì)量、樁身垂直度、停歇時間等。并需提前配置好合理的單根樁長，以避免因截樁增加額外工作。
2)送樁至錨固孔位置 當施工至最后一節(jié)樁時，需采用送樁器將預制樁壓至錨固孔上部，一般控制標高為高出錨固孔標高2 N 5cm；對于無法送至設計標高的樁需截樁，截樁面需平整，以便錨固架安放平穩(wěn)。
3)焊接錨固架通過截面計算型鋼的規(guī)格，將豎向傳力型鋼與橫向錨固型鋼焊接成錨固架。焊接宜采用J422焊條，豎向傳力型鋼與橫向錨固型鋼滿焊均勻，對工程有特殊要求的焊縫需進行檢測以及做相應防腐處理。
4)放置錨固架取出送樁器，并將焊接完成的錨固架通過事先預留的型鋼定位凹槽放入預留樁孔內(nèi)，放置前需將孔內(nèi)雜物清理干凈，以免影響封樁質(zhì)量。
5)錨固架錨固 使用千斤頂將錨固架送至錨固孔位置，穩(wěn)壓1~ 2min后采用矩形錨固件錨固在預留錨固孔中，在預留錨固孔時，錨固孔高度可適當放大，以便后期調(diào)整。
6)拆除樁架 錨固架固定后撤去千斤頂及壓樁架。
7)清理孔壁 在預留樁孔拆模時即對樁孔做鑿毛清洗處理，待樁錨固后對樁孔進行二次清理，檢查孔壁是否存在松動混凝土并用鐵刷刷凈孔壁。
8)壁孔植筋 在孔壁四周進行植筋，植筋深度≥15d（d為鋼筋直徑），植筋宜采用Ⅲ級鋼，直徑18~ 25mm，一般單壁植筋1～2層、每層1～3根，具體植筋數(shù)量視單樁承載力與預留孔大小而定，對型鋼定位凹槽等受力薄弱部位宜設置多層鋼筋并與四周植筋焊接成鋼筋網(wǎng)以增強整體性。
9)澆筑混凝土 在上述工序完成后立即澆筑混凝土，封樁混凝土采用高強度等級早強抗?jié)B微膨脹混凝土或高強度早強灌漿料，對于封樁過程中存在滲漏水情況時宜分多次進行封樁，層層止水并做好施工縫的處理。
10)封樁完成封樁完成后對施工場地及時清理，清理干凈后指定專人連續(xù)觀察4～6月孔壁四周是否存在滲漏水現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象及時處理。
2.5注意事項
1)當基礎或底板厚度較薄時可不設置豎向傳力型鋼，直接采用橫向錨固型鋼錨固。
2)當設計預加反力較大時可設置雙拼豎向傳力型鋼，橫向型鋼可設置雙向錨固，雙向錨固時型鋼定位凹槽需事先考慮雙向設置。
3)為保證孔內(nèi)錨固樁能夠更好地在基礎中發(fā)揮作用，在預留錨固孔洞上部與下部各增設4根附加鋼筋。
3應用實例
3.1工程概況
寧波某工程為8幢單體高層建筑，總建筑面積約為185 710m2，其中地下室面積約為22 188m2。由于管樁偏位較大，靜荷載檢測不合格，地基基礎加固采用錨桿靜壓樁�？傆嬍┕�1060根樁，其中單樁承載力設計值最大300kN，樁長24m。
因工程總體工期要求，錨桿靜壓樁投標工期為120d。采用傳統(tǒng)卸載封樁方法，考慮到會因大規(guī)模、高節(jié)奏補樁產(chǎn)生建筑附加沉降；且上部主體仍在施工，急需補樁能夠立即發(fā)揮受力作用；采用傳統(tǒng)的不卸載封樁很難達到工期要求，而且成本投入過大。在與甲方、設計單位溝通后，達成采用不卸載孔內(nèi)錨固封樁的共識。
3.2不卸載孔內(nèi)錨固施工
該工程采用的錨桿靜壓樁截面均為300mm×300mm，由于設計壓樁力為500kN，封樁時豎向傳力型鋼與橫向錨固型鋼均采用118加工而成，錨固件采用尺寸320mm×320mm×30mm矩形板，Q235鋼材件。
施工時待樁壓至最后一節(jié)時設置豎向傳力型鋼與橫向錨固型鋼，并將兩部分進行滿焊連接。利用原施工樁架一次性壓至設計標高后采用錨固件進行錨固。對于個別無法送樁至設計標高的先進行試壓，試壓控制標準為達到設計壓樁力。試壓完成后記錄樁頂至錨固孔的高度，并對豎向傳力型鋼按實際計算尺寸進行切割修正，修正后再進行壓樁錨固。施工完成后撤去壓樁架與千斤頂，立即采用抗?jié)B微膨脹混凝土封樁。
封樁過程中需要在孔壁四壁進行植筋，并將鋼筋焊接成網(wǎng)狀，以增強結構整體性。
3.3沉降監(jiān)測
錨桿靜壓樁施工期間總計在地下室布置49個沉降點進行了6次觀測，加固區(qū)累計沉降量為-0.500~+1. 200mm。封樁結束時，上部建筑物荷載基本已達到總荷載的80%左右，說明錨桿靜壓樁已發(fā)揮受力作用，沉降得到了有效控制，期間并無建筑物附加沉降。
3.4封樁質(zhì)量評估
錨桿靜壓樁采用不卸載孔內(nèi)錨固技術后，減少了上凸樁帽的構造，解決了地下室凈高不足的難題。該舉措得到了業(yè)主、設計單位與監(jiān)理單位的一致好評。
沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，在施工期間附加沉降得到了有效控制，錨桿樁在第一時間及時有效地發(fā)揮了承載力作用。
在建筑物封樁之后進行了封樁孔滲漏水觀測，經(jīng)過長達1年的觀測顯示封樁孔無任何滲漏水現(xiàn)象。
3.5綜合效益評價
采用改進的錨桿靜壓樁不卸載孔內(nèi)錨固技術，由于新增型鋼與錨固件，將壓樁架與千斤頂置換出來，使得施工周期減少約4倍，施工機械周轉(zhuǎn)率提高約3倍。使用5臺樁架，1 060根錨桿施工工期縮短了35d，工期效益與經(jīng)濟效益十分顯著。
在施工錨桿靜壓樁前期觀測到剪力墻上存在4條寬度分別為0. 030，0.001，0.028，0.021cm的裂縫。錨桿靜壓樁從施工至封閉裂縫間，裂縫長度、寬度沒有進一步發(fā)展，也沒有出現(xiàn)新的裂縫。
改進的封樁工藝不僅提高了施工效率，解決了構造難題，且有效抑制卸載后樁頂回彈效應。
