■周永耀(成都科光工程設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司四川成都610000)

探討樹根樁在地基加固中的應(yīng)用

■周永耀
(成都科光工程設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司四川成都610000)

因歷史原因、設(shè)計(jì)原因或者施工原因，建筑物可能出現(xiàn)不均勻落沉。出現(xiàn)這樣的情況后就需要進(jìn)行地基加固施工，當(dāng)前工程施工中一般使用換土法、壓密法、灌漿法和樁加固法，而樹根樁是最常見的施工方法。本文從樹根樁的起源、適用范圍和優(yōu)勢(shì)幾個(gè)方面對(duì)樹根樁進(jìn)行簡(jiǎn)述，并簡(jiǎn)單介紹單根樁和網(wǎng)狀根樁的設(shè)計(jì)原因和計(jì)算方法。最后通過工程案例說明樹根樁的應(yīng)用。

樹根樁加固地基應(yīng)用

因歷史原因、設(shè)計(jì)原因或者施工原因，建筑物的地基承受不住上面建筑的壓力，建筑物可能出現(xiàn)不均勻落沉，這樣的情況出現(xiàn)后，建筑物可能出現(xiàn)傾斜、裂縫等建筑缺陷，不出現(xiàn)明顯的表面缺陷，地基下沉也一定影響建筑的整體性能，減少建筑物的設(shè)計(jì)壽命。如果不加以必要的措施，必然給后續(xù)使用埋下風(fēng)險(xiǎn)。如準(zhǔn)備繼續(xù)使用該建筑，必然需要加強(qiáng)地基的支撐力，以防建筑的缺陷繼續(xù)擴(kuò)大。工程施工中一般使用換土法、壓密法、灌漿法和樁加固法等常見辦法。這些工程方法以各自的特點(diǎn)應(yīng)用于各類加固工程中，而且起到很明顯的效果。一般加固工程施工需要考慮建筑的類型、所處地質(zhì)環(huán)境等因素，而樹根樁加固法對(duì)土質(zhì)條件要求比較低，而且該法施工成本低廉，致使該法在加固工程所占的比例越來越大。

1　樹根樁的簡(jiǎn)述

1.1樹根樁的簡(jiǎn)單介紹

不管樹木生在崇山峻嶺，還是長(zhǎng)在湖泊平原，它都能經(jīng)歷風(fēng)雨的侵蝕和歲月的洗禮，一直不倒的原因是樹木有龐大的根系，這些根系加固了樹木抵抗外力的能力。工程人員思考利用這個(gè)原理設(shè)計(jì)處理加固根基的辦法。上個(gè)世紀(jì)30年代，意大利人首先將這設(shè)想運(yùn)用到實(shí)際工程，發(fā)明了樹根樁(RootPiles)。其形狀就像樹根一樣，即一些小直徑、由混凝土鋼筋組成的鉆孔樁密集的分布在地基周圍。原有建筑的地基出現(xiàn)問題，用特有的鉆機(jī)鉆一系列有規(guī)則的孔分布在建筑地基周圍，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，清理孔洞，安放鋼筋同時(shí)灌漿。灌漿時(shí)需要一邊灌漿一邊振動(dòng)，保障混凝土密實(shí)程度，澆灌混凝土成樁，這就是樹根樁。樹根樁可以垂直地面，也可以斜插地面，可以單根，也可以成排。

1.2樹根樁的適用范圍

樹根樁對(duì)地質(zhì)條件要求很低，這一特征使得樹根樁的使用范圍很廣。大型工業(yè)工程基礎(chǔ)、高層建筑的基礎(chǔ)、地下工程基礎(chǔ)等都可以使用樹根樁進(jìn)行加固；在干燥條件、還是在水下，樹根樁都可以施工，樹根樁可以在各類環(huán)境中施工。

1.3樹根樁的優(yōu)勢(shì)

（1）樹根樁作業(yè)使用的設(shè)備都比較小，基本不使用大型設(shè)備，使用所需要的場(chǎng)地相對(duì)較少，只要夠3個(gè)人活動(dòng)的空間基本上達(dá)到施工要求。施工作業(yè)面積小是搶修工程里面必須面對(duì)的問題，樹根樁恰好能在較小范圍空間施工。

（2）地基加固工程的建筑中一般有居住人群，這類施工工程一般要求噪音要小，不能打擾到居民生活。樹根樁所用工具振動(dòng)幅度小、噪音小，恰好符合這類要求。振動(dòng)強(qiáng)度小的設(shè)備還能保護(hù)原有地基和管道。

（3）樹根樁能承受很強(qiáng)的壓力?，F(xiàn)在施工資料顯示，直徑10cm長(zhǎng)度5m的樹根樁結(jié)合木密實(shí)的中砂層其最大承受力能高達(dá)800kN，完全沒入土中承受負(fù)荷還可以增加100kN。

（4）樹根樁施工方法所需的樁孔不大，施工過程不會(huì)對(duì)地基和墻面帶來任何次應(yīng)力。施工過程也是僅僅使用少量壓縮氣體，不會(huì)影響地基和墻面。施工范圍不大，可以有效的保護(hù)原有管線的布局。

（5）樹根樁可以穿透各種土質(zhì)條件，在不同的地質(zhì)條件下都可以得到有效應(yīng)用。

（6）樹根樁工程較小，不使用大型設(shè)備，施工工序也較簡(jiǎn)單，所以工程造價(jià)低。樹根樁加固工程是經(jīng)濟(jì)性的施工工程。

2　設(shè)計(jì)樹根樁的理念和計(jì)算方法

2.1單個(gè)樹根樁的設(shè)計(jì)

