坑式静压桩托换法在某基础加固工程中的应用

王奇山 何腊平

(甘肃中建市政工程勘察设计研究院，甘肃 兰州 730000)



坑式静压桩托换法在某基础加固工程中的应用

王奇山 何腊平

(甘肃中建市政工程勘察设计研究院，甘肃 兰州 730000)

结合甘肃某公司服务站的岩土地质条件，选取了静压桩加固基础方案，并从导坑开挖、静力压桩、托换等方面，阐述了坑式静压桩法的加固施工技术，经实践证明，该加固方法工期短、效果显著、适用范围广，是抢险应急的有效措施。

黄土，基础加固，坑式静压桩法，承载力

1 工程概况

甘肃某公司西固分公司西固服务站1992年建成并投入使用，原设计为食堂，为两层砖混结构，总长约22.5 m，宽度约9.5 m，地上建筑面积为452 m2，建筑总高度8 m。建筑物采用条形基础，以强夯后的地基上施作灰土垫层为基础持力层。

2014年年初，由于临近道路下自来水供水管线发生泄漏，服务站地基受浸水影响，地基土软化，压缩性增大。在不均匀沉降影响下，墙体产生倾斜，门口台阶发生错位，局部墙体表面瓷砖脱落、开裂，服务站内处地面出现宽约2 mm～10 mm裂缝，站内地板砖发生翘曲、鼓起、中空现象，影响了服务站的正常运营。

2 岩土工程条件

该服务站位于兰州市，南侧为黄土梁峁地形，场地属黄河南岸二级阶地后缘与寺儿沟洪积扇前缘交汇地带，场地地形较为平坦，高差相差较小，坡度约2%，总体上，地势呈南高北低、东高西低趋势。

2.1 地层特性

经过勘查，该服务站地基的地层剖面见图1。地基土层自上往下依次为：填土层、黄土状粉土层、含砾粉土层、卵石层，各地层岩性简述如下：

素填土①2层：该层为三七灰土换填垫层，黄褐色夹白色，多呈稍湿、密实状态，全场地广泛分布，厚度0.7 m～1.0 m。

黄土状粉土②1层：该层连续分布，土质均匀性差，局部含有碎石，褐黄色，稍湿、稍密状态。层顶埋深介于1.1 m～2.0 m，一般厚度约0.6 m～9.0 m。

饱和黄土状粉土②2层：黄褐色，湿～很湿，局部含有碎石，该层主要是②1层受浸水而形成，层顶埋深一般位于1.0 m～4.8 m，层厚一般介于2.7 m～8.9 m。

含砾粉土③层：黄褐色～杂色，以粉土为主，含有角砾、碎石、砾砂等粗颗粒土，呈稍湿稍密状态，该层为洪积地层，分布厚度差异较大，层顶埋深一般介于8.8 m～13.0 m，层厚约2.2 m～5.7 m。

卵石④层：杂色，磨圆度较好，呈亚圆形，卵石颗粒较小，含砂量较大，呈中密～密实状态。该层层面埋深较稳定，埋深约22.3 m～22.8 m，本次探查未揭穿。

2.2 地基土的主要物理力学性质

通过对地基土取样进行土工试验，第②,③,④层主要物理力学指标如表1所示。

3 基础加固方案选择

表1 第②,③,④层主要物理力学指标

本服务站的地基坐落于经过强夯处理的湿陷性黄土层上，检测报告表明未受浸水影响的地基土湿陷性已经基本消除，计算所得最大湿陷量为27 mm，可基本不考虑地基湿陷引起沉降。由于自来水管道漏水导致地基土压缩性增高，因此，地基处理的目的是通过在条形基础基底增加基桩，以降低基底压力，使基底压力小于基底地基土承载力，同时阻止沉降部分继续下沉。

3.1 灰土挤密桩法

灰土挤密桩适用于处理地下水位以上的粉土、粘性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土等地基，处理厚度为3 m～15 m，土中含水量不宜超过23%。本服务站地基土部分饱和，处理效果难以保证，而且灰土桩不能直接支撑在基底下，处理效果完全取决于桩周土体挤密效果，另外，本工程室内为燃气管网，施工受环境限制，施工难度大。

3.2 旋喷桩法

旋喷桩可以直接穿过自重湿陷性土层和饱和黄土状粉土层，直接坐落在稳定持力层上，使上部大部分荷载通过旋喷桩体传递到持力层上。旋喷钻机小巧，可以进入室内施工，并可以穿过基础放大脚使桩体直接支撑在基础底下。但是同样存在施工难度大的特点。

