工程案例
業務范圍
樹根樁在地基加固和托換技術上的應用
發布時間：2014-08-05
簡介：樹根樁是一種小型鉆孔灌注樁，直徑為13～30厘米，樁長5～25米。它是利用小型鉆機按設計直徑，鉆進至設計深度，然后放入鋼筋籠，同時放入灌漿管，注入水泥漿或水泥砂漿，結合碎石骨料成樁。樹根樁可以根據需要，做成垂直的，也可以是傾斜的，可以是單根的，也可以是成束的，可以是端承樁，也可以是摩擦樁。 關鍵字：樹根樁,地基加固,托換
一、簡 介
樹根樁是一種小型鉆孔灌注樁，直徑為13～30厘米，樁長5～25米。它是利用小型鉆機按設計直徑，鉆進至設計深度，然后放入鋼筋籠，同時放入灌漿管，注入水泥漿或水泥砂漿，結合碎石骨料成樁。樹根樁可以根據需要，做成垂直的，也可以是傾斜的，可以是單根的，也可以是成束的，可以是端承樁，也可以是摩擦樁。
樹根樁于三十年代初起源于意大利，近年來有很大發展，它很適于荷載小而分散的中小型工業與民用建筑。它不僅可用于新建工程的地基處理，也可用于現有工程的基礎托換，特別是對于場地狹窄，凈空低矮的工程現場，其優點尤為突出。樹根樁不僅可以承受壓力，也可用以承受拉力或拉壓交替的荷載。一束不同方向的小樁便可稱為樹根樁。我國從八十年代初開始研究應用樹根樁于古建筑和現代建筑物的地基加固工程中，用該技術為蘇州虎丘塔地基加固獲得成功。我公司于1987年在黃埔發電廠首次應用樹根樁加固切換井基礎獲得成功；1988年在黃埔開發區作了兩根試驗樁，取得了較理想的試驗結果，之后廣泛應用于軟土地基加固和基礎托換工程中。
二、樹根樁的應用范圍
1.建筑物需要加層(或上部增加荷載)，地基和基礎承載力不足時；
2.由于地質勘察、設計和施工原因，建筑物建成后,發生不均勻沉降；
3.由于市政工程，如地鐵或隧道通過建筑物下面地基土層時，為防止建筑物的不均勻沉降；
4.古建筑的地基基礎加固；
5.對巖石和土體邊坡穩定加固等。
三、樹根樁托換的優點
1.所需施工場地較小，一般平面尺寸0.6M×1.8M，凈空高度2.2M就能施工；
2.施工時噪音小，振動小，對已損壞需托換的建筑物比較安全；
3.所有操作都可在地面上進行，比較方便；
4.壓力灌漿使樹根樁與地基土緊密結合，樁和承臺聯結成一整體；
5.樁徑很小，因而施工對承臺和地基土幾乎不產生擾動；
6.可在各種類型的土中制作樹根樁。
四、樹根樁的設計
1.樹根樁作為支承樁時，單樁承載力可采用下述方法確定：
①單樁荷載試驗；
②參考同類工程資料；
③按摩擦樁設計：
Rkd=Σqili•Up/K
式中：
Rkd —— 單樁容許承載力（KN）；
Up —— 樁周長（m）；
qi —— 第i層土的極限摩阻力（KPa）；
li —— 第i層土中的樁長（m）；
K —— 安全系數，一般可取2。
2.設計樹根樁樁身強度時，樁身混凝土軸心抗壓強度應滿足下式要求：
Rkd /Ap≤250fcu,k
式中：
Rkd —— 單樁容許承載力（KN）
Ap —— 樁身截面積（m2）
fcu,k—— 邊長為15cm的樁身混凝土標準抗壓強度（MPa）。樁身混凝土標號應不小于C15級。
3.樹根樁采用的碎石骨料粒徑宜在10～25mm范圍內，鋼筋籠外徑宜小于設計樁徑40～60mm。
對作為支承樁的樹根樁，宜注水泥砂漿，配比為：水:水泥:砂=0.5:1.0:0.3（重量比），砂粒粒徑不宜大于0.5mm。樹根樁成樁時可根據需要摻入適量的早強劑和減水劑。
五、樹根樁的施工工藝
1.成孔