單根樹根樁是較早被開發(fā)利用到工程，設(shè)計(jì)理念為：建筑物下沉過程中，樹根樁逐漸承擔(dān)原本由原地基承受的負(fù)荷，直到承擔(dān)全部的壓力?？墒菍?shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，單根樹根樁并不按照最大承載負(fù)荷來設(shè)計(jì)單個(gè)樹根樁的負(fù)載能力，而是根據(jù)建筑的實(shí)際情況來判定加固地基后推斷建筑最大的下沉量，根據(jù)最大下沉量，根據(jù)P—S曲線，得到最大載荷p。在設(shè)計(jì)單個(gè)樹根樁時(shí)，根據(jù)一般地基設(shè)計(jì)計(jì)算方法即可。

圖1　P—S曲線

2.2網(wǎng)狀樹根樁的設(shè)計(jì)

網(wǎng)狀樹根樁的設(shè)計(jì)就是在建筑周圍開挖深坑，設(shè)計(jì)類似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹樁側(cè)向托換原有地基的施工方案。在這個(gè)設(shè)計(jì)理念里面樹根和周圍的基土共同作用形成一個(gè)復(fù)雜的共同體，這個(gè)共同體承受來自建筑的拉伸力、負(fù)荷、甚至剪切力。網(wǎng)狀樹根樁的設(shè)計(jì)對(duì)于保護(hù)帶有巖坡的地鐵或者隧道工程有明顯的效果。

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的受力是一個(gè)復(fù)雜多變的力學(xué)問題，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的單根結(jié)構(gòu)承受綜合性應(yīng)力，很難通過一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的公式來計(jì)算出來。當(dāng)前工程施工一般采用經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行分析計(jì)算。有關(guān)樁的規(guī)格、樁間距離等工程參數(shù)都是根據(jù)一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加上安全系數(shù)推導(dǎo)出來。

3　可行性案例分析

3.1工程的介紹

某公司承接建一棟筑樓宇A(yù)的修復(fù)和加固工程。A樓宇使用僅6年，裂縫方向大都為斜向下，少量水平方向。寬度繼續(xù)擴(kuò)大，經(jīng)過相關(guān)部門檢測(cè)墻體圈梁、混凝土強(qiáng)度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后得到結(jié)建筑上面部分設(shè)計(jì)和強(qiáng)度不是引起裂縫原因的結(jié)論。檢查地基土質(zhì)基本為粘土，查閱原有建筑資料顯示原來設(shè)計(jì)要求地基負(fù)荷160kPa，而補(bǔ)勘地基得到結(jié)果為110—150kPa，因此確定地基強(qiáng)度不足造成裂縫產(chǎn)生的原因。公司擬采用樹根樁加固方法進(jìn)行施工。

在樓宇基礎(chǔ)兩側(cè)設(shè)置樹根樁，對(duì)稱布局50根，樁長(zhǎng)長(zhǎng)度為8米，埋入板巖的長(zhǎng)度不少于1m，樹根樁直徑200mm，放置鋼筋籠,用M20水泥砂漿灌注成樁。為加強(qiáng)樹根樁與原基礎(chǔ)連接,在混凝土基礎(chǔ)梁頂面鑿350mm*350mm孔洞,現(xiàn)澆鹼托梁橫穿磚墻并與樁頂連接,把樁分擔(dān)的荷載傳至承重墻上。同時(shí)還設(shè)計(jì)施工對(duì)樹根樁的擋土樹根樁。

工程加固后，經(jīng)過相關(guān)檢查，加強(qiáng)后地基的理論承載負(fù)荷為200-210kpa。工程完成后，經(jīng)過半年的連續(xù)測(cè)量，沒有出現(xiàn)沉降情況。

3.2施工工藝

一般施工工序過程如圖2。

3.3質(zhì)量保障措施

樹根樁施工如同所用工程施工一樣都需要把關(guān)工程質(zhì)量，當(dāng)然，所采用的質(zhì)量保障措施也相差不大。首先要嚴(yán)格把關(guān)工程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要做到合規(guī)、科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計(jì)圖紙要詳細(xì)、具體、具有可操作性。其次要把握原材料的質(zhì)量關(guān)，工程所用材料都有嚴(yán)格的規(guī)定，不能出現(xiàn)以次充好情況。最后要嚴(yán)格把關(guān)工程施工過程，如：樹根樁的位置要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求布置；徹底清理孔洞、放置的鋼筋籠和骨料也要符合工程要求、按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的注漿操作手法進(jìn)行施工、保養(yǎng)科學(xué)到位。

圖2　

4　結(jié)論

樹根樁以它特有的優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用各類加固工程中，取得良好的經(jīng)濟(jì)效率。單根樹根樁的設(shè)計(jì)已經(jīng)很完善，網(wǎng)狀樹根樁的工程設(shè)計(jì)還需要進(jìn)一步研究，運(yùn)行現(xiàn)代技術(shù)科學(xué)的利用好這個(gè)工程方法是大趨勢(shì)。

[1]王振福,王波.樹根樁加固地基的實(shí)踐[J].陜西地質(zhì),2007,(11).

[2]蔣續(xù)平.樹根樁在地基基礎(chǔ)加固中的作用[J].湖南地質(zhì),2002,(9).

[3]中南大學(xué).岳陽化工總廠劉家沖小區(qū)春園一01棟地基加固處理設(shè)計(jì)與研究.2002.

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-373-2

周永耀（1983～），男，工程師，本科，研究方向?yàn)閹r土工程。