樹根樁與壓密注漿聯(lián)合止水在基坑工程中的應(yīng)用

楊蘭鳳　智日進(jìn)

江蘇省水利廳機(jī)關(guān)后勤中心 江蘇南京  210029

江蘇省高良澗閘管理所 江蘇南京  210029

    樹根樁是在20世紀(jì)30年代由意大利的FllZZl首先提出并應(yīng)用，距今約有70年的歷史。我國(guó)于l981年由同濟(jì)大學(xué)推薦率先在上海市應(yīng)用，這是目前應(yīng)用還較少的一種新型樁，可用于地基加固、帷幕止水、基坑支護(hù)、現(xiàn)有房屋增層改造等，具有適應(yīng)范圍大、應(yīng)用廣泛、施工場(chǎng)地要求小、施工機(jī)械簡(jiǎn)單、施工噪聲低、環(huán)境污染少、與地基結(jié)合緊密、施工質(zhì)量穩(wěn)定等許多優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合該類型樁與壓密注漿聯(lián)合止水在江蘇省水利廳職工宿舍A幢宿舍樓基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用，介紹樹根樁的概念、特點(diǎn)、施工機(jī)械、施工工藝以及質(zhì)量控制要點(diǎn)等。

1、樹根樁簡(jiǎn)介

    1.1樹根樁的概念

    樹根樁是一種小型鉆孔灌注樁，直徑為100mm～300mm，樁長(zhǎng)5m～25m。它是利用小型鉆機(jī)按設(shè)計(jì)直徑，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，然后放入鋼筋籠，同時(shí)放入注漿管，注入水泥漿或水泥砂漿，結(jié)合碎石骨料成樁。樹根樁可以根據(jù)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，采用壓漿法施工的樹根樁，其漿液對(duì)粉性土和砂性土夾層有明顯的滲透性，在樁體周圍形成脈狀細(xì)桿而類似樹根，故名樹根樁。

    1.2樹根樁的特點(diǎn)

    樹根樁不但可用作基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可用于側(cè)向支護(hù)，還可作防滲帷幕，防止出現(xiàn)流砂，還能承受垂直荷載，增加地基承載力，由于成樁過程中采用了二次壓漿工藝，樁間的漿液是貫通的，施工后實(shí)際形成一道連續(xù)的混凝土墻，因此樹根樁在基坑或水利工程可作為防滲帷幕，還能用于堤防的防滲加固。樹根樁的樁徑一般是100mm-300mm左右，樁長(zhǎng)一般小于30m，樁身所用材料一般為無砂混凝土，石子粒徑為10mm．25mm的碎石或者卵石，強(qiáng)度等級(jí)不小于 C 15。這種樁的特點(diǎn)是樁體致密，局部樁徑能膨脹，與地基結(jié)合好，沉降量小，采用水泥漿護(hù)壁，可避免水下澆筑混凝土，不需清理孔底虛土，可有效防止斷樁、縮頸、樁間斷土等情況發(fā)生，能在泥沙、淤泥、砂卵石等地下復(fù)雜條件下順利成樁，同時(shí)施工無噪音、無振動(dòng)、無環(huán)境污染，施工速度快，比普通樁工期縮短1～2倍。適用于一般粘性土、濕陷性黃土、淤泥質(zhì)土、中細(xì)砂、砂卵石等地層，還可用于有地下水的流砂層。

2、樹根樁施工

    江蘇省水利廳職工宿舍A幢住宅樓工程位于南京市秦淮區(qū)紅花村165號(hào)，設(shè)一層連體地下車庫，車庫上部局部6層宿舍樓，框架結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。基坑長(zhǎng)140m，寬35m，深5.35m，屬于深基坑，采用鉆孔灌注樁及土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，整個(gè)基坑采用全封閉的雙軸深攪樁作為止水帷幕，坑內(nèi)采用管井降水，局部因支護(hù)段靠現(xiàn)有2層辦公樓很近，深攪樁無法施工。

