锚杆静压桩在地基加固设计中的应用与分析

【摘 要】通过对锚杆静压桩的优缺点分析、工程分析、基础加固方案的对比选择，以及锚杆静压桩的设计计算，论述了锚杆静压桩技术在地基加固设计中的经济性、可行性。 【关键词】锚杆静压桩 管桩 承载力 经济

1、概述

1.1锚杆静压桩(pressed pile by anchor rod) 利用锚杆将桩分节压入土层中的沉桩工艺是将后种锚杆和静力压桩结合起来而形成的一种施工方法。

是利用原基础底板或桩基承台及上部结构传递来的重量作为压桩反力,通过预埋的锚杆、反力架、千斤顶等压桩设备，将桩段从压桩孔处压入地基土中，然后将桩与基础底板或桩基承台连接形成整体，使新桩基与原建筑物基础共同承担荷

层层底层底分层预制桩预制桩承载力载，提高加桩区标高深度厚度柱状图岩 性 描 述侧阻力端阻力特征值域的承载力，达1:350号(m)(m)(m)(Kpa)(Kpa)(Kpa)到阻止或减少沉素填土:灰色、灰褐色和黄褐色,松散,主要由粉质粘土等组成,填积时间小于14.133.503.50降的目的。

～～～1年,局部为杂填土。～～锚杆静压桩～～～淤泥质粉质粘土:灰色,流塑,含少量腐～～植物,夹薄层粉砂、粉土,高压缩性,多用于粉土、粘～～～干强度、韧性中偏低。～～土、人工填土、～～～～～淤泥质土等地基2260～～～～～土的新建（采用～～～～～～～～逆作法施工）或

～～～～～已建多层建筑

～～2-12.9720.6017.10物、中小型构筑

粉质粘土:灰色,软塑,局部可塑、流塑，局部为粘土,刀切面稍有光泽,无摇物的地基加固、

10030震反应,高压缩性,干强度中等、韧性托换、纠偏工程中等,局部夹粉土、粉砂,土质不均一中。锚杆静压桩

4-1-22.3730.009.40与其它基础加固

粉质粘土:灰色,可塑,局部软塑,刀切面或托换技术相比稍有光泽,无摇震反应,中等压缩性,12060干强度中等、韧性中等,局部为粘土,4-2-27.3735.005.00又具有施工时无

夹粉土、粉砂,土质不均一。振动、无噪音、粉细砂:青灰色,饱和,中密～密实,含云fx母碎片,矿物成份以石英质为主,呈圆5-1-31.9739.604.60170604000设备简单、操作

形或亚圆形,级配一般,摇震反应迅速方便、移动灵活、,中等压缩性.局部夹软塑粉质粘土。fx粉细砂:青灰色,饱和,密实,含云母碎片200705500施工所需空间小5-2-36.6744.304.70,局部夹少量中粗砂等,矿物成份以石6-38.1745.801.50220的特点。 英质为主,呈圆形或亚圆形,级配一般2、工程概况：

7-17-2-40.97-42.3748.6050.002.801.40,摇震反应迅速,中等压缩性。卵砾石:杂色,饱和,稍密～中密,中密为主,卵砾石以石英质为主,磨圆度较好，呈亚圆形,分选性差,多在0.4～5cm之间,最大直径超过8cm,卵砾石含量50%左右，中粗砂充填。30014002.1项目位

于南京市浦口区，工程占地面积9.6万M2，规划总建筑面积26.9万 M2,包括18栋18+1层高层住宅、1栋综合社区中心、1栋幼儿园和整体地下车库。

社区中心地下1层地上3层，总建筑面积8885 M2，柱网尺寸：8.0米X 8.0米；PHC-500(100)A-C80桩基础，桩长38米，单桩承载力设计值1600KN，总桩数153根。

2.2工程地质情况：场区为长江漫滩地，开发前场地原为稻田及鱼塘，场地内鱼塘、沟渠纵横交错，排水不畅，湿地及沼泽地发育，陆地长满芦苇等杂草。

2.2.1地质勘察情况如上图： 2.2.2水文地质条件及标高

拟建场地地下水主要为孔隙潜水。潜水主要赋存于填土及浅部新近沉积土层中，其中填土层一般水量较为丰富，但透水性不均匀。稳定水位平均埋深0.60m，自然标高7.20米，桩顶标高2.95米。

2.3工程桩情况

桩基础完成后，基坑开挖过程中因天气变化突降暴雨引起土方滑坡造成部分桩基础断裂、移位，根据小应变检测报告和桩位复测情况，共有30根桩为II类、III类桩或位移桩，II类、III类桩大部分在3.9m~10.5m处存在缺陷，位移桩偏位情况在100-2700MM范围内，不能满足设计要求，需要对地基基础进行加固处理。

