浅析坑式钢管静压桩在地基加固中的应用

柴 卓

(陕西中祥基础工程有限责任公司，陕西 西安 710003)

近些年来，随着工程建设的不断增多，既有建筑地基发生不均匀沉降导致建筑开裂变形的事故愈来愈多。加固既有建筑地基基础方法有多种，其中，坑式静压桩法近年来在地基加固、基础托换以及建筑物纠偏等工程中得到广泛应用，取得了良好的加固效果。

本文以山西某化工厂质检楼地基加固为例，就坑式钢管静压桩施工过程工艺及施工注意事项、处理措施进行较为详细的介绍和分析。

1 工程概况

山西某化工厂质检楼为一幢3层框架结构建筑物，平面尺寸为长46.8 m×宽15 m，基础为筏板基础(埋深2 m)，于2013年3月建成并投入使用，2013年8月建筑物墙面以及地面均发育有不同程度的变形裂缝，随即开始监测。经监测，该建筑物整体向北东方向变形较严重，截至2014年10月，累计最大水平位移量68 mm，累计最大沉降量62 mm，特别是2014年8月～9月雨季期间，建筑物下沉量最为显著，达26 mm。

根据勘察资料可知，场地较为平坦、地貌单元属山前洪积扇，场地范围内地层自上而下包含：

勘探深度内均未遇到地下水，仅局部存在上层滞水。

2 不均匀沉降变形分析

据现场调查与勘察资料，认为山西某化工厂质检楼不均匀沉降变形原因主要有三点。首先，场地地质条件较差，地层结构分布不均匀，造成地基土均匀性差。其次，山前洪积扇区地下水排泄通道不均匀，质检楼南侧山前坡面散流大量汇集下渗，富集于质检楼基础底部，造成局部土层含水量增高，而地基土结构较为松散，浸水后易产生湿陷变形。最后，据勘察试验资料显示，质检楼筏板基础下整片三七灰土垫层强度不足，亦是造成地基不均匀沉降的原因之一。

3 地基加固方案

综合考虑山西某化工厂质检楼主体结构形式、基础形式、地层条件以及施工条件等方面因素，经反复对比和论证，认为该建筑物整体性好刚度大、地基变形局部严重(建筑物北东侧)、岩土地质条件差，采用坑式钢管静压桩具有受力明确、布桩位置灵活、施工便捷、工程造价经济等优点。而若采用注浆加固方法一方面吃浆量大造价高，另一方面注浆过程中易引发新的附加沉降。

山西某化工厂质检楼地基加固，在筏板与框架柱节点处共布设30根钢管静压桩，其入土深度按终止压力控制，设计压桩终止压力不小于400 kN。钢管采用φ159 mm壁厚6 mm焊管，采用焊接连接。钢管桩管内灌注微膨胀早强混凝土，桩外涂抹沥青防腐。贴近质检楼筏板外侧开挖工作坑，工作坑深度4.5 m(筏板以下2.5 m)、长2.2 m(垂直建筑物筏板方向)、宽1.2 m(顺沿建筑物筏板方向)，压桩施工后工作坑采用二八灰土回填至距离筏板基础以下1 m处，用C20细石混凝土封填1 m至筏板底，最后采用二八灰土回填至室外地面。加固示意图见图1。

4 施工工艺及注意事项

4.1 施工工艺

坑式钢管静压桩施工工艺流程：测量放样、确定桩位→开挖工作坑并临时支护→安放钢管、千斤顶→压桩施工(压桩、接桩焊接)→钢管桩内灌注混凝土→工作坑灰土回填、混凝土封填。

4.2 施工注意事项

1)为避免建筑物基础整片开挖造成新的差异沉降，静压桩施工用工作坑应进行跳槽开挖，跳槽间隔不小于2个，由中间向两侧开挖。

2)工作坑开挖，视土层情况如软弱土地层时，应进行临时支护。

3)压桩施工前，应将钢管外层涂抹沥青防腐；钢管桩各节的连接采用焊接接头时，整个钢管管口外周满焊；钢管桩底设置桩靴，桩顶设置2 mm钢板焊接，桩顶钢板与既有筏板基础间采用200 mm×200 mm×20 mm楔形钢板衬垫。

4)压桩过程中应控制压桩速率，保证均匀进行，并对钢管桩垂直度进行监测，以保证桩位垂直度，一般桩节垂直度允许偏差不应大于桩节长度的1%。

5)桩尖达到设计深度后，压桩力不得小于设计压桩终止压力，且持续时间不应少于5 min。

6)工作坑回填，先采用二八灰土回填至筏板基础以下1 m处，分层夯填厚度不大于30 cm，压实度不小于0.93；再用C20混凝土回填至筏板基础底面，并振捣密实；待C20混凝土终凝后且强度到达75%以上后，在其上继续回填二八灰土至室外地坪标高，分层级压实要求同上。

5 结语

1)山西某化工厂质检楼采用坑式钢管静压桩加固地基方案是可行的，加固效果良好，据施工后期监测未发现继续沉降变形迹象。

2)坑式钢管静压桩适用于地下水位低、人工填土或含碎石粉质粘土层情况的地基加固，特别是对于整体性好、刚度大的建筑物，适用性和经济性突出。

3)坑式钢管静压桩具有机理明确、施工便捷、施工扰动小、工程造价经济等特点，在加固既有地基处理中，具有广阔的应用前景。

4)坑式钢管静压桩施工应注意施工顺序以及压桩施工工艺。