    2.1方案選擇

    經(jīng)過對(duì)各種方案對(duì)比篩選，由于灌注樁的間距達(dá)到900ram，僅采用壓密注漿不能滿足強(qiáng)度要求，因此為了保證形成有一定抗水土壓力的防水帷幕，確定采用樹根樁、壓密注漿和原有的鉆孔灌注樁聯(lián)合止水。因?yàn)闃涓鶚妒┕に�需施工�?chǎng)地較小，機(jī)具操作振動(dòng)也小，施工時(shí)由于樁孔很小，因而對(duì)臨近建筑物的基礎(chǔ)和地基都不產(chǎn)生任何應(yīng)力，壓力灌漿使樹根樁與地基土緊密結(jié)合，樁可以和建筑物基礎(chǔ)凝結(jié)成一體。同時(shí)也是對(duì)原有辦公樓地基的側(cè)向保護(hù)，以防地基土流失。以下是樹根樁支護(hù)段平面布置如圖l。

    該工程設(shè)計(jì)樹根樁樁長(zhǎng)為8m，樁徑為300mm，壓密注漿孔深同樹根樁樁長(zhǎng)。實(shí)際施工樹根樁約l00根，累計(jì)樁長(zhǎng)約800m，壓密注漿約200根。

    2.2樹根樁施工

    本工程樹根樁主要用作防滲帷幕，施工采用普通的 C-xy—I鉆探機(jī)機(jī)械。壓漿設(shè)備由計(jì)量、攪拌、過濾、儲(chǔ)存容器等組成。主要施工過程如下：

    (1)成孔：采用液壓地質(zhì)鉆機(jī)成孔，孔的深度比設(shè)計(jì)的樹根樁長(zhǎng)度深0.5m，鉆機(jī)的鉆頭與樹根樁直徑相同。

    (2)清孔：成孔后對(duì)孔內(nèi)泥漿轉(zhuǎn)換，要求達(dá)到一定比重  的泥漿水或基本達(dá)到溢出清水。

    (3)鋼筋籠制作與吊放：每段鋼筋籠的長(zhǎng)度可以視現(xiàn)場(chǎng)  條件和機(jī)具的吊放能力而定，每節(jié)長(zhǎng)5m一6m，鋼筋籠的接  頭可采用焊接，其搭接長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)范要求。

    (4)灌漿管的制作：為防止泥漿進(jìn)入管內(nèi)，在管底口用  黑膠布或聚乙烯膠布封住，在管底口以上l．0m范圍做成  花管形狀，設(shè)四排豎向孔，孔眼直徑0．8 cm，縱向孔距10m。灌漿管放在鋼筋籠內(nèi)，一起放進(jìn)鉆孔內(nèi)。灌漿管在灌注過程中，埋入水泥漿中2m～3m，以保證樁體的質(zhì)量。

    (5)填骨料：緩慢均勻投入石子，邊投料邊注水，填滿至  孔口后略加搗實(shí)，待孔返出清水后才注漿。碎石粒徑選用10mm至25mm。

    (6)壓漿：采用水泥砂漿，強(qiáng)度等級(jí)32.5，石子和漿液的  體積比為：石子：水泥漿液=1：0.75—0.8，為改善注漿效  果，壓漿分兩次進(jìn)行，第一次壓漿灌注水泥砂漿，配合比為：水泥：水：細(xì)砂(<0.5 nqa"n)=1：0.55：0.3，注漿壓力0．3～0.5 MPa；第二次壓漿采用純水泥漿，水灰比0．45，注漿壓力0．5-0．8 MPa。第二次注漿在第一次注漿初凝后進(jìn)行，樹根樁鉆孔隔開跳打，樁間間距控制在350 nlln，三班作業(yè)。一周后完成全部樹根樁施工。施工結(jié)束14d后開挖，從樁形看，樁柱上下直徑均勻，樁問結(jié)合良好，由于混凝土采用早強(qiáng)措施，樹根樁樁體抗壓強(qiáng)度達(dá)20MPa～25MPa。

    2.3樹根樁施工工藝流程

    2.2.4樹根樁施工控制要點(diǎn)

    (1)垂直度。鉆機(jī)按常規(guī)方法鉆進(jìn)時(shí)，要隨時(shí)檢查和調(diào)整鉆桿的垂直度，鉆頭鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，空鉆清孔。