类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩类桩

3、桩基础加固设计方案比较选择

3.1条件分析

3.1.1基础底、桩顶标高2.95米刚好处在流塑淤泥质粉质粘土层，承载力低（60Kpa）、流塑状、压缩性大；

3.1.2基坑已经开挖完成，坑深4.3米；

3.1.3工期要求：社区中心完成后前期作为整个项目的售楼处，要求6个月内交付使用； 3.2备选方案分析 序号 方案 1 静压/锤击桩 优点 速度快，不需设计 缺点 设备笨重，对地基要求高，须重新处理基础（桩机无法下到基坑内），对原有桩影响较大 工期 30天 费用 综合评价 低，约70万施工不可（其中场地行； 处理45万） 工期可行； 造价合理； 120万 施工、技术可行； 工期长； 造价高 施工、技术可行； 工期符合要求； 造价合理 2 钻孔灌注桩 对场地地基要求低，技术成熟 速度快，与结构同步施工不影响工程工期；在建筑内进行 单桩承载力低，造价高，80天 基坑内泥浆排放困难，施工速度慢；须重新试桩、设计、审图，试验 须重新设计、审图 20天（与主体施工同步） 3 锚杆静压桩 70万 从上表可以看出，采用锚杆静压桩工期基本没有影响，施工技术、经济可行。 3.3、缺陷桩分类处理

3.3.1根据现场低应变检测情况和桩位偏差测量，对偏差在400MM内的III类桩进行灌芯处理（做法见附图），灌芯后再次进行低应变检测，并按30%进行高应变检测，根据高应变检测结果，承载达到原设计承载的70%-97%，取70%进行计算（三桩承台内的桩根据具体情况适当调整）。对偏差超过400MM的按费桩处理。

3.3.2II类、III类桩灌芯做法

3.4、桩分类处理后承载力与柱底反力分析表（部分） 序号 桩号 偏位（400MM内） X Y 45 135 柱底轴力 桩类别 折减 系数 单桩承载 折减后 折减后桩基承载能力

1 2 6 7 8 -140 0 -120 -110 -200 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -250 0 0 0 0 -320 0 0 0 0 0 0 0 -200 -300 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -120 -120 0 0 0 0 -170 -120 0 0 0 0 0 0 0 不能利用桩 1249 528 937 1 3 1 3 3 1 0.7 1 0.7 0.7 1 0.7 1 1 1 0.7 1 1 1 1 0.7 1 0.7 0.7 0.7 1600 1120 1600 1120 1120 1600 1120 1600 1600 1600 1120 1600 1600 1600 1600 1120 1600 1120 1120 1120 2720 1600 1120 3840 133 -100 138 52 0 0 0 0 170 200 210 0 0 0 160 0 150 150 200 -150 0 8 53 54 45 3355 1 3 1 13 46 47 63 3946 1 1 3 4800 15 64 65 3093 1 1 4320 17 48 49 74 2465 1 1 3 3200 29 75 76 4057 1 3 3840 34 97 98 桩号 1527 3 3 2240 序号 偏位（400MM以上） X 0 0 0 0 0 -2300 1400 -750 -600 Y 0 0 0 0 0 -2700 0 -1400 -650 45 -2350 1200 1300 1300 -2500 0 0 0 0 垂直45 0 -800 -700 -900 0 0 0 0 0 柱底轴力 1083 11 140 57 14 58 59 21 143 22 144 28 146 32 149 33 150 3561 939 621 1178 507 627 根据上表对折减后柱基承载力大于柱底反力的情况，对其承台根据桩偏位情况进行调整，调整后承台

外边距桩边距离大于350MM。对折减后柱基承载力小于柱底反力的增加锚杆静压桩进行加固处理。

3.5、锚杆静压桩单桩承载力设计

3.5.1混凝土方桩300x300单桩承载力设计：

[22x（18.5-3.2）+（19.9-18.5）x40+30x4]x1.2/2=308kN ，进入持层最小4m. 压桩力：1.5x308=462 kN

槽钢方桩320x176单桩承载能力初估：

[22x（18.5-3.2）+（19.9-18.5）x40+30x7]x0.992/2=301kN 进入持层最小7m 压桩力：1.5x301=452 kN 3.5.2基桩承载能力验算

以144号桩为例，桩x向偏位2300mm，y向偏位2700。原管桩承载能力丧失。利用锚杆静压桩进行加固。

初定桩数

N1 = Fk/Ra= 621/308 = 2.02,考虑承台自重，桩数取为3根。承台S1=1100mm，S2=650mm，高1000mm。 验算基桩承载能力

Qk=(F+Gk)/n=(621+6.07*25 )/3=258<308 Qmax=(F+Gk)/n±M0x·yi/∑yj2=258± 13*1*1.1/（2*0.62*0.65+1.1*1.1）=265<1.2*308=370

