树根桩在既有建筑增层中运用分析

2021-01-22任蓓蓓胡献银

四川水泥 2021年5期

任蓓蓓严帅胡献银

（1.江苏建筑职业技术学院，江苏徐州 221116；2.江苏兴禾建设有限公司，江苏徐州 221116；3.龙海建设集团有限公司徐州分公司，江苏徐州 221116）

0 引言

树根桩主要是通过深埋的方式，固定建筑物的地基，并且增加建筑物地基的承载能力，因此在建筑物需要增加层高的时候，一般会对建筑物的地基进行树立树根桩操作。这样就可以对建筑物的整体结构进行固定，满足、保障人民群众的日常生产、工作与生活，因此树根桩在建筑物增程过程中起到非常重要的固定作用，同时也能够减少建筑物拆除再建设资金的投入，是环保节约的建筑行为。

1 树根桩的应用范围

树根桩的应用范围是非常广泛的，一般应用于大型工业抗交替荷载设备基础以及高耸建筑物的交替荷载基础等。如果现存的建筑物的基础出现分布式下降，或者需要加层改造建设时，需要树根桩对其余的建筑部分进行承载，简而言之，树根桩的应用就是为了承载建筑物的分量，并加固建筑物的基础。比如我国现有的一些年数过长小区由于年久失修，甚至由于土质松动，造成某些楼房乃至居民区出现坍塌或者下沉的现象。因此，在这种建筑物上应用树根桩，可以有效的加固年久失修的小区或者楼房。使其存在的年限更加长远，这样做一方面可以节省大量的建筑经费，而另一方面也可以避免人口迁徙所造成的社会问题。在结构方面，由于树根桩的施工比较简单，并且在整个施工的过程中所造成的噪音以及对当地生态环境的破坏是微乎其微的，因此如果在市区建设树根桩，也可以得到当地居民的认可。

另外在建设树根桩的时候，树根桩的建设位置，对当地的土壤以及水位是没有任何要求，树根桩就可以建设在水位以上或以下，由于树根桩整体结构是钢筋混凝土制成的，因此受水源侵袭的速率相对较慢，因此树根桩的存在时间会相当长。大概可以维持30年到50年左右，而每一根竖纹桩的建设成本不足35 万元。一个老旧小区的树根桩的树冠状，实际需要的数目大概在8 根左右，也就是说建设8 个树根桩，那么老小区的使用寿命将会延长30年到50年，而8 个树根桩的建设费用为280 万元。相比于建设新型小区动辄几千万的投资而言，280 万元的投入是微乎其微的，因此树根桩的建设利用场景十分广泛[1-2]。

2 树根桩的设计

2.1 树根桩作为支撑桩时，它的承载力可以用下面几个方法进行检测：

2.1.1 单桩荷载检测

这个检测方法主要是在当地建设一个树根桩，然后用固定的测试仪对单桩进行检测，在检测的过程中一定要注意水管桩的建设时间，比如树根桩在建设一段时间之后，才可以进行正常的压力测试。这也是由于我国各个地区土壤的结构情况不一样，有些地方的土壤结构相对紧实，而有些地方的土壤结构相对松散，因此在建设树根桩之初，不需要对其进行压力测试，在建设树根桩一段时间之内，由于树冠状下面的土壤变得愈发的紧实，这样才能够起到正常的测试作用，进而进一步检测输完桩的单桩承载能力。

