锚杆静压桩在既有建筑纠倾加固中的应用研究

2015-03-22李彦利

电力勘测设计 2015年3期

张磊，刘顺，李彦利

(中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司，北京 100120)

1 概述

近年来，我国电力建设高速发展，建设用地与用地保护之间的矛盾越发突出，特别是我国实行最严格的耕地保护制度和节约集约用地制度后，电力工程项目场地的选择趋向于山间沟谷、滨海滩涂、废弃矿坑等复杂地带。电力工程场地一般采用挖高、填低来整平场地和平衡挖填方量。由于场地地貌的不同，不同场地的回填厚度各不相同，同一场地的回填厚度差异也较大，几米至几十米不等；填土面积占厂区的面积也越来越大，有的已超过厂区面积的一半。这就使得电力工程中大量的一般建(构)筑物或设备基础以填土为基础持力层。

填土由于堆填时间、环境、物质来源和成分的复杂和差异，特别是施工质量控制问题，造成填土性质很不均匀，分布和厚度变化缺乏规律。因此，填土具有不均匀性、湿陷性、自重压密性、压缩性大及强度低等特点。填土的地基沉降不均引起既有建筑的倾斜是岩土工程治理中的热点与难点问题,既有建筑的倾斜会影响设备的运行和结构的安全，必须及时治理。

锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术巧妙结合而形成一种地基加固处理新技术。锚杆静压桩的施工工艺是在已建的建筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔，用粘结剂埋好锚杆，然后安装压桩架，用锚杆作媒介，把压桩架与建筑物基础连为一体，并利用建筑物自重作反力(必要时可加配重)，用千斤顶将预制桩段逐段压入土中，当压桩力及压人深度达到设计要求后，将桩与基础浇注在一起，桩即可受力，从而达到提高地基承载力和控制沉降或抬升基础的目的。锚杆静压桩技术与其他地基加固方法相比，具有很多优点，如锚杆静压桩受力明确，桩基质量有保证，事故工程经加固后能迅速制止沉降和倾斜，施工过程中不会引起附加沉降；施工机具轻巧，操作简便，施工时无振动、无噪音、无环境污染，属于半机械半人工操作方法，加固费用低。本文通过某电厂石灰石浆液罐的纠倾加固工程实例，介绍了锚杆静压桩的工作原理、施工方法、方案设计及过程控制。

2 工程概况

某电厂石灰石浆液罐体为钢结构，底板为钢筋混凝土筏板基础。箱体呈圆柱形，直径6500 mm，高7200 mm，根据业主提供资料，基础筏板厚度900 mm，石灰石浆液箱罐空罐重220 kN，满载条件下石灰石浆液重1500 kN。

由于地基土沉降，造成罐体地面下沉，整体发生局部倾斜，影响了该罐体的正常使用。因此必须对石灰石浆液罐的基础进行局部加固抬升。根据现场倾斜情况、勘察报告及设计图纸，分析本次石灰浆液罐倾斜原因为：基础底7 m深度的地基土为填土，没有按照设计要求进行分层夯实并达到300 kPa的地基承载力要求，且地基土受到石灰石浆液箱罐跑浆的影响导致了本次倾斜(见图1，沉降差已经达到了50 mm，基础底板边缘已经出现了开裂)，必须立即对石灰石浆液罐的基础进行局部加固抬升。

图1 石灰石浆液箱罐基础沉降图

3 设计方案

该工程场地空间狭小,无法采用大型机械作业，石灰石浆液罐不能停止运转，不仅要保证基础不会继续沉降，而且要对基础进行局部加固抬升。根据以上情况确定采用锚杆静压桩抬升底板方案，在石灰石浆液罐不停止运转的情况下，对基础进行局部加固抬升。该方案施工虽然较复杂，工期较长，但传荷过程和受力性能明确，能得到每根桩的实际承载力，施工质量可靠，可解决后期沉降问题，从长远角度分析，是经济合理的。

在基础加固抬升前，对石灰石浆液罐的基础变形开裂情况进行了鉴定，并进行了结构计算确保在加固抬升过程中基础及上部结构的安全。

根据设计的有关资料，此次抬升总荷载约2500 kN，根据现场场地条件，经分析计算共布桩18根，为了避免采用锚杆静压钢管桩加固地基后，石灰石浆液罐向对侧倾斜，在石灰石浆液罐倾斜侧布桩12根，对侧布桩6根，桩位见图2。根据要求，锚杆静压桩的单桩极限承载力约为280 kN，现场施工时最终压桩力不小于300 kN，施工完成后将对锚杆静压桩进行静载试验检测，确保单桩极限承载力不小于280 kN。为了保证纠倾加固的效果，最大限度的利用地基土强度，同时利用静压下的钢管桩对地基土进行注浆加固，并对基础筏板下低压注浆，使得底板下满浆，使地基土与锚杆静压桩共同工作构成复合地基。

图2 锚杆静压桩平面布置图

4 施工及过程控制

施工准备：桩尖、临时锚筋的预制，混凝土板地面切缝，混凝土板下压桩孔范围内人工处理层的挖除，预制锚杆静压钢管桩，每节长度2.00 m，桩径φ152 mm。

锚杆静压桩压桩施工：挖除基础侧回填土,采用CGM高强灌浆料锚固技术预埋锚杆螺栓以及临时锚筋；根据锚杆静压桩平面布置图，压桩机就位，通过锚杆固定后，对准桩位，开始压入第一段静压桩；将第一段预制桩段压入土层后，焊接下一段静压桩，并陆续压入各节静压桩，直至达到单桩设计承载力和设计深度。在压桩的施工过程中，可通过压力表了解到锚杆静压桩是否达到设计承载力；最后通过静压桩注浆加固地基土。

基础筏板抬升：依次通过加压锚杆静压桩，抬升基础筏板。依据抬升情况，基础筏板抬升分为多次进行，第一次抬升高度约为下沉深度的一半；第一次抬升后，将预留静压桩桩段与临时锚筋焊接；通过多次抬升，将基础筏板恢复到原设计标高。基础筏板抬升过程中，进行沉降观测，注意筏板周边基础的变化情况，发现异常及时上报。基础筏板抬升到设计标高后，应进行整个基础筏板标高的复测，发现不符及时调整；基础筏板最终抬升高度略大于原设计标高+5 mm。

基础筏板下注浆：安装注浆设备，待基础筏板抬升到设计要求标高后，低压注浆。若底板下方出现局部孔隙，进行补浆，使得底板下满浆。

原地面的恢复：预留静压桩的切割，基础周边回填夯实，混凝土地面恢复，场地的清理。

目前该电厂石灰石浆液罐经纠倾加固后已安全运行一年，现场监测结果表明沉降满足设计要求，说明该处理方案是成功的。