張德芳

本文通過構筑物某旗桿糾偏實例，介紹了利用自然地面施工靜壓鋼管樁、抬升基礎法實施糾偏的詳細工藝流程。其中糾偏方案設計、靜壓鋼管樁承載力計算、施工方法及過程、抬升法糾偏的具體操作等，都可作為其它糾偏項目的借鑒和參考。

一、概況

某集團上市公司廣場旗桿，共11根，中心距均為2.000m。因基礎不均勻沉降，旗桿頂端向南偏移200～300mm，影響該集團形象。

該旗桿基礎為C20鋼筋混凝土結構，全長22.500m，底寬2.300m，為三階獨立基礎，上階高0.550m，中階高0.600m，下階高0.700m；臺階面第二級寬0.300m，第三級寬0.450m；上覆土0.500m，鋼筋混凝土基礎下有0.200m高素砼墊層，基礎埋深-2.550m，基礎下及周邊為回填土?；靥钔恋鼗休d力特征值qpa=80kPa、qsia=12kPa；地面3.700m下為花崗巖殘積礫質性粘土，qpa=180kPa、qsia=63kPa（其余資料不詳）。不利于也不允許布置大型施工機械，故決定：采用在自然地面的表面直接施工靜壓鋼管樁，局部挖土，露出基礎頂面，在基礎頂面埋植反力錨桿，抬升基礎進行糾偏的處理，后高壓灌注1:1水泥砂漿對地基加固的方案。

圖1 原旗桿傾斜

靜壓樁抬升基礎的原理是：當鋼管樁總承載力＞旗桿基礎及其附加重力時，繼續(xù)增加千斤頂壓力，鋼管樁不再下沉，而旗桿基礎則被抬升。

二、鋼管樁的計算和布樁設計

1.鋼管樁豎向承載力最大值的確定

選用Q235、φ=150mm，δ=5mm鋼管樁，單樁極限承載力：

式中：

Rmax—承載力設計最大值N。

f—鋼材強度設計值N/mm2。

AP—樁底端橫截面面積；2

2.樁長設計

∵根據(jù)《規(guī)范》，設計單樁豎向承載力特征值可按下式估算，取其中較小值：

式中：

Ra—單樁豎向承載力特征值；

qpa,qsia—樁端端阻力，樁側阻力特征值，由當?shù)仂o載荷試驗結果統(tǒng)計分析算得（或地勘報告提供）；

Ap—樁底端橫截面面積；

up—樁身周邊長度；

li—第i層巖土層的厚度。

查相關地質資料顯示：雜填土qpa=8 0 k pa，qsia=12kpa；

花崗巖殘積礫質性粘土qpa=180kpa，qsia=63kpa

設進入礫質性粘土層鋼管樁長度為L：

化簡得：506.6×103=0.4×103+ 20.9×103+ 29.7L

解之得： L=16.3×103mm≈16.300m

即：單根鋼管樁設計長度為：3.700+16.300=20.000m

3.鋼管樁布置方式

計算基礎及覆土的總荷載：（切斷法孤立覆土，其分項系數(shù)取1）

實際設計6根20m長的Q235、φ=150mm，δ=5mm鋼管樁，均勻布置。

三、靜壓鋼管樁的施工工藝

1.旗桿基礎面上鉆樁孔

首先用經緯儀投點放線，確定6個靜壓鋼管樁的中心位置。

不用開挖基礎，直接在自然地（表）面，用φ200mm直徑的金剛石鉆頭在旗桿基礎面上鉆孔，一直鉆穿整個旗桿基礎。樁孔上部砼碎塊要取出，靠近基礎下部的樁孔中砼碎塊不必取出，靜壓樁時可直接壓進入巖土中。

圖2 旗桿基礎面上鉆樁孔

2.埋植反力錨桿

局部挖土，露出基礎頂面，在旗桿基礎頂面鉆孔中心各250mm處，各鉆一φ50mm直徑，深600mm的小孔。洗靜吹干后，灌入植筋結構膠，然后埋植φ42mm全螺紋反力錨桿。全長1.1m，外露長度500mm，自然養(yǎng)護7天。