3.3 坑式静压桩法

在既有建筑物地基加固中，坑式静压桩托换技术对阻止附加沉降和迅速终止沉降起到了独特的作用，这是其他地基加固施工方法所无法做到的。

坑式静压桩法适用于地下水较低的淤泥质土、粘性土、粉土和人工填土等，其加固原理是利用建筑物上部结构自重作为反力，将桩分段压入土中，形成端承摩擦桩或摩擦端承桩，托换后将桩与基础浇筑形成整体，以承受上部荷重。

4 静压桩加固基础方案的实施

在本次基础加固处理中，采用静压桩法进行加固，通过托换桩将原有基础的部分荷载传给基础底面下含砾粉土层，可使基底压力大幅度减少，从而可以达到阻止建筑物继续沉降的目的。

4.1 加固设计

1)单桩反力：上部结构荷载标准值：楼面恒载3.5 kN/m2，屋面恒载4.2 kN/m2，墙体荷载28 kN/m；采用正常使用极限状态下荷载效应的标准组合，传至基础底面1 m长型钢托梁上荷载约为306 kN。

2)托换单桩承载力：端阻力2 600 kPa，侧阻力60 kPa，静压桩长8 m，按建筑桩基技术规范计算可得单桩竖向极限承载力标准值为296 kN。

3)压桩终止标准：桩尖达到室外地面下9 m，且压桩压力达到300 kN(大于单桩竖向极限承载力标准值，且不大于单桩反力)。

4)桩体：桩采用C30混凝土，截面200 mm×200 mm，4φ14级钢筋，箍筋φ6@150，主筋保护层厚度25 mm，主筋与桩顶钢板焊接；每节长1.2 m或1.5 m。

5)布桩：托换桩布置在构造柱下或纵横墙基础交接处，工程桩的平面布置见图2。

4.2 加固施工

1)导坑开挖：根据现场实际情况确定导坑开挖位置及桩位，然后贴近墙体挖竖坑和基础下工作导坑，工作导坑位于基础底面以下，最小尺寸1.0 m(宽)×1.2 m(长)×2.5 m(高)，导坑示意图如图3所示。

2)静力压桩：导坑开挖完成后，在导坑内吊测基底中心，于坑中心挖小方坑，首桩(尖桩)就位，桩顶放置油压千斤顶，千斤顶上、基础底下放置HW300×300 H型钢，用电动油泵将预制桩逐段压入土中，各桩段间焊接连接。

压桩过程中实时观测、记录压桩入土深度与压阻力，随时校正桩的垂直度，且对压桩引起的上部结构墙体的局部抬升进行监测。

3)托换：压桩结束后取下千斤顶，经间歇恒压后，在桩顶安置两开式牛腿式托支座，用螺栓紧固，中部和两侧并排千斤顶，对中调整稳固。将中间千斤顶加压至压桩终压力，待恒压稳定后，对两侧千斤顶同步加压，当中间千斤顶回压至0时，立即将充填C30混凝土并捣实的159 mm钢管放入桩顶与H型钢底面之间，用铁锤将钢楔打紧，将钢管上下焊接，拆除托换装置，托换完毕。

5 加固效果

本工程基础经加固投入使用至今已有2年，经沉降观测及用户反映，未发现继续沉降和墙体开裂，基础沉降得到了有效控制，加固效果显著，达到了预期目的。

6 结语

采用坑式静压桩加固建筑物基础，具有加固效果直观，施工工期短，效果好，见效快，环境友好等效果，施工期间不影响建筑物正常使用，加固施工过程中及施工后地基变形较小，加固后使用寿命长，适用范围广，可作为抢险应急的一种比较好的方法与措施，有较好的市场应用前景。

[1] 马景萍.静压桩托换技术在设备基础加固中的应用[J].建筑技术，2000，31(8)：548.

[2] 阎奇武.墙下条形基础加固工程中静压桩的研究与应用[J].建筑结构，2003，33(4)：52-54.

[3] JGJ 123—2012,既有建筑地基基础加固技术规范[S].

Application of pit-jacked pile underpinning construction in basement consolidation

Wang Qishan He Laping

(GansuCSCECMunicipalEngineeringInvestigationandDesignInstitute，Lanzhou730000，China)

Combining with geotechnical geological conditions of the company serving station in Gansu, the paper selects static-load pile reinforcement foundation scheme, and describes reinforcement construction technologies of pit-jacked pile underpinning method from aspects of pit-guiding excavation, static-load pile and underpinning. Practice proves advantages of the above-mentioned reinforcement method, such as short construction duration, obvious effect and wide application scope. Therefore, it is an effective emergent recusing measure.

loess, foundation reinforcement, pit-jacked pile method, bearing capacity

1009-6825(2017)09-0064-03

2017-01-17

王奇山(1986- )，男，硕士，工程师； 何腊平(1985- )，男，硕士，高级工程师

TU753.8

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