树根桩在快速加固既有房屋地基中的作用分析

依据勘察结 果、设 计 文 件 及 CFG 桩 施 工 资 料，部 分 CFG 桩存在未达到持力层( 强风化岩层) 的现象。
由于场地上覆地层承载力较低无法满足楼房基础 承载 150 kPa 的 要 求，对 地 基 进 行 了 处 理。 两 限 楼 范 围内处理方式为回填 后 采 用 1 500 kN 级 满 夯 处 理，然 后采用桩径 0. 4 m，桩间距 1. 8 m × 1. 8 m 的 CFG 桩进 行 处 理 ，桩 长 以 达 到 岩 石 持 力 层 ④ 作 为 控 制 条 件 。
特 大 暴 雨 发 生 时 ，该 工 程 地 下 室 尚 未 回 填 ，地 基 直 接 曝 露 ，导 致 雨 水 大 量 渗 入 地 基 ，地 下 水 位 上 升 。 地 基
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铁道建筑
June，2014
土体尤其是粉质黏 土 层 在 浸 水 或 含 水 量 增 大 时，土 体 强度降低，变形增大，导 致 地 基 整 体 承 载 能 力 降 低，沉 降增大。根据补充勘 察 资 料 中 动 力 触 探 结 果，部 分 回 填碎石层和粉质黏土素填土层击数 仅 为 1 ～ 2，该 部 分 地层为人工填土层，填 料 成 分 杂 乱 松 散，含 有 碎 石、砖 块、角砾及生活垃圾 等，浸 水 后 土 体 原 有 结 构 破 坏，强 度降低。 3. 3 地基处理不当
铁道建筑
2014 年第 6 期
Railway Engineering
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文章编号: 1003-1995( 2014) 06-0113-04
树根桩在快速加固既有房屋地基中的作用分析
王文宇1 ，颜 敏2 ，李中国3 ，朱宏伟3 ，蔡德钩3 ，张千里3
( 1． 北京佰嘉置业集团有限公司，北京 102400; 2． 清华大学 机械工程系，北京 100084; 3． 中国铁道科学研究院 铁道建筑研究所，北京 100081)
摘要: 一房屋由于地基处理不当，在遭受雨水浸泡后，地基承载力下降，楼体出现了不均匀沉降变形。由 于 施 工 空 间 狭 小 ，工 期 紧 ，选 用 树 根 桩 进 行 加 固 处 理 。 对 采 用 树 根 桩 快 速 加 固 该 房 屋 地 基 的 设 计 及 施 工 工 艺 进 行 了 探 讨 。 监 测 结 果 表 明 房 屋 加 固 后 楼 体 沉 降 保 持 稳 定 ，未 受 到 强 降 雨 的 明 显 影 响 。 关键词: 地基加固 树根桩 潜孔钻 沉降监测 中图分类号: TU472 文献标识码: A DOI: 10． 3969 / j． issn． 1003-1995． 2014． 06． 34
( 1 － 0. 038 67) × 120 = 129. 70 kPa
从上述计算结果 可 知，持 力 层 对 复 合 地 基 的 承 载
力影响十 分 明 显。 当 持 力 层 未 达 到 设 计 强 风 化 岩 层
时，复 合 地 基 的 承 载 力 只 有 129. 70 kPa，小 于 设 计
( 150 kPa) 要求。
30 × 3. 1 + 80 × 2. 11) ］/2 = 277. 76 kN
复合地基承载力 fspk 为
fspk
=
m Ra Ap
+ β( 1 － m) fsk
=
0. 038 67 × 277. 76 + 0. 8 × 0. 125 6
( 1 － 0. 038 67) × 120 = 177. 81 kPa
2012 年 8 月—2013 年 2 月，沉 降 监 测 结 果 显 示， 该 楼 东 侧 沉 降 大 于 西 侧 ，东 北 角 、东 南 角 沉 降 量 分 别 达 到 23，18 mm; 西北角、西 南 角 沉 降 均 ＜ 3 mm; 北 中 角、 南中角沉降量在 12 ～ 18 mm。 监 测 数 据 分 析 表 明，沉 降仍然 有 增 加 的 趋 势，截 至 2013 年 5 月 中 旬，最 大 累 计沉降约为 40 mm。
1 工程概况
一房屋地上 6 层地下 1 层，坐北朝南，地上住宅为 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 结 构 ，基 础 形 式 为 筏 板 基 础 ，筏 板 下 部为素混凝土垫 层，其 下 为 级 配 砂 石 垫 层。 由 于 场 地 上 覆 地 层 承 载 力 较 低 ，无 法 满 足 楼 房 基 础 承 载 要 求 ，对 地基进行了处理。首先对楼基础范围内的回填土采用 满夯 处 理，然 后 采 用 CFG 桩 进 行 处 理。 CFG 桩 桩 径 0. 4 m，桩间距 1. 8 m × 1. 8 m，桩身混凝土强度为 C20， 桩长以达到岩石持力层作为控制条件。设计要求地基 承载力不小于 150 kPa，最 大 沉 降 量 为 20 mm，沉 降 差 不大于20 mm。由于遭遇暴雨，雨 水 大 量 渗 入 地 基，地 基 土 体 浸 水 后 强 度 降 低 ，地 基 整 体 承 载 能 力 降 低 ，沉 降 增 大 ，基 础 出 现 不 均 匀 沉 降 ，房 屋 出 现 裂 缝 。
