静压托换桩在工程中的应用

静压托换桩在工程中的应用
摘要：坑底静压托换桩加固地基技术可以针对具有湿陷性的软弱土层，解决建筑物地基
产生沉降变形的问题。

结合坑底钢管静压桩地基托换加固技术原理和101厂房地基沉降变形
及工程地质条件，提出了坑底钢管静压桩托换加固设计方案，介绍了坑底钢管静压桩成桩施
工工艺、质量控制要点，对坑底静压桩的桩尖入土深度和压桩力进行了分析。

结果表明，坑
底钢管静压桩对软弱湿陷性地基加固效果良好，成桩质量控制要重视施工的过程控制，可以
很好地解决软弱湿陷性土层产生的地基沉降开裂问题。

关键词:静压托换桩；基础加固；监测
工程概况
101厂房为单层混凝土框架厂房，独立基础，建筑尺寸：55.60米*90.60米，厂房走廊以南操作区为较大跨度轻钢构屋面，走廊以北设备区为钢筋混凝土屋面。

在建成后，因地基土不均匀下沉导致地面开裂，围护墙体出现斜向裂缝。

（一）根据建设时的地勘报告，较深钻孔为14.5米，地层岩性自上而下为：
①杂填土（Q4ml），层厚0.5~5.0m，整个场地内均有分布；
②细粒混合土（Q42al+pl），埋深1.5~4.9m，层厚5.0~10.5m。

③1湿陷性黄土状土层顶埋深1.0~6.0m，层厚5.0~9.0m。

③2非湿陷性黄土状土层顶埋深5.5~7.7m，层厚4.0~5.0m（未揭穿）。

（二）补勘资料深度较大，提供地基承载力及岩土参数。

101厂房地形南高
北低，场地标高约为2213～2214m，除表层的素填土外，主要由冲、洪积物组成，根据勘探揭露自上而下为：
①填土Q44ml，层厚2.60～3.30m；
②黄土状土Q32al+pl：主要由粉质黏土组成，局部为粉土，土质较均匀，呈软塑～硬塑状态，稍湿-饱和。

顶面埋深为2.60～3.30m，层厚30.50～31.50m。

该
层根据是否具有湿陷性及是否饱和分为②1湿陷性黄土状土和②2饱和性黄土状土。

②1湿陷性黄土状土Q32al+pl，由粉质黏土组成，顶面埋深为0.50～6.50m ，
层厚7.70～13.40m；
②2饱和黄土Q32al+pl，主要由粉质粘土组成，埋深约为10.00～18.00m，层厚
19.10～23.80m，层底深度33.80～34.10m；
③卵石Q32al+pl，埋深为33.80～34.10m，厚度0.20～1.10m；
④新近系泥岩N，顶面埋深为34.30～34.90m，强风化层厚度1.50～2.00m。

场地病害原因：
经过对原厂房的地勘报告、补勘、图纸、沉降观测报告的分析，初步得出
101厂房出现大面积不均匀沉降的原因有以下几方面：
（一）该场地为山脚下冲、洪积扇场地，南高北低。

坐落在较厚的黄土状土上，土层由上部湿陷性黄土状土和下部饱和性黄土状土组成，受雨水、渗流水等
因素影响，发生部分变形湿陷，导致建筑地基基础发生不均匀沉降，地面及墙体
出现裂缝。

（二）101厂房地基处理，均对杂填土层进行挖除换填，对下部较厚的黄土
状土未进行处理，该黄土状土上部有不同程度湿陷，下部为饱和软塑层，受外界
因素影响会产生一定程度变形，导致地面及建筑破损。

厂房加固方案：
（一）整体加固
采用静压托换桩对厂房地基基础进行加固。

结合上部结构荷载值及地质情况，根据桩周土极限侧阻力标准值、湿陷性黄土体、饱和性黄土厚度等，采用静压托
换桩桩径Φ245，闭口锥底，计算确定桩长，进行静压托换桩布置。

厂房共有柱
70根，每根柱基础布桩4根、6根、8根不等，共计布桩306根，压桩深度约为
21米，桩端位于②2饱和黄土层中，桩内灌注C30细石混凝土。

（二）局部加固
从沉降观测数据分析，A轴（南侧）、F轴（北侧）两排柱沉降量较大，厂
房中间沉降量较小。

对A轴、E轴、F轴这三排柱地基基础进行加固，厂房中间
部位暂不加固，对厂房内外管沟进行检查，并做防水处理，确保地基基础不浸水。

加固完成后进行整体沉降观测，沉降趋于稳定，即达到了加固目的。

对A轴、E轴、F轴进行加固，共加固柱35根，加固布桩164根。

坑式静压托换桩是一种对既有建筑物地基基础行之有效的加固方法，该方法
是利用静压法把钢管混凝土桩体压入土层中，土体的密度增加，使桩周侧壁阻力
增长，同时桩尖部也把基础荷载传入深部地基土中，从而达到基础稳定的效果。

其受力明确、加固效果显著，无附加沉降产生，可解决建筑物不均匀沉降及
承载力不足等问题。

优点：桩体质量可靠，压桩压力明确，桩长情况可知，干作业。

缺点：土方量大，噪音大，工序较复杂，用工量大。

试桩说明：
根据规范规定及大量工程实例，为使设计方案与工程实际情况更接近，需进行试桩实验。

选择沉降观察中沉降量大，有代表性基础进行试桩。

钢管静压托换桩试桩选三根柱基，共计12根桩进行试验。

根据入土深度、压力值等情况在采用∅245钢管进行试验；当压桩长度＞24米时，采用∅273钢管进行试验；确定压力、入土深度等，为设计桩径、桩径等提供依据。

结语
建筑地基采用静压桩地基托换加固技术处理后，湿陷性地基得到有效改善，地基承载能力符合相关要求，厂房地基的沉降趋势得到控制。

更主要的是在不影响厂家正常生产的情况，在复杂场地条件下，成功地对厂房基础进行了加固，施工进度快，加固质量好，受到建设单位好评。

结合本工程及类似的静压桩地基托换加固工程经验可以得出如下结论。

１）采用坑底钢管静压桩托换加固方法增加了上部结构的地基埋置深度，基础有较好的土层支撑，解决了地基产生沉降变形和强度不满足使用要求的问题。

２）本工程根据地基的结构特点、环境条件和地质条件，采用坑底钢管静压桩加固地基，取得了良好的经济效益和社会效益，既节约了投资，又满足了基础使用功能的要求，保证了厂房的正常使用。

３）坑底静压桩地基托换加固技术施工具有加固设备轻便灵活、操作方便、作业面小、无污染等传统施工方法不具备的特点。

４）坑底钢管静压桩在施工过程中对土层的扰动程度小，在窄小的地下导坑空间中可以完成施工，能够很好地解决产生变形病害的地基加固问题，在工程中需要结合实际深入的研究，灵活应用，是一种具有广泛推广应用价值的地基处理方法。

通过不断研究和实践，必将随着岩土工程的发展而得到更深入的发展。

参考文献
（1）国家标准，既有建筑地基基础加固技术规范（JGJ123-2012）
（2）国家标准，建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）
（3）国家标准，湿陷性黄土地区建筑标准（GB50025-2018）
（4）叶书麟等，地基处理与托换技术（第三版），中国建筑工业出版社，2005.04
（5）吴如军等，建筑加固改造托换工程技术实例100例，中国建筑工业出版社，2018.12。