2.1.2 参考同类工程资料

这一部分的检测行为是通过数据分析的形式进行检测的，比如在全国各地都会建设不同类型的树根桩，那么每一个树根桩的承载能力范围是有限的。只有找到数据信息与自身所见的输文章的数据信息相匹配的输文章，并且查找其承载能力，就可以大致预测自建的树根桩承载能力大概在哪些范围之内，当然通过这种方式查找能力是有一定的纰漏的，毕竟树根桩的建设主体是钢筋和水泥，而每个地方的钢筋和水泥的质量是有所区别的，即便是使用相同型号的钢筋和水泥，但是由于不同生产厂家的原因这，也导致某些钢筋水泥的质量存在一定的瑕疵，因此这种通过参考同类工程资料查找树根桩承载能力的方式是不全面的。但这种方式却是一种普遍的统计输管桩承载能力的方式，毕竟通过实际的检测方式会造成一定的经济投入，而大多数的建筑商为减少投入，都会通过查找相关资料的方式证明自己的树根桩的承载能力以及是否可以满足使用需求。

2.1.3 按摩擦桩设计：

rkd：单个树根桩承载能力的范围。

up：单个树根桩的周长。

qi：第1 层土壤的极限摩擦力。

li：第1 层土壤中树根桩的长度。[3]

2.2 设计树根桩，桩身强度的时候，通过桩身混凝土轴心抗压强度的检测来检查树根桩的具体承载能力。具体情况应当满足如下要求：

ap：树根桩的横截面积。

fcuk：变成为35 厘米的混凝土桩身抗压强度。树根装的装饰混凝土的标号不应小于B28 级。

2.3 树根桩应该采用碎石骨料颗粒

颗粒的直径应该在35～45 毫米之间，颗粒的重量在30 克到85 克。这也是由于树根桩在建设的过程中如果碎石骨料的颗粒直径过大，那么会造成颗粒和粒粒质点较大的缝隙，从而影响石纹状的承载能力，如果竖纹状骨料的颗粒直接过小，那么对于树根桩的承载能力也会有所影响。树根桩外围的钢筋外径应当小于设计装订的35～85 毫米之间。所谓的钢筋外径，为了保证树根桩的整体结构不会发生倾倒，另外钢筋外径也会对树根桩起到一定的保护作用，比如在树根桩建设的时候应当率先建设钢筋外径，由此才能对树根桩进行更好的定型。由于树根桩大多数作为支撑桩，因此树根桩的承载力是检测树根桩质量的标准之一，因此在建设树根桩的时候，应当对树根桩注入大量的水泥砂浆，水和水泥的配比大概在1：80 左右，而水泥和砂浆的配比大概在80：5 左右。同时在倾倒水泥砂浆的时候，也应当在水泥砂浆中加入适量的凝结剂以及碱水剂。这也是因为树根桩在长期存在的过程中，一般会受到风雨的侵袭，因此在水泥中加入这两个添加剂，可以有效的延缓疏根桩受侵袭的速度，并且延长树根桩的存在时间。[4]

3 具体工程的树根桩设计

居民小区建立树根桩支撑需要建立一座钢筋混凝土的框架结构的建筑物，该建筑物的结构一般为三层，高度大概在15 米左右，占地面积不超过1000 平方米。总荷载量为4000 吨左右。建设石文庄的数量在30 个左右，其中25 吨作为基础承重，5 根作为建筑物的固定成症状。条形基础中最大的面积应当达到140 平方米，而最小的独立基础面积应当小于1.5 平方米。树根桩的深度应当大于3.5 米，最浅深度应当在1 米左右。由于深度与固定程度成正比，因此树根桩在建设过程中经常会采用深埋的方式。对于树根桩的核载量应当进行精确的计算，经过计算之后，总体数根桩的总核载量超过4000吨。由于居民小区的建设时间相对久远，目前为止已经存在超过60年，因此居民小区的地基部分已经基本凝固，承载能力已经减弱为建设支出的60%左右。这些数据的获取，均是通过测量仪器对对建筑地基材料的实际情况进行测算的。[5]在经过测算之后，才能确定建设树根桩的数量。因此在树根桩建设之前，就已经确定施工桩的建设数量以及建设位置。同时在建设时，一定要注意地基是否出现不均匀沉降，为了避免使地基结构发生明显的开裂，因此在建设树根桩之前，必须对地基进行弥补处理，从而防止在深埋树根桩的过程中，发生地基损坏的现象。