    (2)水泥漿。水泥漿要通過l4×14—14×l8目篩孔，以免混入水泥袋或雜物，并在水泥漿初凝時(shí)間內(nèi)用完。

    (3)控制好注漿速度和壓力。注漿采用既可以注水泥漿又能注砂漿的注漿泵，最大工作壓力不應(yīng)小于注漿的最大控制壓力，使?jié){液均勻上冒，直至泛出孔口為止。樹根樁注漿壓力是控制工程質(zhì)量的重要指標(biāo)，在一次注漿壓力0.3 MPa～0.5 MPa。二次注漿壓力0.5MPa～0.8MPa，如遇到淤泥質(zhì)土或流砂層，注漿壓力要高些，在粘性土層中，注漿壓力可低些，但對(duì)于地下水位以上的粘性土為防止縮頸和斷樁也要適當(dāng)提高注漿壓力。為保證注漿效果，孔口覆蓋粘土，并壓蓋砂袋。

    (4)控制二次注漿時(shí)間和次數(shù)。為保證注漿效果，二次注漿間隙在一次注漿終凝后進(jìn)行，并注意穩(wěn)壓時(shí)間在5min鐘左右。

    (5)計(jì)算、記錄好填料量。成孔后立即下放鋼筋籠和石料，用量大于理論計(jì)算量的80％～90％，邊投石料邊輕搖鋼筋籠并用鋼釬搗實(shí)，注漿時(shí)會(huì)使石子更加密實(shí)。

    (6)選擇合適的施工順序。為防止高壓使鄰樁斷裂，采用間隔跳打，空出的樁位等鄰樁強(qiáng)度達(dá)50％后才能施工，從而確保工程施工質(zhì)量。

    (7)樹根柱施工時(shí)應(yīng)防止出現(xiàn)穿孔和漿液沿砂層大量  流失的現(xiàn)象。樹根樁的額定注漿量應(yīng)不超過按樁身體積計(jì)算的3倍，當(dāng)注漿量達(dá)到額定注漿量時(shí)應(yīng)停止注漿，可采用跳孔施工、間歇施工和增加速凝劑摻量等措施來防止上述現(xiàn)象。

    (8)本工程是作防滲堵漏的樹根樁，在水泥漿液中摻了不大于10％的磨細(xì)粉煤灰。

    (9)邊開挖邊垂直檢驗(yàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重偏斜、縮頸、露筋、蜂窩、甚至斷樁等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取加固措施；采用監(jiān)測(cè)墻后孔隙水壓力在開挖期變化的方法來檢驗(yàn)防滲效果。當(dāng)墻面出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取墻前封堵、墻后注漿等措施。

    (10)制作試塊。同一水灰比每班制作兩組水泥試塊，有效評(píng)定樹根樁的強(qiáng)度。

3、應(yīng)用效果

    樹根樁施工位置緊靠二層宿舍樓和職工食堂，地下水位豐富，對(duì)基坑變形、地下水防滲要求較高。該工程經(jīng)過精心設(shè)計(jì)施工方案，認(rèn)真組織施工。基坑面開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，經(jīng)實(shí)地檢查，未見灌注樁表面有水流滲出，且暴雨過后也未見滲水和流砂現(xiàn)象，建筑物經(jīng)沉陷觀測(cè)，最大沉陷13mm，建筑物前水平位移最大l5mm，小于5‰。的規(guī)范允許范圍，說明設(shè)計(jì)方案合理，施工質(zhì)量可靠，達(dá)到預(yù)期效果。樹根樁和注漿孔壓密注漿聯(lián)合止水經(jīng)濟(jì)效益顯著，平均367元/m左右，而深攪樁防滲需719.29元/m左右，與深攪樁防滲相比每m可節(jié)省300多元。

4、結(jié)語

    本工程樹根樁應(yīng)用的實(shí)測(cè)表明，樹根樁作為基坑圍護(hù)止水技術(shù)措施可行，地表沉降小，樁頂位移小，引起鄰近建筑物沉降變形在允許范圍內(nèi)；樹根樁相對(duì)于鉆孔水泥深層攪拌樁費(fèi)用較低，經(jīng)濟(jì)效益明顯，且噪音低，對(duì)周圍環(huán)境干擾小，不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有顯著的社會(huì)效益。因此樹根樁和壓密注漿聯(lián)合止水在基坑施工中，是一種良好的有效的止水措施，特別施工場(chǎng)地狹小時(shí)，更具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)