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锚杆静压桩概述
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发表时间:2024-09-13

一、基本概念

锚杆静压桩施工工艺是通过在基础上埋设锚杆固定压桩架,以建(构)筑物所能发挥的自重荷载作为压桩反力,从基础中预留(或开凿)的压桩孔内将预制桩(或型钢桩)逐段压入土中达到预定深度或预定压桩力后,将桩与基础连成整体共同承受建筑物荷载的施工方法。

锚杆静压桩中的“锚杆”与岩土工程中的“锚杆”受力机理相似,但概念并不相同。锚杆静压桩中的“锚杆”的锚固体是钢筋混凝土基础(筏板、承台、地梁等),而岩土工程中的“锚杆”的锚固体是岩土层。

锚杆静压桩可适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、松散砂土和人工填土等地基土层。

锚杆静压桩具有设备小、低净空、无噪音、无污染等优点,而且施工时还可以实时预估单桩承载力,已广泛应用于基础加固、工程桩补桩等工程项目中,社会、经济效益显著。

锚杆静压桩主要运用场景如下:

1、狭小空间、低净空场地。锚杆静压桩设备简单,移动方便灵活,可在狭小的空间、低净空空间进行压桩作业。常常用于室内基础加固、高架桥底压桩、隧道内压桩、高压线下方压桩等低净空的基础加固施工。

2、建筑物密集区。压桩施工过程中无振动、无噪音、无污染,对周围环境无影响,做到文明施工。适用于密集的居民区内的地基加固施工,尤其适用于老城区改造和在密集建筑群内新建多层建筑或加装电梯时,大型机具无法进人且不容许污染环境的地基加固工程。

3、加固托换项目。可在车间不停产或住房居民不搬迁的情况下,进行建(构)筑物的地基加固处理。特别适用于老厂技术改造工程和沉裂建(构)筑物的托换加固工程。

4、纠偏抢险加固项。采用锚杆静压桩加固沉裂建(构)筑物地基后,能迅速制止沉降和倾斜,并可避免若采用其他地基加固方法引起附加沉降而造成进一步的危害,对抢救危险建(构)筑物有独到之处。

5、软土基坑补桩项目。由于基坑里面地基土非常软弱,如采用重型设备进场补桩,荷载对基底软土的作用会对已施工的管桩基础进一步破坏,断桩越补越多。同时,基坑内经常存在内支撑、立柱,影响大型设备施工、长桩吊装等。采用锚杆静压桩能快速完成补桩工作,基本不占用工期,同时还极大节约工程费用。

6、斜桩施工项目。在支护结构的冠梁、腰梁或锚墩上预埋锚杆,将设备与支护结构固定在一起,利用已经完成的支护结构(如支护桩、地下连续墙、挡土墙等)提供的抗拔力和抗侧向力,将桩斜向压入既定土层中,承受支护结构水平力的作用。该方式可以广泛运用于基坑支护工程、边坡支护工程、滑坡治理、高桩承台、码头等承受较大水平力的工程项目中。

7、农村自建房。由于农村自建房一般面积小,需要压桩的工程数量很少,对于大型设备进退场费用较高,有时道路交通条件也不允许,采用锚杆静压桩可以很好解决此类项目的打桩问题。

二、锚杆静压桩发展史

锚杆静压桩最早在美国应用于托换基础工程中;

1983年,冶金建筑研究总院周志道在安徽省芜湖市少年宫事故中,首次将锚杆静压桩技术运用于该项目的加固并获得成功;

1991年,冶金部《锚杆静压桩技术规程》(YBJ227-91)正式颁布实施;

1995年,上海市地方标准《地基处理技术规范》中将锚杆静压桩作为一种地基处理方法列入规范,4月1日正式颁布实施,该标准于2010年进行修编;

2000年,国家行业标准《既有建筑物地基基础加固技术规范》(JGJ123-2000)中将锚杆静压桩作为一种加固方法编入规范,该标准于2012年进行修编;

