锚杆静压桩逆作施工技术在医院改扩建中的应用

陶聪燕

上海南汇建工建设（集团）有限公司 上海 201399

0 引言

上海市中医医院随着门急诊业务量不断增加，院方在无法新建门急诊大楼的情况下，对原有老门急诊大楼进行改扩建。

由于本改扩建工程位于原老门急诊大楼中心位置，受到周围诊疗室的影响，且医院周围环境苛刻、场地狭小（图1），施工现场无法进入和安装大型桩机进行桩基施工。因此采用锚杆静压桩逆作法施工，利用锚杆压桩反力架，依靠建筑物基础的自身荷载作为压桩反力，完成桩基工程施工[1,2]。

图1 周围环境布置示意

锚杆静压桩优点在于无需大型桩机进入现场，施工时基本无振动、无噪声、无污染，对周边环境影响极小，且桩架（反力架）可以灵活移动，能完成离老桩很近的新桩施工[3-5]。

1 工程概况

上海市中医医院原门急诊大楼由多幢3～6层砖混结构建筑物组成，中间有一个占地面积627 m2内庭，内庭有走道及绿化。现对内庭位置和西侧门诊楼进行改扩建，内庭改建后建筑物上部采用钢结构，层数5层；西侧门急诊楼扩建后建筑物上部也采用钢结构，层数5层，扩建面积约1 000 m2。基础采用条形基础（局部筏板基础和独立基础），新旧基础相距200 mm。

工程所涉及的地层为①1杂填土、②3砂质粉土、③灰色淤泥质黏土、④灰色黏土、⑤灰色砂质粉土。

桩基采用截面尺寸为300 mm×300 mm的混凝土预制桩，共有122套（根），每套桩长有19 m、19.5 m、20 m三种规格，标准节长度为2.5 m，总排土量219 m3。桩尖进入⑤2砂质粉土层持力层，单桩设计承载力为480 kN，压桩力大于900 kN，桩位平面布置见图2。

图2 桩位平面布置示意

2 特点与难点分析

1）新旧基础相距仅200 mm，压桩过程中会引起挤土效应，导致土中超孔隙水压力升高，使土体破坏并引起侧向位移，将对原老桩基产生影响，导致原急诊楼沉降或出现墙体开裂等不良现象。

2）部分压桩孔距原基础边线很近，给反力架安装带来一定难度。

3）原老门急诊内庭施工场地狭小，机械、材料、人员进出极其不便，对原门急诊楼正常使用带来一定影响。

4）压桩过程中，反力架移位、桩头吊运、接桩焊接等工作会对病人和医生带来一定干扰。

3 锚杆静压桩施工流程

预留压桩孔模（绑基础钢筋时）→预埋锚杆→浇筑基础混凝土→安装反力架（混凝土达到设计强度后）→电动葫芦吊桩入压桩孔位→压桩施工→接桩→压桩→移动反力架→截桩、清理桩孔→基础顶部焊接交叉钢筋→封桩[6,7]

4 锚杆静压桩主要施工技术

4.1 压桩孔预留布置

本工程桩截面尺寸为300 mm×300 mm，故压桩孔预留上口尺寸为350 mm×350 mm，下口尺寸为400 mm×400 mm，呈锥形状。压桩孔与设计位置平面允许偏差为±20 mm。

4.2 预埋锚杆

锚杆采用φ27 mm的螺杆，长度550 mm，锚入基础内长度400 mm，焊接在基础钢筋上，高出基础面150 mm。每个压桩孔周边对称设置4根锚杆，与压桩孔孔边距离150 mm（图3）。

图3 锚杆平面布置示意

4.3 压桩反力架安装

反力架安装应牢固、平稳、不得松动，与锚杆用螺帽紧固连接，在压桩过程中应随时检查螺帽松动情况，如有松动应及时拧紧。反力架要保持垂直，如锚杆受力较大时，需采用多螺帽固定。

4.4 压桩

改扩建工程结构完成3层以后，当基础有足够的荷重时，在建筑物自重作用下方可开始在基础上进行压桩施工。正式压桩之前选择2根桩作为试桩，以确定压桩力大小。正式压桩的施工要点如下：