圖3 埋植全螺紋反力錨桿

3.靜壓鋼管樁

用100噸級，300mm行程的電動油壓千斤頂，壓靜壓鋼管樁。靜壓樁機架總高度2.600m（可用于室內）。鋼管樁每段長1.5m，備用少量幾根1.0m、0.1m的短樁，用機床加工使其斷面垂直于鋼管樁軸線，加壓時應用水準尺控制鋼管樁的垂直度。千斤頂和鋼管樁間應加防滑板。

電焊接樁時，應保證樁的垂直度，接頭應滿焊，且應使接頭處冷卻至常溫后，才能繼續(xù)加壓。

圖4 靜力壓鋼管樁

此時Δy1=0.6mm；Δχ=22mm（考慮土壤的壓縮變形，取20mm）

圖6 抬升量與糾偏量的關系

4.樁頂封鋼板反梁固定

當鋼管樁壓力接近500kN時，應停止加壓，預留下行空間后，割除多余的鋼管；當鋼管樁缺少預留的行程時，應用L=100mm的短樁滿焊接樁，并用30mm厚鋼板加肋焊至100mm高的反梁鋼板封住鋼管樁頂。

圖5 樁頂封反梁鋼板固定

四、糾偏施工工藝

1.抬升研究與假設

抬升時，讓所有千斤頂受力均為400kN；

每抬升10kN荷載，φ150×5的鋼管，當L=20m時，即鋼樁本身變形很小。

當?shù)鼗鶎︿摴軜兜某休d力＞鋼管樁極限承載力時，鋼管樁端的巖土不被剪切破壞，鋼管樁與巖土的相對位移為0。

2.抬升量的計算與設計

設鋼管樁端的巖土不被剪切破壞，鋼管樁與巖土的相對位移為0；

設垂直的旗桿向北的位移量為Δχ；

設第二級臺階抬升的位移量為Δy1；

設第三級臺階抬升的位移量為Δy2；

設第二級臺階水平線與垂直的旗桿中軸線交點為o；

設旗桿基礎南側在右邊時，基礎逆時針轉角為正，角度為∠α；

當Δy2=1mm時，∠α=arctan(1/900)=0.064°

上述計算說明，鋼管樁相對旗桿基礎每下行1mm，旗桿將回正20mm，如果每次用千斤頂壓鋼管樁1mm，需10～15次才能恢復旗桿的垂直。

3.垂直度測量點布設

于旗桿東西兩側20～40m處，布設經緯儀(或全站儀)，每抬升一次，測量一次，以確定旗桿傾斜變化。

如下圖示，布設垂直度測量點，并劃定固定測站位置。

圖7 測量位置布置圖

4.抬升糾偏操作

抬升設備改用100噸級，行程為50mm的扁形千斤頂。每臺千斤頂由1組2人專門負責，現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，采用分級同步的抬升方法同時進行加壓抬升。

抬升過程中，每組1人負責加壓，1人負責隨時加強觀察鋼管樁、旗桿基礎及設備等變化情況，任意一組有狀況，都應及時發(fā)出警報，并同時停止操作。當旗桿回正后，并超過20mm左右時，開始穩(wěn)壓。

擰緊樁頂壓頂反梁板上的螺母，防止千斤頂漏油，避免已抬升的基礎回落。

5.高壓灌漿對地基加固

樁頂反梁板固定后，可利用鉆孔與管鋼樁之間的間隙，埋設注漿管和溢流管。當封口水泥砂漿凝結且強度≥3MPa后，可用砂漿泵往基礎底面空隙中灌注1∶1水泥砂漿，砂漿泵壓力≮2.5MPa，直至溢出為止。

五、結語

在自然地表面直接施工靜壓鋼管樁，抬升基礎也只在基礎表面進行操作，回避了深基礎或基坑開挖，降低了安全風險，減小了工程量，在場地狹小或不能用大設備施工的項目中，這種糾偏方法切實可行，可借鑒推廣。