摘要：随着建造时间的推移，有些建筑设施会发生开裂破损的现象，会危及人员和财物的安全。为了满足人们对建筑设施的正常需求，很有必要对这些开裂的建筑设施进行加固处理。锚杆静压桩在对旧有建筑设施加固领域占据着非常重要的地位，在本文中，作者从应用范围、工作机理、施工工艺以及施工中应注意的问题等方面详细介绍了锚杆静压桩，并通过工程实例指出锚杆静压桩托换技术的适用价值。
1.前言
作为一种新托换技术，锚杆静压桩用于软弱地基的加固特别有效。锚杆静压桩是由静压桩和锚杆相结合而形成的地基加固技术，可以对不满足承载力要求的既有建筑物地基进行地基处理或加固等一系列补救性托换技术。这种技术最早源于美国，我国冶金建筑研究总院在二十世纪八十年代引进并对其进行研究，并于1983年首次在地基加固施工中取得成就。由于锚杆静压桩具有工期短、成本低、效率高等优点，近些年来在我国发展极为迅速。
2.锚杆静压桩工作原理
锚杆静压桩属静压桩的一种比较特殊形式，是由静压桩和锚杆相结合而形成的一种新的地基托换方法。锚杆静压桩以锚杆固定压桩架（其中锚杆埋设于基础上），压桩反力为建筑物的自重荷载，用专业方法（手动或电动千斤顶等）将静压桩从开凿的压桩孔或者基础预留孔逐段压入地基层，然后将基础与桩连接[1]。在进行压桩施工中，挤土作用会使桩周范围出现一定的重塑区，在区域内土的粘聚力被损害，增大了土中的超孔隙水压力，进而降低了土的抗剪强度，因此在压桩时摩阻力减少，即可使用较小的力实现把桩压入深层土壤的过程；超孔隙水压力随着时间的推移会慢慢较小直至消失，土的强度得到修复，此时摩擦力对桩的影响增大，当压桩力达到预期最终压桩力时即为完成整个压桩过程[2]。
与其它托换技术或基础加固处理方法相比，锚杆静压桩具有操作方便、设备简单、施工灵活、施工所需空间小、施工时无振动以及不产生无噪音等一系列优点，实用价值较高。
3.工程概况
地处我国某地区的厂房，整体工程由I、II以及III三个部分组成。原先的设计方案为：I段为一层生产车间，II段为二层以及局部三层的办公楼，III段为一层仓库(生产车间)，其中I、II、III三段均采用钢筋混凝土框架结构。整体工程为I、II、III上部结构各自独立，地基出三个部分联为一个整体，整个厂房的总建筑面积约为5400平方米。在2003年公司对III段综合仓库的局部新增建了夹层。在近些年的使用过程中发现，厂房主体工程产生明显的不均匀沉降现象且沉降趋势加速，并伴随有开裂破损发生[4]。公司需要对原建筑工程进行加固施工，才能继续安全的使用厂房。
此处的工程地质勘查报告表面场地属稳定场地，无液化土层，无断裂层，无滑坡等地质灾害。场地土为软弱土，属Ⅳ类场地，场地地下水属潜水类型，土层物理力学性质指标以及厂房的具体不均匀沉降情况。
从上表可以看出，厂房III段部分的不均匀沉降值均超过了相关建筑工程规范要求的同类建筑结构相对倾斜的0.40%的极限值。此外，还有渗水现象出现在综合厂房III段部分区域的墙角部位，并伴随有沥青防水层龟裂破损的现象。根据检测结构可以看出，厂房III段部分有严重的不均匀沉降现象，需要对这一部分进行加固处理才能恢复厂房的正常运行。
4.沉降原因分析
工作人员为了详细分析该厂房产生不均匀沉降的原因，调取查阅了厂房场地的工程地质资料、厂房的原设计方案以及相关的施工文件，并对厂房场地进行了再次进行了质勘探，结果发现该厂房发生不均匀沉降的原因主要是，厂房局部地基存在暗浜的情况，降低了地基的承载能力，使处于暗浜区域的厂房部分产生沉降现象，进而带动厂房的其他区域不断下沉，最终导致该厂房整体整体沉降以及差异沉降情况的发生[5]。同时，厂房综合仓库内不均匀堆载货物的情况也对厂房的不均匀沉降程度产生了部分作用。
5.加固方案
5.1加固方案选择
根据以上引起厂房产生不均匀沉降的原因，可知该厂房场地情况较差，可选用的加固方案如下：
（1）树根桩加固地基。由于在施工时难以确保桩身质量，故不宜选用。
（2）压力注浆加固地基。由于该厂房地基土情况较差，灌浆压力会引起地基土质异变，难以控制加固效果，因此也不宜使用。
（3）锚杆静压桩加固地基。锚杆静压桩操作方便、设备简单、施工灵活、施工所需空间小、施工时无振动，可方便地基加固的施工，并且施工过程中不产生噪音，不会影响周围人们的正常生活，因此可以选用其对该厂房进行地基加固处理。
5.2加固方案计算
