[建筑]树根桩法在市政工程中的应用2

树根桩法和压密注浆在市政工程中的应用

一、简述

树根桩是一种小型钻孔灌注桩，可采用各种类型的地质钻机施工。树根桩桩径一般在10~40cm之间，桩长一般在30m以内；可以是各种排列的直桩，也可以是呈网状结构的斜桩。用于侧向围护和垂直支承的树根桩须放置环状钢筋笼，主筋直径常选用Φ12~Φ20mm，箍筋为φ6~φ8mm，箍筋间距一般为200~300mm。水泥宜采用42.5普通硅酸盐水泥，注浆浆液一般有二种：一种采用水泥浆液；一种采用水泥砂浆，砂粒径不宜大于φ0.5mm，砂浆配比(重量比)宜为。0.4~0.5：1.0:0.3(水:水泥:砂)，浆液水灰比以0.4~0.5为宜；碎石粒径一般取φ10~φ25mm。树根桩也可用作防渗桩，作为防渗桩时可在水泥浆液中掺入适量的磨细粉煤灰，其掺量应不超过30%，防渗桩为石子+水泥浆液的素桩，不用放置钢筋笼。

二、树根桩法的优点

1、施工工作面小，平面尺寸一般为2米×3米，净高度为3米，甚至更小，施工灵活。

2、施工时噪音小，夜间施工不影响居民的日常生活；振动小，不会造成施工范围内土体坍塌，对地下管线影响较小，是管线保护的最佳选则。

3、压力注浆可使树根桩与地基土紧密结合，桩与基坑四周土体联结成一个整体，有利于基坑壁四周侧向土体的稳定，确保基坑的安全及地下和地面管线和构筑物的安全。

4、桩径小，施工过程中对地基土几乎不产生扰动。

5、工期短，经济省，节约工程费用。

三、树根桩和压密注浆在自来水管线保护保护工程中的应用

1、工程概述

福州市洋里污水厂厂外管网YGⅡ-02标36#工作井东侧有一根DN400砼质自来水管，南北走向与工作井壁平行，距井边1.8米，埋深2.1米；工作井北侧有一根DN500砼质自来水管，东西走向与工作井壁平行，距井边2.0米，埋深2.4米；施工中采用树根桩和压密注浆对自来水管线进行保护。

2、工艺流程

钻机就位成孔清孔吊放钢筋笼（防渗桩除外插入压浆管填筑碎石压浆移位。

3、技术要点：

1）钻机安放必须做到横平竖直，机身底部用机台木固定平稳，确保钻机在施工中不发生倾斜移位。

2）桩位偏差应不超出5cm，桩身垂直度误差应不超过1%（设计桩长）。

3）成孔钻进中应采用泥浆或套管护壁，以防止缩孔和坍孔。

4）成孔结束后应用清水清孔直至清水泛出孔口方可进行下一道工序。

5）钢筋笼制作与吊放：钢筋笼应做到随做随用，不得堆压；制作后的钢筋笼应平直。不得使用已锈蚀的或已使用过的废旧钢筋，不得使用已扭曲变形的钢筋笼。钢筋笼每节长以5-6m为宜，节间钢筋搭接焊缝长度为焊接钢筋的10d。钢筋笼应轻吊慢放，避免磁撞孔壁，当钢筋笼放到设计深度后，应立即固定，防止钢筋笼变形和插入土中。

6）压浆管和填筑碎石：压浆管直径可采用φ25~42mm无缝钢管，不宜使用带外束接的（防渗桩除外）压浆管。碎石应经过冲洗和筛分方可使用；填灌时应一铲一铲灌入，不得一筐筐或一车车倒入孔内，填入量应不少于计算空间的0.9倍。压浆压力控制在0.3~0.5Mpa，一般采用一次性压浆，浆液从孔底泛起，直至孔口为止。

7）泥浆处置：施工现场内应设置排污沟、泥浆池和沉淀池，定期将泥浆运到郊外指定地点，严禁将泥浆排入江河或下水道内。

8）用于基坑围护的树根桩，须做顶梁和支撑构件，在浇筑顶梁前宜将桩顶至少凿去30cm 厚的砼，露出顶梁主筋与顶梁钢筋笼焊接。

9）树根桩在施工中每三根桩应一组试件，以定桩身砼强度，试件规格一般选用100×100×100mm，每组为三块。

10）在基坑围护中，树根桩作排桩墙体施工时，应至少跳打二个桩位。

11）在施工中应防止浆液大量流失，当注浆量达到桩身体积计算量的三倍时，应停止注浆分析原因改进工艺。

12）在施工过程中应现场验收施工记录，包括钢筋笼制作、成孔、压浆等各项工序指标考核。

13）工程竣工后的质量检验：在桩顶1.0m处钻孔取砼芯,制成70×70×70mm试块,测定桩身砼强度;在隐蔽前须检验桩位、桩径和桩数；用作侧向围护的树根桩，基坑开挖后还应检查桩的偏斜、缩径、露筋、蜂窝等内容；用于基础承载桩，一个工程的验桩（动载或静载试验）数量不应少于总桩数的60%。

