树根桩在既有建筑增层中的运用分析

树根桩在既有建筑增层中的运用分析

【摘要】软土地基上的建筑物,由于地基基础设计不良或受到浇注物的施工影响而产生一定的沉降倾斜、开裂变形甚至破坏,是屡见不鲜的。因此,为保证这些建筑物的安全使用,必须对它们进行地基加固。树根桩加固法施工用场地小，噪音和振动小，操作方便，安全可靠。在既有建筑的加固中得到了广泛了的应用。文章主要对此进行了简单的分析。

【关键词】树根桩；既有建筑；增层树根桩是指桩径在70～250mm、长径比大于30，采用螺旋钻成孔、强配筋和压力注浆工艺成桩的钢筋混凝土就地灌注桩。它利用小型钻机迸行钻孔，然后放入钢筋笼或型钢，注入水泥砂浆或混凝土，结合碎石骨料成桩，桩可以是垂直的或侧斜的，可以是单根的或成束的，可以是端承桩或摩擦桩。

1.树根状的应用范围

树根桩应用范围广泛,可用于大型工业抗交替荷载设备基础、高耸构筑物抗交替荷载基础、岩坡及土坡的稳定加固、地下室加固处理、挡土墙锚固、基坑开挖的支护结构等,当既有建筑物基础出现不均匀沉降和需要加层改造时,树根桩可用于对上部结构的承托。树根桩施工简单灵活,所需施工场地较小,施工时噪音和振动小,适合于对公害控制严格的市区作业;桩孔孔径小,对基础和地基土几乎都不产生附加应力,施工时对原有基础影响小,也不干扰建筑物的正常使用;能穿透各种障碍物,适用于除粒径较大的卵石层以外的各种类型的土层,既能在水位以上干作业成孔,也可在有地下水的情况下成孔成桩;采用压力灌浆能使桩体外表面比较粗糙,从而使桩体与地基岩土紧密结合,提高原地基基础承载力,起到加固补强的作用;从受力机理来看,因桩的长径比较大,单桩体积的承载能力远大于其他桩型。

2.树根桩的设计

（1）树根桩作为支承桩时，单桩承载力可采用下述方法确定：

1）单桩荷载试验。

2）参考同类工程资料。

3）按摩擦桩设计：

Rkd=qi·li·uplk

Rkd：单桩容许承载力（kN）。

Up：桩周长（m）。

qi：第i层土的极限摩阻力（kPa）。

li：第i层土中的桩长（m）。

K：安全系数，一般可取2。

（2）设计树根桩桩身强度时，桩身混凝土轴心抗压强度应满足下式要求：RkdlAp≤250fcu，k

Rkd：单桩容许承载力（kN）。

Ap：桩身截面积（m2）。

fcu,k：边长为15cm的桩身混凝土标准抗压强度（MPa）。桩身混凝土标号应不小于C15级。

（3）树根桩采用的碎石骨料粒径宜在10～25mm范围内，钢筋笼外径宜小于设计桩径40～60mm。对作为支承桩的树根桩，宜注水泥砂浆，配比为：水：

水泥：砂=0.5：1.0：0.3（重量比），砂粒粒径不宜大于0.5mm。树根桩成桩时可根据需要掺入适量的早强剂和减水剂。

3.具体工程的树根桩设计

某宾馆是一座钢筋混凝土框架结构的建筑物，三层，高14m，建筑占地1400m2，总荷载为4437０Nk，分别由28个独立或条形基础承担。条形基础中最大的面积达135m2，最小的独立基础面积仅1.7m2，基础最大埋深为3.2m，最小仅0.85m。现要在原建筑物上增建三层，将楼高增加到25m。经设计计算，增加荷载约2325０Nk，使总荷载增至6762０Nk。原宾馆大楼基底持力层为灰色的淤泥质粉质粘土，局部地段存有暗洪，经50余年的压密，地基土己基本完成固结，地基承载力由原来的90kPa提高到108kPa，但经验算仍不能满足加层后部分条形基础的承载力要求。此外，由于地基的不均匀沉降，使结构也产生了明显的开裂，加层前必须先对地基进行补强，以防建筑物加层后不均匀沉降增大。

经过方案的比较研究决定采用树根桩进行加固。树根桩的设计从桩与地基土共同承担荷载的复合地基理论出发，认为在施工阶段树根桩不起作用;托换结束后，在上部荷载作用下地基发生沉降，为保持桩土变形协调，桩体立即发生反应分担部分荷载。由于桩体弹性模量比桩间土大，在桩体上将产生应力集中，桩体中的竖向应力大于桩间土中的竖向应力，使强度较大的桩体承担较多比例的荷载;从而相应降低地基土中的竖向应力。随着沉降增大，树根桩承担的荷载也越大，直至全部荷载完全由树根桩来承担。

（1）放线布设桩位：按施工图纸测量放样,确定桩位。

（2）成孔：对准孔位,调整好钻机,进行钻孔至设计要求的深度。

（3）清孔：向孔内注入清水,上下串动钻具,进行清孔。

（4）树根桩长18m，直径15cm，配置3根直径为16的主筋，箍筋为6@300。为避免对地坪的过多开挖，在基础埋深较浅的部分，桩与基础的联接采用基础上增厚混凝土的方式，将树根桩的3根钢筋与基础柱钢筋绑扎在一起。对埋深较大的基础，采用桩顶扩大直径的方式支承在基础底面。

（5）吊入注浆管：树根桩采用改装XJ1OO—1型地质钻机成孔，当钻孔完成后，放人钢筋笼和中40～30mm的注浆管，填人粒径5～25rnrn的碎石子，然后注入M20的水泥砂浆，直至桩顶冒浆为止。注浆管采用PVC管,注浆孔出口高出孔口大于150mm,最下端距孔底应在0.3m左右。

（6）投填骨料：将干净的粒径10mm～20mm碎石缓缓投入孔内并轻击笼筋。在填充石子的同时,应保证注浆管不停地注入清水以清洗石子。

（7）注浆：水泥选用级别为42.5的普通硅酸盐水泥。注浆采用泥浆泵或灰浆泵,将水灰比为0.45的1∶3水泥砂浆注入,压浆工作压力为0.3MPa～0.5MPa,压力先低压后高压,连续注浆,达到设计要求为止。

（8）结果检测：经过树根桩加固后，建筑物加层施工完毕后未产生大的差异沉降，加固部位沉降为20mm左右，与周围未加固区域沉降相协调。

【参考文献】

［１］李奕忠.树根桩在房屋地基加固处理中的应用[J].建材与装饰,2008,7．［２］闫志刚,张国彬.树根桩技术在基础加固中的应用[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2008,3．

［３］李小敏.树根桩在既有建筑物中的应用研究[J].安徽建筑,2008,1．

［４］刘长宪.树根桩复合地基应用若干问题探讨[J].资源环境与工程,2009,12．