2004年,福建图集《闽04G108-锚杆静压桩》、浙江图集《2004浙G28-锚杆静压桩》、中南六省图集《鄂04ZG206钢筋混凝土锚杆静压桩》(2012修编为《鄂12ZG206钢筋混凝土锚杆静压桩》);

2008年,上海市图集《钢筋混凝土锚杆静压桩图集》,该图集于2018年进行修编,修编后名称为《2018沪G504 钢筋混凝土锚杆静压桩和钢管锚杆静压桩图集》;

2017年,广州万舟机械设备有限公司周厚贵研发出首台抱压式静压桩设备,最大压桩力800kN;

2020年,广州万舟机械设备有限公司生产的抱压式锚杆静压桩设备最大压桩力可达4000kN;

2023年,广州万舟机械设备有限公司研发锚杆静压斜桩设备,用于基坑支护、边坡支护、码头等承受水平荷载的工程。


三、相关规范与图集

《锚杆静压桩技术规程》(YBJ227-91)是我国第一部关于锚杆静压桩的技术标准,该标准首先明确了锚杆静压桩适用地质条件和适用范围,并从桩基设计、材料要求、承台构造、压桩施工、工程验收等方面对做了系统的规定,为我国锚杆静压桩技术全面推广起到决定性的作用。

长三角地区是锚杆静压桩运用最多也是最成熟的地区,上海市于1995年将锚杆静压桩作为一种地基处理方法列入上海地方标准《地基处理技术规范》,并于2012年进行修编。该规范在《锚杆静压桩技术规程》(YBJ227-91)的基础上进一步细化了设计要求,对上海地区单桩承载力估算、施工压桩力的估算给出了具体估算公式,同时也通过现场试验获得了锚杆静压桩桩土应力分担比例,桩的长细比达到120承载力仍可满足要求等重要试验成果。

国家行业标准《既有建筑地基基础加固技术规范》(JGJ123)将锚杆静压桩作为一种加固方法列入规范,对锚杆静压桩的施工工艺作出明确规定。

随着锚杆静压桩的推广运用,各地区建设主管部门组织当地编制了相关图集,主要包括:《锚杆静压桩》(闽04G108)、《锚杆静压桩》(2004浙G28)、中南六省图集《钢筋混凝土锚杆静压桩》(鄂12ZG206)、《钢筋混凝土锚杆静压桩和钢管锚杆静压桩图集》(2018沪G504)等。这些图集中,主要规定了钢筋混凝土预制方桩的制作、设计及施工要求,(2018沪G504)还规定了钢管桩的相关要求。

近年来,随着锚杆静压桩技术的发展,市场上出现了抱压式锚杆静压桩技术工艺、新型材料弹卡式方桩新型材料,大大扩宽了锚杆静压桩的运用场景,主要体现在:

1、单节桩长度高。传统顶压式的单节桩长除受施工区域的净高限制外,还受桩架高度限制,单节桩长一般不能超过3m,当桩架超过3m时,很容易出现桩身机架倾覆的安全事故。而抱压式锚杆静压桩技术可施工的桩长并不受桩机高度的限制,单节桩长可以达到12m以上,其单桩的接头可大幅减少,且垂直度有保证,因此能适用桩长60m以上的桩基础加固。

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2、压桩力大。规程和图集规定的钢筋混凝土预制桩都是小截面桩,其承载力也较小,一般小于1000kN。近年来,在软土地区进行工程建设中,经常出现断桩、斜桩等工程质量事故,这类型的补桩一般要求单桩承载力大,因此出现了大吨位的补桩,锚杆静压桩的压桩力可达到4000kN甚至更大。

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3、预制弹卡式钢筋混凝土桩。锚杆静压桩单节桩通常只有2m左右,接头多,传统的钢筋混凝土桩的连接接头采用焊接或硫磺胶泥连接,施工效率低且质量不可靠。弹卡式钢筋混凝土预制桩可以很好的解决接头施工效率及质量低下问题,经试验验证,弹卡式接头的强度大于桩身强度,配合硫磺胶泥使用,可以满足低应变动测的要求。

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