深层搅拌桩与锚杆静压桩在建筑物沉降控制中的应用
摘要：利用深层搅拌（干法）桩做止水帷幕，减缓建筑物沉降；利用锚杆静压桩最终对建筑物地基基础进行加固，从而达到建筑物沉降控制目的。本文结合具体的工程实践，阐述了对建筑物沉降控制、基础加固的方法及利用沉降观测资料控制施工，其成功的工程实践应用也证实了该方法的可行性、经济性，并取得了较好的社会效益，可应用于其他类似的工程处理中。
关键词：深层搅拌桩、锚杆静压桩、沉降、加固、沉降观测。
0前言：
近几年，国家经济飞速发展，建筑业更是突飞猛进。在建筑业繁荣的同时，有的工程存在设计不合理、施工不规范的问题，也留下了许多工程隐患。加上建筑密度的增大，在施工过程中不注意保护已有建筑物，这也给已有建筑物造成损坏。为解决已有建筑物出现的问题，保护工程安全使用，防止出现群体事件，必须对这些建筑物进行处理，以达到安全使用的要求。
1、深层搅拌（干法）桩止水帷幕控制沉降的机理：
建筑物的沉降是由于土中应力引起土体或地基的变形。当土体或地基的变形过大时，会影响建筑物的正常使用。土中应力按土骨架和土中孔隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力两种。地下水位升降，使地基土中自重应力相应发生变化。在软土地区，由于地下水位长期大幅度下降，使地基中有效自重应力增加，从而引起建筑物沉降的严重后果。[1]为防止地下水位由于周边在建建筑物基坑开挖、管线施工、桩基施工大量排水而引起已有建筑物沉降，在两个建筑物（已建和在建）之间用深层搅拌（干法）桩做止水帷幕以减缓或控制已有建筑物的沉降。
2、锚杆静压桩加固地基基础的机理：
锚杆静压桩是锚杆和静力压桩的结合。它是通过在基础上埋设锚杆固定压桩架，以建筑物所能发挥的自重荷载作为压桩反力，用千斤顶将桩段从基础中预留或开凿的压桩孔内逐段压入土中，再将桩与基础连结在一起，从而达到提高基础承载力和控制沉降的目的。[2]
3、工程实例：
3.1.工程概况：
某4#住宅楼，六层砖混结构，几何尺寸12.24×53.26m2。工程于2002年元月开工，2003年元月竣工后交付使用，原设计采用压密注浆加固地基，注浆深度为6m，复合地基承载力特征值为150kpa。据住户反映，该工程于2003年2月以后陆续发现墙体和地面裂缝。2005年9月，建筑物沉降加剧。2005年9月20日开始对建筑物进行沉降观测，观测点编号布置见图1，观测结果显示：到2006年6月22日，建筑物沉降主要发生在西侧及西北侧。
4#楼沉降观测点布置示意图1
5#观测点累积沉降量为8.0mm，累计沉降速率为0.03mm/d。（见表1），建筑物加固处理前5#、8#、4#、3#、2#观测点的沉降量仍较大，影响了建筑物的正常使用。
2006年6月22日沉降观测数值统计表（施工前）表1
备注：负值为下沉，正值为上升。
3.2.场地岩土工程条件：
场地地层自上而下依次为：
①层杂填土：主要碎石、碎砖、灰渣组成，松散、层厚1.40~2.80米。
②层淤泥质粉质粘土：流塑、饱和，含有机腐植质，层厚12.00~17.00米，地基承载力特征值fak=70KPa，压缩模量Es（1-2）=4.0MPa。
③层粉质粘土：可塑性，厚度不大，层厚0.80~2.90米。地基承载力特征值fak=150KPa，压缩模量Es（1-2）=7.5MPa。
④层粉质粘土：硬塑状，含铁、锰质核，该层埋深大，一般在地表下14.0米。
3.3.沉降原因分析：