研究完整个建筑物建设图纸之后，相关的研究人员需要对施工桩的深埋位置以及建筑材料等细节问题进行讨论，并制定相应的树立方案，在对相应的方案做出对比之后，选择最有利于承担楼体结构的施工状深埋计划，同时在施工中深埋的过程中，也应当确认树根桩的深埋时间以及沉淀时间，并且对今后的检测步骤，乃至于质量检测步骤，均做出具体的时间规划。这样有利于减少整个工程的时间投入，同时能够最大限度的节省建筑经费的投入。在深埋树根桩之后，为了防止树根桩发生变形，应当及时对树根桩的整体结构以及形状进行检测，并在今后的5年之内分时间段按时对树根桩的具体形状进行检测。

树根桩建设的具体行动步骤如下：

3.1 放线布立装位置

这一步骤主要是按照施工图纸进行测量，然后做上标记，从而确定树根桩的建设位置。10 分钟的建设位置是非常有讲究的，因为每个建筑物的情况是不一样的，并且每个建筑物的地基情况也是不一样的，因此树根桩的建设位置的合理性，在一定程度上能够决定树根桩建设的有效性。简而言之，树根桩的建设位置正确则承载力相应提升。建筑的稳定性也逐步提高，如果树根桩的建设位置错误，那么建筑物的稳定性不会起到丝毫的改变。

3.2 成孔

这个步骤主要是按照之前所做的记号进行打孔，基本操作是对准孔位调整好钻机的角度，对地面进行深度钻孔。钻孔的深度一般是按照管桩深埋深度的150%钻取的。因为树根桩在深埋之前，需要对树根桩深埋位置的土壤进行夯实，也就是为树根桩打地基，从而稳定树根桩的整体结构。

3.3 清孔

这一步骤主要是向已经钻取的口内进行注水，并通过特定的工具清理钻孔内的空间。毕竟在钻孔过程中会对周围的土壤造成一定的松动，尤其是有一些碎土会铺在孔洞的底部，从而造成孔洞，底部的土壤过于松软，这样在深埋树根桩的时候，会影响树根桩的稳定性。

3.4 固定钻孔

在钻孔之后，并且对钻孔清洗之后，由于钻孔周围的土壤会发生风散，因此应当对钻孔进行固定，而传统的固定方式，一般是通过钢筋固定的方式。但是如今的固定方式却比较先进，是通过3D打印技术将相应的材料进行打印，而在此之前需要对孔内的具体情况进行拍照，通过3D打印机对相关数据进行分析，整理之后打出相应的模具，这样模具在放置入孔内的时候会具有较强的切合性，并且对树根桩的支撑力更强大，从而使树根桩的保存时间适当的延长。另外通过3D打印技术所打印的支撑物，由于打印物质的强度不同，因此应当选择质地较为强硬仿佛是能力比较强的硬塑料进行打印。

3.5 吊入注浆管

试温装一般采用改装过的 xx180 型地质钻机成孔。所以钻孔完成之后，放入心形打印的树根桩固定模子。在放入模子之后需要填入40～25 毫米的水泥，添加直径在8 毫米到五毫米的碎石，这样会对整个树根桩的稳定性进行加固。

3.6 填骨料

这一步骤主要是将干净的沙子和碎石填入到钻孔之中，沙子和碎石的质量不超过10 毫米，这意味着沙子和水泥之间的空隙会相对较少，因此能够填入大量的砂子，这样会给树根桩较大的支撑能力。同时限定沙子和碎石的直径，还有另外一个功能，那就是填入大量的沙子和碎石，可以压实地基使树状根在深埋的过程中，深度不会发生变化。这样能最大限度地发挥树根桩的作用。

3.7 结果检测

经过树根桩的加固之后，建筑物加层施工完毕后。如果没有发生较大的下沉，或者部位的下沉深度小于20 毫米，那么就说明树根桩的树立比较成功。[5]