1）本工程采用2台压桩反力架，为了减少压桩施工引起的挤土效应，在压桩过程中采用多点分散和跳打方式；要控制压桩速度，每个台班完成压桩4套（根），以尽可能减少由于超孔隙水压力引起的侧向挤土（图4）。

图4 压桩现场实景

2）吊装：利用反力架上电动葫芦将桩吊入压桩孔位，使桩段轴线与千斤顶保持垂直，并在一条直线上。

3）利用2 000 kN油压千斤顶，千斤顶施加的压桩力中心要与桩截面中心保持重合，千斤顶放置偏差≤2 mm。然后将千斤顶顶在反力架横向钢梁上，将混凝土方桩压入，为了防止混凝土桩头损坏，在桩顶设一块钢垫板保护。

4）接桩：当压至距地面0.5 m左右时进行接桩，2节桩保持在同一轴线上。接桩方法采用角铁焊接，要求在桩两侧由2名焊工同时焊接，以确保受力对称，尽可能减少变形，焊接后至少冷却3 min，方可继续送桩。

5）桩身垂直度偏差控制在≤0.5%。

6）压桩以压桩力控制为主，桩长控制为辅。压桩力最大值不得超过基础及上部结构的自有质量，否则很有可能使基础上浮从而破坏房屋结构。

7）压桩时不得随意中断，应连续进行，中途严禁长时间的停顿，以免土体固结后引起摩阻力的剧增。

经检测，本工程122根桩压桩力均在900～1 280 kN范围之间，一般为1 000 kN，均满足设计要求， 34#桩压桩曲线见图5。封桩时用2根φ18 mm钢筋制作成“Ⅱ”形，并与锚杆焊接成十字交叉形状，焊接长度≥8 mm，双面满焊。封桩前应对桩顶侧面进行凿毛处理，并冲洗干净。清除孔内杂物和积水，经隐蔽验收合格后，浇筑C35微膨胀混凝土进行封桩。

图5 34#桩压桩曲线示意

5 监测和检测

5.1 监测

施工前对老门急诊楼及新建房上部构件变形情况、沉降情况、倾斜度进行1次监测，确定原始数据以判断压桩是否对建筑物产生附加影响。压桩过程中对沉降情况1 d监测1次，倾斜情况3 d监测1次。沉降报警值为±3 mm，倾斜报警值为2‰。

5.2 检测

本工程压桩力均在900～1 280 kN之间，按设计要求，对6套（根）桩作了静载试验，均满足单桩极限承载力大于960 kN的设计要求，检测结果见表1，Q-s曲线和s-lgt曲线如图6、图7所示。

表1 检测结果

图6 Q-s曲线示意

图7 s-lgt曲线示意

6 实施效果

1）在锚杆静压桩刚开始施工时，由于地基土强度比较弱，建筑物稍有些沉降，但随着锚杆静压桩施工数量的不断增加，地基土不但受到挤密作用和桩的向上反力，且变形时所受侧限增加，从而使沉降几乎为零，维持在一个非常低的水平，且改扩建的门急诊楼基础最终沉降仅为1.3 mm，说明桩基质量很好，没有由于因压桩而带来附加沉降。

2）改扩建建筑物上部构件没有受到损坏，没有产生裂缝，倾斜率未达报警值。

3）周围原有相邻门急诊楼的观测也未出现异常情况，结构未受到破坏，能够保证其门诊继续正常使用，说明采用多点分散的锚杆静压桩施工措施非常有效。

7 结语

锚杆静压桩可用于老建筑的地基加固，解决不均匀沉降的问题，也可用于建筑物密集、大型施工机具无法进入的桩基工程。它在施工过程中引起的附加沉降要比其他一些地基加固方法小很多，如高压旋喷加固、压密注浆加固等，同时也避免了其他地基加固对土体造成破坏的一些问题。通过施工结果可知，锚杆静压桩在压桩过程中要处理好各个环节，特别是需要控制好桩身垂直度和终压标准，这是尤为重要的[8-10]。

锚杆静压桩逆作施工技术在本工程的应用不但取得了良好的效果，而且还可以降低施工成本，几乎不占用工期，从而大大加快了工程进度，在类似工程中可以大力推广应用。