根据建设方提出的要求，并且考虑到本厂房的地质敏感性，采用锚杆静压桩对厂房地基的的加固处理应考虑到以下两个因素：
（a）根据建设方提出的不均匀沉降的控制要求以及以及避免建筑物的反弹，锚杆静压桩主要设在厂房的III段部分；
（b）锚杆静压桩与天然地基共同作用。锚杆静压桩不形成端承桩，在封桩时，基础与锚杆桩采用软连接，从而保证锚杆静压桩与天然地基能够实现共同作用，对建筑物的不均匀沉降进行自行调整。按照锚杆静压桩施工的相关规范要求，可以按照如下公式设计锚杆静压桩最终压桩力：
Pp(L)=Kp·Pa
其中Kp为静压桩力系数，推荐值为1.5-2.1；Pp(L)为设计的最终单桩压桩力；L为静压桩最终入土深度；Pa为规划的单桩竖向容许承载力。
在本加固工程中，静压桩采用钢筋混凝土预制方桩，其中静压桩的截面为0.25m×0.25m，桩长为18m，桩段长1.0-22.5m，C30型钢筋混凝土，用硫磺胶泥连接静压桩的各桩段。在本工程中共设置105静压桩，其中单桩的承载能力为2.7×105N，施工时压桩力为4-4.5×105N。
6.锚杆静压桩施工
6.1锚杆施工
先在基础上做好锚杆以及压桩孔的位置标记。使用电钻并配合风镐以及风动凿岩机开凿锚杆孔和桩位孔，压桩孔形式为下大上小。然后进行埋设锚杆过程，采用M24的锚杆，其中埋杆深度为锚杆螺栓直径的15-20倍。
6.2安装反力架
埋设好锚杆孔后，可以采用千斤顶进行试拉实验，当达到预期的抗拉能力时即可安装反力架。安装反力架的工艺流程为：（a）定位放线，根据方案及几何尺寸放出反力架位置；（b）安装反力架立柱。先用龙门吊将立柱吊下，调整立柱位置，用钢筋等钢材焊接固定立柱；（c）安装八字撑。用龙门吊将八字撑吊下，依据测量定位线进行定位焊接，应该注意的是应安装下八字撑再安装上八字撑；（d）安装斜撑和直撑。用汽车吊将斜撑以及直撑吊下，调整斜撑位置，然后满焊加固（e）焊接加固。最后将立柱以及直撑和斜撑进行再次焊接加固。安装的反力架要稳固垂直。
6.3沉桩施工
制作桩段长度为1.0-2.0m，桩截面为0.25m×0.25m，第一段沉桩为尖头状，用硫磺胶泥连接沉桩两节，应保证硫磺胶泥接头有大约为240-300s的冷却时间。在进行沉桩时，在基础对称部位分别采用千斤顶同时进行，其中桩顶与千斤顶间设置0.3-0.4m厚硬木垫板。压桩时需要有专人随时记录压力表上的阻力值以及桩管进入深度。另外，在进行压桩时应保证连续作业，一次到位。
6.4封桩施工
预加载封桩是相对通常的卸荷封桩而言的，指锚杆静压桩施工中的封桩过程中桩顶保持有一定的荷载，直到封桩砼达到设计强度。其主要目的是减少封桩后产生的沉降，原理为在封桩过程中基础荷载始终都可以传到静压桩上，不因卸荷的影响而使建筑物产生施工沉降。此外，由于不卸荷封桩往往使基础向上抬，当控制好封桩的各参数时，还可以进一步减少封桩前所产生的已有的不均匀沉降。
预加载封桩施工工艺为：
（a）桩孔处理，保证把压桩孔内的杂物清理干净；
（b）安装不卸荷封桩装置；
（c）加载；
（d）在保证桩顶不卸荷后可卸下千斤顶，松开上螺母，卸下反力架；
（e）浇筑封桩砼浇筑前必须先抽干孔内积水，以保证砼塌落度和强度。浇注选用C30细石混凝土，浇注至孔口的时候，用界面剂处理开凿处，焊接时采用Φ20钢筋与锚杆对角焊接的方式，最后将基础上的锥型孔用掺速凝剂细石混凝土浇灌封闭。
6.5施工工艺流程
整个锚杆静压桩的施工流程为
（1）桩孔设置；
（2）压桩孔开凿；
（3）锚杆孔开凿；
（4）锚杆埋设；
（5）桩段预制、运输；
（6）压桩架安装；
（7）压桩施工；
（8）接桩；
（9）焊接交叉钢筋；
（10）封桩。
7.加固效果
在对该厂房地基进行加固处理的过程中，未发现厂房的上部结构开裂等问题，证明在锚杆静压桩加固处理地基时对厂房上部结构影响可以忽略。至该加固工程完成到目前为止，该厂房的沉降现象已经稳定，无新的不均匀沉降发生，厂房的上部结构也没有产生新的裂缝，这个结果表明锚杆静压桩加固地基效果良好。
8.结语
经过上述的工程实例分析，我们可知锚杆静压桩技术用于因基础不均匀沉降引起上部结构开裂的建筑物加固是一种简单有效的方法，在施工设备轻便，移动灵活，施工占地少，可在狭窄场地施工，并且施工过程中对周围环境影响较小，在工程实际中创造了良好的经济效益，是值得我们推广的一种地基托换技术。
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