根据现场场地周边环境情况及建筑沉降观测数据分析，在本建筑物西侧15m左右原来是一水塘，后经人工回填。沉降速率加剧的时段，西侧场地正在进行人工挖孔桩施工，北侧正在进行另一幢住宅楼基础施工，由于大量抽排地下水，造成4#楼地下水位降低，同时，由于4#楼在原设计时采用的是压密注浆地基，可能存在严重的不均一性，因此造成4#楼沉降不均匀，引起住宅楼的开裂，影响了本住宅楼的安全使用。
3.4.沉降控制及基础加固设计：
根据以上原因分析，本住宅楼沉降控制采用如下设计：
1、采用深层搅拌（干法）桩在楼北侧和西侧设置止水帷幕，桩径500mm，桩间距400mm，搭不小于100mm，材料采用32.5级矿渣硅酸盐水泥，每米水泥用量50~55kg，平均桩长10m，以进入③层粉质粘土为准，减缓或控制建筑物的沉降。
2、建筑物基础加固采用自锚式预制静压桩，桩截面200×200mm2，桩身强度C30，共设计41根，焊接桩，设计单桩承载力200KN，平均桩长12m，压桩按1.5倍~2.0倍承载力控制。压密注浆层采用钻机引孔，孔径300mm，深度6.5m。用锚杆静压桩对建筑物地基基础进行加固，最终控制建筑物沉降。
3.5.施工过程中沉降控制：
1.在深层搅拌桩施工过程中，在西北侧位置，因回填土内含大量砖石无法钻进，西侧位置存在下水道及箱涵基础，都必须开挖清除才能继续施工，由于箱涵距4#较近，基础埋深1.5~2.0米，为防止开挖对建筑物产生新的影响，分段开挖，即挖而填，跟踪观测，确保建筑物不因此产生新的沉降。至帷幕施工结束，未产生新的沉降。
2.锚杆静压桩施工，坚持信息化：以沉降观测为指导，来确定施工顺序和进度。根据8月5日观测数据（见表2）：6#、7#点本次沉降为零，所以锚杆桩先施工，首先选择6#、7#点附近桩位施工:引孔、压桩但不封桩。施工中加强沉降观测，根据各点沉降观测数据进行调整。如果出现大的沉降，则移至其附近部位间隔施工相应桩位，并随压随封。
2006年8月5日沉降观测数据统计表表2
施工中，调整顺序，5#点、8#附近间隔施工并随压随封效果明显。（见表3、表4）
2006年9月30日沉降观测数据5#点（封桩前）表3
2006年10月10日沉降观测数据统计表5#点（封桩后）表4
2006年10月20日沉降观测数据统计表（8#点封桩后）表5
3、10月25日根据以上沉降观测数据对所有未封的锚杆静压桩进行封桩。封桩后，地基基础应力再次进行调整，各点都出现不同程度的下沉。11月5日，封桩完成。到12月29日，所有点已经均不再下沉，沉降均已控制（见表6、7）。
2006年11月13日沉降观测数据统计表表6
2006年12月29日沉降观测数据统计表表7
4、结论：
1、采用深层搅拌（干法）桩做止水帷幕减缓已有建筑物的沉降，阻隔或延长既有建筑物地基地下水与外界的水力联系，防止因地下水位降低而引起地基基础有效应力增加而引起建筑物沉降是可行的。
2、采用锚杆静压桩提高基础承载力和控制沉降效果非常明显。
3、锚杆静压桩在施工过程中，由于地基土应力重新调整分配，可能产生附加沉降，但坚持信息化施工，是可以控制的。
4、控制建筑物沉降后，进行基础和上部结构补修，可以达到建筑物安全使用的要求，取得较好的社会效果。
5、基础加固、建筑物原裂缝修补后后至今，未出现新的裂缝，建筑物沉降控制是成功。
参考文献：
[1]东南大学，浙江大学，湖南大学，苏州科技学院会编《土力学》（第二版）。北京：中国建筑工业出版社，2005.12
[2]叶书麟，韩杰，叶观宝编著《地基处理与托换技术》（第二版）。北京：中国建筑工业出版社，1994.12