孔钻进速度及出渣情 况，综 合 判 断 钻 孔 是 否 到 达 设 计 持 力 层 ，结 合 附 近 钻 孔 情 况 判 断 是 否 终 孔 ，避 免 钻 进 时 遇到个别块石造成误判。 5. 2 钢花管制作安装
钢花管采用壁厚 6 mm，直 径 97 mm 的 无 缝 钢 管， 钢花 管 在 基 础 褥 垫 层 以 下 0. 5 m 处 沿 钢 管 轴 线 每 4 cm、沿钢管径向每 旋 转 45° 钻 6 mm 的 注 浆 孔，注 浆 孔沿钢管四周呈螺旋 状 布 置，注 浆 孔 用 胶 带 或 凝 胶 密 封 。 由 于 地 下 室 空 间 限 制 ，为 了 便 于 安 装 ，将 钢 花 管 切 割为 1，2，3，4 m 的 不 同 长 度，在 安 装 时 再 焊 接 成 需 要 的 长 度，为 了 确 保 焊 接 后 强 度，焊 接 时 使 用 3 根 16 mm 螺纹钢筋加强，接口处围焊。
明，场地内筏板基础以下的地层自上而下主要为: ①人 工填土( 粉质黏土素填土，杂填土) ，一般 厚 度为 0. 3 ～ 5. 0 m，部分区域 达 8. 4 m; ② 第 四 纪 坡 洪 积 成 因 的 黏 性土( 粉质黏 土 ) 、碎 石 土 ( 夹 碎 石 透 镜 体) ; ③ 全 风 化 砂岩、页岩和泥岩; ④强风化的砂岩、页岩和泥岩。
②当 CFG 桩底位于粉质黏土时
Σ R a = qpa Ap + up qsia li =
［800 × 0. 125 6 + 0. 4 × 3. 14 ×
( 25 × 0. 82 + 30 × 3. 1) ］/2 = 121. 52 kN
fspk
=
m Ra Ap
+ β( 1 － m) fsk
=
0. 038 67 × 121. 52 + 0. 8 × 0. 125 6
3 沉降原因分析
结合沉降观测结果及水文地质条件对该房屋地基 不均匀沉降原因予以分析。 3. 1 场地地形、地层条件的影响
场 地 地 貌 上 属 于 山 麓 坡 积 裙 地 貌 ，地 面 高 差 较 大 ， 北 高 南 低 、西 高 东 低 。 原 地 形 整 体 为 洼 地 ，属 典 型 的 汇 水地形，暴雨来临，雨 水 极 易 在 此 处 汇 集，造 成 地 基 土 体含水量增大。场地粉质黏土层较厚，且起伏较大; 粉 质黏土层浸水强度降 低 明 显，这 些 因 素 使 得 粉 质 黏 土 层成为发生不均匀沉降的主要地层。 3. 2 特大暴雨的影响
王文宇等: 树根桩在快速加固既有房屋地基中的作用分析
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图 2 房屋基础平面及树根由于基础下部为 人 工 回 填 粉 质 黏 土 杂 填 土，夹 杂
石 块 ，基 岩 为 全 风 化 、强 风 化 的 砂 岩 、页 岩 和 泥 岩 ，为 了 保证树根桩达到 设 计 深 度，必 须 首 先 进 行 钻 孔。 成 孔 深度至强风化层下 0. 5 m，考虑 到 地下室空间 狭 小，大 型钻孔设备 无 法 作 业，钻 孔 采 用 QZJ-100D 型 潜 孔 冲 击钻 机，定 制 钻 具 为 CR180 冲 击 器，钻 头 直 径 为 180 mm，该钻机的动力源为 15 m3 空压机。
4 树根桩加固地基设计
图 1 工程地质剖面示意
地基承载力计算如下:
1) CFG 桩设计参数
桩间距 s = 1. 8 m; 桩 的 等 效 加 固 直 径 de = 1. 13s
( 正方形布桩)
;
桩径
d
= 0. 4
m;
置换率
m
=
d2
/
d
2 e
=
0. 42 / ( 1. 13 × 1. 8) 2 = 0. 038 67; 处理后桩间土承载力
特征值 fsk = 120 kPa; 桩间土承载力折减系数 β = 0. 8; 桩端岩石端阻极限承载力 qpa = 1 600 kPa; 桩端粉质黏 土端阻极限承载力为 800 kPa。
针对本工程地 质 条 件 复 杂、空 间 狭 小 和 工 期 紧 张 等困难条件，采用 树 根 桩 对 房 屋 地 基 进 行 加 固。 树 根 桩主要沿地下室外墙 内 及 结 构 剪 力 墙 附 近 布 置，与 剪 力墙的距离应以满足 施 工 机 械 操 作 空 间 为 宜，整 个 加 固区域布置 236 根桩。房屋基础平面及树根桩布置见 图 2。根据沉 降 观 测 和 地 质 勘 查 资 料，对 地 基 的 内 填 土层厚度较深的位置适当增加布桩数量; 荷载较集中 的位置适当增加; 其他位置适当布置。
2 水文地质条件
该工程所在位置 地 貌 属 于 山 麓 坡 积 裙 地 貌，地 面 高 差 较 大 ，北 高 南 低 、西 高 东 低 。 岩 土 工 程 地 勘 报 告 表
收稿日期: 2013-09-13 ; 修回日期: 2013 -10-28 作者简介: 王文宇( 1977— ) ，男，北京人，高级工程师。