以140号桩为例，与x向交角45o偏位3500mm。原管桩承载能力丧失。利用锚杆静压桩进行加固。 初定桩数

N1 = Fk/Ra= 1083/308 = 3.52，考虑承台自重，桩数取为4根。承台29000x2100，高1000 验算基桩承载能力

Qk=(F+Gk)/n=(1083+2.9*2.1*25 )/4=308

Qmax=(F+Gk)/n±M0x·yi/∑yj2=308± 承台设计（略）

8*1*0.85/4*0.85*0.85=310<1.2*308=370

3.5.2锚杆静压桩平面布置图（部分）

4、锚杆静压桩施工及检测

4.1、在主体结构施工到2层后开始施工锚杆静压桩，采用由四周向中间施工的原则（如左图）。施工顺序：

定位——种植锚杆——固定压桩架和千斤顶——压桩、接桩——焊接拉结筋——封桩。

4.1.1定位：根据轴线位置用钢卷尺定位，并用红油漆标记。 4.1.2种植锚杆（承台施工前预埋）：规格4根M28锚杆，长50CM（高出承台15CM），上口螺纹，下口开叉，利于抗拔（对后种植锚杆，锚固采用A级植筋胶，植筋胶必须采用专门配制的胶粘剂）。

4.1.3固定压桩架和千斤顶：在锚杆上用螺帽固压桩架，保持桩架垂直。将第一节桩放入预留孔内，要求重直度小于1%，使千斤顶与桩身两轴线在同一垂线上。

4.1.4压桩、接桩：桩顶应垫3-4CM厚的麻袋，其上垫付钢板，启动电源加压，将第一节桩下压，吊放第二节桩，两桩接口处对好，保持垂直，采用硫磺胶泥接桩缝，接好后继续压桩如此

承台预留孔，锚杆桩施工完成后，40膨胀砼灌注锚杆静压桩桩缺陷桩锚杆静压桩桩

循环，桩长达到设计要求并确保进入设计桩长，停止压桩。钢桩的接桩采用钢板绑焊，槽钢对接逢采用502电焊条对焊，焊缝错开距离800mm，钢桩管芯采用C40混凝土。

4.1.5焊接拉结筋： 拉结筋一端与锚杆焊接连接，另一端与钢管壁焊接，双面焊接长度不小于5d，焊脚高度不小于6mm，钢筋网片放置在拉结筋下面，与钢管点焊固定。

4.1.6封桩：桩达设计要求后与原底板浇筑一体，封桩混泥土采用C40早强微膨胀混凝土，新老混凝土处进行凿毛并涂刷界面剂，保证连接面的质量及可靠性。

4.1.7施工中若遇到地下障碍无法下压，采用引孔钻机进行引孔后再进行压桩。 4.2、承载力检测与变形观测

4.2.1承载力检测，锚杆静压桩施工完成后按照规范比例，利用既有锚杆进行静载试验，共进行3组静载试验，承载力满足要求。

4.2.2沉降观测，锚杆静压桩施工前，施工完成50%，施工完成后，分3个工况进行沉降观测，真个建筑物沉降均匀，符合规范要求。

4.3、防水处理，锚杆桩预留孔位置是地下水渗漏的主要点，封桩后采用水泥渗透结晶型防水涂料，涂刷3遍厚度不小于2.5MM。

5、结论和建议

5.1、结论

2010年7月17日社区中心主体2层完成，锚杆静压桩开始施工，8月27日施工完成。 2010年9月17日社区中心桩基础通过南京市浦口区质监站验收备案。

2010年9月27日社区中心基础工程（沉降观测符合要求、防水符合要求）通过南京市浦口区质监站验收备案。

采用锚杆静压桩技术成功解决管桩缺陷引起的桩承载力不足问题，锚杆静压桩施工与主体结构同时施工，不影响工程工期，锚杆静压桩利用建筑物自身结构自重进行施工，不需要进行场地处理，节约了场地处理成本和直接材料成本，经济、节能环保。

经过一年的运营使用，建筑物沉降稳定我，未发现影响使用功能的问题存在。2011年12月小区经南京浦口区消防、质监、节能、防雷、环保、规划等相关部门综合验收完成，质量合格、功能满足设计要求。 5.2、建议

锚杆静压桩技术可以能迅速制止沉降和倾斜，施工过程中不会引起附加沉降；压桩施工可在狭小的空间进行压桩作业，适用于大型机具无法进入的工程；可在车间不停产或居民不搬迁的情况下，对沉裂建筑物的托换工程；传荷过程和受力性能明确，能得到每根桩的实际承载力，施工质量可靠。 建议在基础加固、既有建筑物沉降治理、基础加固处理等类似工程中有选择采用。

6 参考文献

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版） 中国建筑工业出版社 北京 2008 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 中国建筑工业出版社 北京 2007 《锚杆静压桩技术规程》YBJ—227—1991