樹根樁的成孔，一般是采用小型鉆機鉆孔，采用水或泥漿作為循環冷卻鉆頭和除渣手段。同時循環水在鉆進過程中，水和泥土攪拌混合在一起亦變成泥漿狀。有時為了提高樹根樁的承載力，多采用正循環方法，當遇到較硬土層時，換上水力擴孔鉆頭，以達到擴孔目的。在飽和軟土層鉆進時，經常遇到流砂層，鉆進時，進尺速度要慢，依靠巖心管在流砂層表面磨動旋轉，加上孔內泥漿，使其孔壁表面形成泥皮，以達到護孔目的。表土層松散時，用套管護孔，套管口一般高出地面10厘米。鉆至設計標高時，進行清孔，到溢出較清的水為止。
2.鋼筋籠的制作
鋼筋籠根據設計荷載確定其含鋼量，每段鋼筋籠的長度可以視現場條件和機具的吊放能力而定，一般每節長5～6米，鋼筋籠的接頭采用綁扎或焊接均可，其搭接長度應符合規范要求。由于樹根樁的直徑均較小，故鋼筋的混凝土保護層1.5～2.0厘米，對于特殊要求另作處理。
3.灌漿管的制作
灌漿管的制作，當考慮拔出時，接頭處采用外縮節,使外管壁光滑，容易從砂漿(或混凝土)中拔出。為防止泥漿進入管內，需在管底口用黑膠布或聚乙烯膠布封住，在管底口以上1.0米范圍做成花管形狀，其孔眼直徑0.8厘米，縱向間距10厘米，豎向四排，灌漿管一般放在鋼筋籠內，一起放到鉆孔內。
4.灌漿成孔
在鋼筋籠和灌漿管沉入鉆孔之后，壓入水泥砂漿，灌漿管在灌注過程中，一般要埋入水泥漿中2～3米，以保證樁體的質量。灌漿后，立即投入碎石(5～25厘米)，用鋼筋插搗，使骨料均勻分布于樁身。
灌漿技術參數：
①水灰比 w/c=0.4～0.5
②灌漿壓力 P=0.3～0.5MPa
③減水劑摻量 0.4 (3%)
④中砂 30%
⑤碎石
六、工程實例
1.珠海市政管理處拱北污水處理廠初沉池地基基礎加固工程
該沉淀池于1985年進行沉管灌注樁(Φ480)樁基施工，單樁承載力45T，驗樁4條，其中一條不合格，不能滿足設計要求。根據場地地質情況，結合施工現場情況,經驗證采用樹根樁技術進行基礎加固。根據設計院提供加固荷載，每個樁基礎增加承載力1/4，樹根樁承載力按摩擦樁來考慮。通過計算，在原基礎上補加140條樹根樁，單樁承載力12T，樁徑Φ150，樁身砼標號C23級，主筋選用4Φ12，箍筋為Φ6@250，樁身入殘積土1.5米，樁長平均13米.
該工程于1992年7月至9月上旬進行施工。施工完成后，由中國建研院珠海科研設計部進行單樁垂直靜荷載試驗，檢測結果，極限承載力均大于240KN，容許承載力取為120KN，安全系數大于2。另回彈系數為50%左右，表明樁身質量較好。工程竣工后，獲得了建設單位及設計單位的好評。
2.廣州一六層框架結構宿舍樓樹根樁基礎托換工程
該宿舍樓原設計為五層框架結構，基礎采用打樁及獨立柱基礎。在施工過程中進行加層，結果發現建筑物出現不均勻沉降，沉降量達十幾厘米。根據此情況，采用樹根樁進行基礎托換，每個樁基設四條樹根樁，樁徑Φ150，樁長8米。該工程于1992年11～12月施工，施工后，建筑物沉降穩定。
3.中山市外經貿原水出宿舍樓(六層)基礎加固工程
該宿舍樓建于1983年，為六層框架結構，基礎采用片筏基礎，建成后出現不均勻沉降，房屋向一側傾斜。工程竣工后,為穩定建筑物，在另一側增加了陽臺，以達到兩側力的平衡，結果房屋又向增加荷載的一側傾斜。為此，中山市外經委委托我方進行基礎加固。在發生沉降的兩側設置樹根樁，在沉降量大的一側，樹根樁起豎向支撐作用，在另一側，樹根樁起抗拔作用。樹根樁與舊基礎進行連接，鋼筋接頭滿足規范要求。該地層軟土層較厚，淤泥層厚度達8米，樹根樁樁長為20米。施工在室內進行，凈空高度只有2.5米，施工難度很大。該工程于1994年12月竣工，經觀測,建筑物處于穩定狀態。
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