王志 中國(guó)中鐵四局市政分公司

淺談樹根樁的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)及應(yīng)用

王志 中國(guó)中鐵四局市政分公司

本文主要闡述了樹根樁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法及施工要點(diǎn)，并且結(jié)合一些相關(guān)工程實(shí)例，對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行分析。

樹根樁；設(shè)計(jì)；施工；應(yīng)用

1、引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目逐年增多，地基處理越發(fā)成為項(xiàng)目的關(guān)鍵。因此，針對(duì)不同的地質(zhì)條件、復(fù)雜的施工環(huán)境以及結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，必須選用既經(jīng)濟(jì)又切實(shí)可行的地基處理方法，才能有效地縮短工期、降低成本、增加項(xiàng)目效益。樹根樁又名壓力灌漿微型樁，其直徑一般在100～300mm范圍內(nèi)，樁長(zhǎng)不超過30米，布置形式有各種排列的直樁和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的斜樁，目前越來越廣泛用于不同施工領(lǐng)域中。

2、樹根樁設(shè)計(jì)計(jì)算方法

2.1 單樁豎向極限承載力計(jì)算

當(dāng)樹根樁作為承重樁時(shí)，可按摩擦樁設(shè)計(jì)：

式中Quk——單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（k N）；

Qsk——單樁總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（k N）；

Qpk——單樁總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（k N）；

U——樁身周長(zhǎng)（m）；

qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

li——樁穿越第i層土的厚度（m）；

qpk——極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（k P a）；

Ap——樁端面積（m2）。

2.2 復(fù)合地基承載力計(jì)算

當(dāng)樹根樁作為復(fù)合地基時(shí)，計(jì)算方法如下：

其中fspk——復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值（k P a）；

Ra——單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值（k P a），可通過現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定；

fsk——樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

β——樁間天然地基承載力折減系數(shù)，可取0.2～0.6；

Ae——1根樁承擔(dān)的處理面積（m2）；

Ap——樁的平均截面積（m2）。

2.3 樁身強(qiáng)度設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)樹根樁樁身強(qiáng)度時(shí)，樁身砼軸心抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足下式要求：

式中 fc——樁身砼軸心抗壓強(qiáng)度（K P a）；

Qa——單樁容許樁承載力（KN）；

Ap——樁身截面積（m2）；

要求樁身混凝土標(biāo)號(hào)不得小于C15級(jí)。

2.4 工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

樹根樁采用的碎石骨料粒徑宜在10～25mm范圍內(nèi)，鋼筋籠外徑宜小于設(shè)計(jì)樁徑40～60mm。對(duì)作為承重樁的樹根樁，宜注水泥砂漿，配比為水：水泥：砂=0.5：1.0：0.3（重量比），砂粒粒徑不宜大于0.5mm。對(duì)作為側(cè)向支護(hù)和抗?jié)B漏的樹根樁，宜注水泥漿，漿液水灰比宜為0.4～0.5；樹根樁成樁時(shí)可根據(jù)工程需要摻入適量的早強(qiáng)劑和減水劑。

3、樹根樁施工方法

樹根樁施工工藝流程如圖所示。

定位和校正垂直度：樁位偏差應(yīng)控制在20mm以內(nèi)，直樁的垂直度偏差應(yīng)不超過1%，斜樁的傾斜度應(yīng)按設(shè)計(jì)要求作相應(yīng)調(diào)整。

設(shè)備就位：設(shè)備就位必須按對(duì)中、整平、固定的程序進(jìn)行，設(shè)備就位對(duì)中的允許偏差2cm，主動(dòng)鉆桿垂直度偏差要少于1%。

成孔：采用工程地質(zhì)鉆機(jī)成孔，也可采用洛陽(yáng)鏟沖擊成孔。鉆孔時(shí)一般采用清水或天然水泥漿護(hù)壁，一般不用套管，僅在也孔口附近下一段套管，鉆孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高后清孔，直至孔口基本泛清水為止。鉆孔時(shí)，控制泥漿比重在1.18左右，清孔后期泥漿比重控制在1.12左右。

鋼筋籠制作：按施工規(guī)范要求加工制作。

吊放鋼筋籠和注漿管：鋼筋籠安放過程中，受阻力時(shí)不能強(qiáng)行下壓，宜邊旋邊安放，保證孔壁穩(wěn)定，兩節(jié)鋼筋籠搭接時(shí)必須，垂直，鋼筋籠安放時(shí)籠頂標(biāo)高要符合設(shè)計(jì)要求。擬采用φ20mm鐵管用做注漿管，注漿管各節(jié)間應(yīng)旋緊，累積長(zhǎng)度大于孔深0.2～0.8mm，注漿管底口距離孔底5～10cm（即下到底填料后上提5～10cm）。

填灌碎石：碎石應(yīng)用水沖洗，計(jì)量填放，填入量控制在1.15倍計(jì)算體積左右。為保證回填碎石均勻，填入約0.2m3石料，搖動(dòng)鋼筋籠，注漿管，保證碎石入孔底。在填灌過程中應(yīng)始終利用注漿管注清水清孔，最后在灌注前清孔至返清水為止。

