锚杆静压钢管桩在复杂工况下的应用

帅飞跃

上海工谷土木工程技术有限公司 上海 200437

连云港港庙岭三期突堤闸口检查桥（图1）工程投入使用不到5 a，除了网架基础PHC管桩未发现沉降外，其余地磅、安全岛等复合地基区域均出现了不同程度的沉降，最大沉降量超过50 cm。

本闸口检查桥共14个通道，其中10个通道内设地磅基础及地磅，现由于地基基础的不均匀沉降，大部分地磅已经不能使用，安全岛的不均匀沉降也导致检查岗亭的倾斜，已经对闸口检查桥的安全、正常使用造成了影响（图2）。

图1 闸口检查桥立面

图2 现状病害

1 病害成因分析

经过查阅原设计图纸及原地勘报告等相关资料得知：该闸口检查桥内的地磅、安全岛等坐落在经置换后的土层上，地基置换形式为水泥土搅拌桩，桩距1 m×1 m，桩径500 mm，有效桩长16.4 m，在浅层基础与水泥土搅拌桩之间设置山皮石垫层，分层振动碾压，厚度约2.4 m。上部雨篷为钢网架结构，基础为PHC预应力管桩，平均桩长31 m。

由于闸口检查桥钢网架基础为PHC管桩基础，没有发现有沉降现象；而复合地基区域都发生了不同程度的沉降，所以对复合地基区域的水泥搅拌桩是否存在施工质量问题产生了质疑。

通过补充勘察，最终得出以下结论：“抽样检测的粉喷桩，桩径0.50 m，桩距0.40～1.40 m，桩长4.10～10.70 m。”而设计桩长为16.40 m，明显不能满足原设计要求。通过比对原勘察报告，发现施工实际粉喷桩桩长还未穿过淤泥层，上部构造都浮于淤泥层上方，因此出现了沉降现象。随着闸口检查桥的投入使用以及上部荷载的增加，淤泥层受上部荷载而产生固结，因此造成了不同程度的沉降。

2 病害处理方案

要从根本上解决问题，必须使上部荷载能通过有效途径穿越淤泥层直接传递至底部持力土层上，因此考虑采用桩基。又因为考虑到钢网架对大型压桩机的限制，所以决定采用锚杆静压桩工艺。

由于原复合地基的粉喷桩设计桩距为1 m×1 m，而补勘实际桩距0.40～1.40 m，粉喷桩的位置存在较大的不确定性及离散性，再加上浅层基础与水泥土搅拌桩之间设置了厚2.4 m的山皮石垫层，锚杆静压桩要想定位准确并且穿越山皮石垫层几乎不太可能。因此考虑先将上部地磅基础等拆除后，开挖清除掉山皮石垫层，直至露出粉喷桩桩头，根据粉喷桩实际平面位置进行锚杆静压桩的定位，然后预留压桩孔洞，先恢复砂石垫层，再按原设计浇筑地磅基础、路面结构等，浇筑时预留压桩孔，设置加强筋，预埋锚杆，待浇筑的混凝土强度达到100%设计强度时，再进行锚杆静压桩施工。

根据设计单位出具的设计图纸，本工程锚杆静压桩采用螺旋钢管桩，桩径273 mm，壁厚8 mm。桩间采用焊接接头，辅以内衬圈以保证垂直度，桩内灌注C20混凝土，顶部放置长4 m的钢筋笼。设计桩长39 m，每段桩长3 m，单桩承载力1 075 kN，理论压桩力1 764 kN。

3 施工工艺流程

清除地磅等基础及山皮石垫层至露出粉喷桩桩头→确定压桩位置并预留压桩孔→回填砂石垫层至基础底标高→浇筑地磅基础混凝土或路面结构层（预埋锚杆、预留压桩孔）→混凝土达到100%设计强度→安装反力架→安装定位器→吊桩入位→压桩施工→记录压桩力与深度→接桩后再压桩直至达到设计要求→拆除反力架→割桩头→浇筑管内填充混凝土→放桩顶钢筋笼→封锚[1-5]

3.1 确定桩位并预留压桩孔

按照设计平面布置图预留压桩孔，然后标出桩位及锚杆孔位置，在承台面上挖深0.5 m、直径为30 cm的孔以利桩基定位。同时为了方便施工，对桩位进行编号。

3.2 反力架安装

正式压桩前，为保证压桩时基础提供的反力大于设计压桩力，确保结构的安全性，需将所有的静载全部加载完毕后才能开始静压桩的施工（图3）。

经验算，桩架及锚杆满足设计要求，可安装压桩架，压桩架必须保证垂直，使千斤顶与桩段轴线保持在同一垂直线上，不得偏压。垫好桩架底部，均衡拧紧螺帽，然后安装压梁、千斤顶及高压管。

3.3 压桩

为了防止淤泥进入桩身内，在首节桩顶部向下约10 cm处设置1道横隔板，因压桩力非常大，隔板需要加焊十字撑加强处理；在横隔板下方约10 cm处管桩两侧各开1个孔洞作为排淤孔。

压桩施工前，采用人工配合机械将螺旋钢管桩吊装就位，用撬棒矫正桩身垂直度，在桩顶垫厚1～2 cm的钢板作为桩垫，然后让千斤顶及压梁压住桩顶，安装钢梢，开启油泵压桩。压桩过程中应随时拧紧反力架底部松动的螺帽（图4）。

图3 反力架安装现场

图4 压桩施工

在压桩过程中，应随时调整垂直度，保持桩垂直压入土中。及时、准确记录每节桩的压桩时间、桩长和压桩力等原始数据，采用压桩力控制为主，桩长控制为辅的双控方法。桩基施工不得中途停顿，如需要中途停顿时，桩尖应停在软土中，且停顿时间不宜超过24 h。

3.4 接桩

施工步骤：清除焊面铁锈→安装内衬圈→吊装管桩→调整垂直度→点焊固定→调整垂直度→满焊→清除焊渣→冷却5 min。

焊接接桩前清除坡口焊面铁锈，用水平尺在2个互成90°的方向上校正垂直度，确保垂直度后，用电焊将钢制内衬圈与钢管柱临时焊接。再次检查垂直度后再进行满焊。

3.5 浇筑桩芯混凝土

施工步骤：拆除反力架→切割桩头→凿毛预留孔壁→制作安装桩顶钢筋笼→浇筑桩芯混凝土。

反力架拆除后，及时切割桩头复测桩长，制作桩顶钢筋笼，钢筋笼安装时高出钢管桩10～15 cm，浇筑桩芯混凝土。

3.6 封锚

施工步骤：人工凿除桩周混凝土，露出原基础钢筋→焊接连接原基础钢筋→焊接锚杆交叉钢筋→清理孔壁→涂刷界面剂→浇筑混凝土封锚→混凝土养护。

新旧混凝土结合面必须凿毛并清理干净，保证结合面无浮尘、油污等并涂刷混凝土界面剂一道。封锚混凝土为微膨胀早强混凝土。

4 结语

通过一系列施工组织的安排和技术措施的落实，本次基础加固工程中的成功实践证明，锚杆静压桩技术取得了比较好的效果，在保证加固效果的同时，社会、经济效果突显，其施工便捷、经济合理、见效快速。结合本工程的实际情况，可以预见其在有限空间内的地基加固等方面具有较高的实用和推广价值。