四、设计方案

1、树根桩插入土深度及弯矩计算

根据布氏假定及悬臂荷载与弯矩计算。

（固定及固定的桩弯曲及位移图）中∑E是各主动土压力之和。Ep是被动土压力的一部分，而另一部分被假定的P代替。取∑B=0，则得：

∑E（l-x-a）-x3(Kp- Ka) γ＇/6=0 (1-1) 式中γ＇—换算后的土重度，当为均布荷载，可折土柱高h＇= P/γ，则γ＇=γ×(h+h＇)／h；

Ka—主动土压力系数，Ka=tg2(450-ϕ/2)

Kp—被动土压力系数，Kp= tg2(450+ϕ/2)

将式（1-1）整理得：

x3- 6∑E．Ｘ／［(Kp- Ka) γ＇］－6∑E／［(Kp- Ka) γ＇］(1-2) 上式令ω＝x／（h+μ）=x／l；Kr=(k p-K a) γ‘（Kr为土的综合土压力系数），代入式（１-２）得：

ω３＝6∑E（１＋ω）／(Kr.l2)- 6∑E a／（Kr.l３）（1-3）

再令m=6∑E／(Kr.l2)；n＝6∑E a／（Kr.l３）代入式（1-3）得：

ω３＝m（１＋ω）－n（1-4）

m、n与荷载桩长有关，布氏作一曲线图，由图可查得ω，由x=ω.l３可求得x值。

μ值可由下式计算：

μ＝e A／γ（k p-K a）

桩需插入深度为t＝μ＋１.2x

已知基坑开挖深度8m，桩下土质为淤泥，考虑减少桩插入深度对插入桩周围3.0m范围内土体采用压密注浆加固（结构图）；土的内摩擦角ϕ=35o ,土重度γ=18N/m3 ，无地下水。

解：（1）桩插入深度计算；因马路走汽车按轻路面荷载计算，折成P=5KN/m2。

γ=18KN/m3，则h‘=P/γ=5/18=0.28(m)

γ‘=γ×(h+h‘)/h

=18.63(KN/m3)

Ka=tg2(450-ϕ/2)= tg2(450-350/2)=0.27

Kp= tg2(450+ϕ/2)= tg2(450+350/2)=3.7

μ=e a÷((Kp-Ka)γ

=(8×18×0.27+5*0.27)÷((3.7-0.27)*18)=0.65(m)

l=h+μ=8+0.65=8.65(m)

∑E=7.57*8*18/2*0.27+5*8*0.27=178.96(KN/m)

a=2/3h=2/3*8=5.33(m)

Kr=(kp-Ka) γ‘=(3.7-0.27)*18.63=63.9

m=6∑E/ Krl2=6*178.96/(63.96*8.652)=0.225

n=6∑E.a / Krl3 =6*178.96*5.33/(63.96*8.653)=0.138

由m、n 查布氏理论曲线得ω=0.625

则x=ωl=0.625*8.65=5.406(m)

t=μ+1.2x=0.65+1.2*5.406=7.14(m)

故桩需入土深7.15(m)

树根桩设计长度为14.15m)。

最大弯矩计算

树根桩工作井和接收井为Φ400单排桩，基坑深度为8.0m，桩顶标高在原地面下1.068m处，桩顶设置一道500*800钢筋混凝土围檩，围檩向下3.5m处设置一道［28a双拼槽钢围檩，坑底向下3.0m范围内土体采取压密注浆加固；将树根桩视作简支梁，共有三个支座（第一道钢筋混凝土围檩、第二道［28a双拼槽钢围檩、第三道压密注浆加固土体）。

式中Pa—主动土压力；

土重度γ＝18N/m3；

h—基坑深度（m）；

ϕ—基坑平均内摩擦角，由于桩外侧土体经过注浆加固故取

ϕ＝３５０；

q—各跨间的均布荷载；

L—中间一道［28a双拼槽钢围檩上下两跨总长的一半长度；

l—中间一道［28a双拼槽钢围檩向下一跨的长度；

解：①深度7米处主动土压力：

Pa＝γ.h.tg2(450-ϕ/2)

＝18*7* tg2(450-350/2)