水泥漿配制：將水灰比控制在0.5～0.6之間，水泥漿先用高速攪拌機(jī)制漿，以確保攪拌均勻，減少離析，再轉(zhuǎn)入低速攪拌儲(chǔ)漿桶，邊攪邊注漿。

注漿成樁：采用能兼注水泥砂漿和砂漿的注漿泵，最大工作壓力≥1. 5mpa，注漿時(shí)應(yīng)控制注漿壓力，使?jié){液均勻上冒，直至泛出孔口溢出為止。注漿過程應(yīng)連續(xù)，如因其他原因間斷，立即處理。注漿壓力底部用0.5～0.7mpa，上部用0.1～0.3mpa，注漿管的提升應(yīng)根據(jù)注漿壓力變化進(jìn)行，每次提升高度不超過50cm，直至水泥漿完全置換孔內(nèi)泥漿從孔口溢出為止。

施工注意事項(xiàng)：（1）樹根樁采用的碎石粒徑不宜過大，以防卡在鋼筋籠上，通常以不超過1/10樁徑為宜。粒徑數(shù)毫米的瓜子片含泥量高，易浮在水泥漿表面，會(huì)顯著減少壓漿量和降低樁身強(qiáng)度；（2）在成孔之后至回填碎石期間，最可能產(chǎn)生縮徑和塌孔現(xiàn)象，因此應(yīng)盡可能縮短吊放鋼筋籠和注漿管的時(shí)間。（3）碎石的填充量采取體積計(jì)算，先算出盛碎石的容器的體積和鉆孔（扣鋼筋籠、注漿管的體積）的容積，可獲得每孔應(yīng)投入碎石的桶數(shù)?？紤]到鉆孔容積計(jì)算的誤差和投放時(shí)空隙的變化，投入量允許有10～20%的變化幅度。投入量過小往往是縮徑或碎石級(jí)配不良所致，會(huì)導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不夠；（4）注漿不宜采用高壓大流量的注漿泵，避免產(chǎn)生過多的漿液流失和樁身強(qiáng)度不均勻；（5）拔管后孔內(nèi)砼和漿液面會(huì)下降，當(dāng)表層土質(zhì)松散時(shí)會(huì)有漿液流失現(xiàn)象，一般須在樁頂填充碎石和在1～2m范圍內(nèi)補(bǔ)注漿；（6）樹根樁施工如出現(xiàn)縮頸和塌孔的現(xiàn)象，應(yīng)將套管下到產(chǎn)生縮頸或塌孔的土層深度以下；（7）樹根樁施工時(shí)應(yīng)防止出現(xiàn)穿孔和漿液沿砂層大量流失的現(xiàn)象，樹根樁的額定注漿量應(yīng)不超過按樁身體積計(jì)算的三倍，當(dāng)注漿量達(dá)到額定注漿量時(shí)應(yīng)停止注漿，可采用跳孔施工、間歇施工和增加速凝劑摻量等措施來防止上述現(xiàn)象；（8）用作防滲堵漏的樹根樁，允許在水泥漿液中摻入不大于3%的磨細(xì)粉煤灰。

4、質(zhì)量檢驗(yàn)

對(duì)承受豎向荷載的樹根樁，采用靜載試驗(yàn)來檢驗(yàn)其承載能力和沉降特性；對(duì)作為抗拔的樹根樁，采用抗拔靜載試驗(yàn)檢測(cè)其抗拔力；對(duì)作為復(fù)合地基的樹樁樁，除檢測(cè)單樁承載力外，還應(yīng)檢測(cè)復(fù)合地基靜載；樁身完整性可采用低應(yīng)變進(jìn)行檢測(cè)。

5、樹根樁應(yīng)用實(shí)例

武漢市落步嘴污水處理廠四座二沉池抗浮設(shè)計(jì)就采用樹根樁施工工藝；淮安市四季青污水處理廠四座二沉池及兩座B段曝氣池抗浮設(shè)計(jì)同樣采用樹根樁施工工藝；南京市金川河泵站工程防洪擋墻下部地基處理采用樹根樁施工工藝、附近高壓線鐵塔基礎(chǔ)采用斜狀樹根樁進(jìn)行支護(hù)；武漢市鐵路橋泵站的攔污柵、節(jié)制閘下部基礎(chǔ)采用樹根樁復(fù)合地基。

6、結(jié)語(yǔ)

樹根樁由于所需施工設(shè)備簡(jiǎn)易，施工速度快，施工工藝簡(jiǎn)單，能適用較復(fù)雜的施工環(huán)境，又適用于粘性土、粉土、砂土、填土和粒徑不大的礫砂層等土層，既可作為承重樁、抗拔樁、側(cè)向支護(hù)樁，又可用于復(fù)合地基處理、抗?jié)B堵漏墻以及既有建筑物的地基和基礎(chǔ)的托換處理，應(yīng)用前景十分廣闊。

[1]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.JGJ79-2002

[2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)程.GB50007-2002

[3]基礎(chǔ)工程施工手冊(cè)

[4]建筑施工計(jì)算手冊(cè)

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.10.027