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坑式静压桩在旧楼改建基础加固中的应用 |
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时间日期：2007-2-27 已被阅读次：[6736] |
广东省六建集团有限公司 沈宜森
[摘 要] 本文着重介绍了利用建筑物自重、锚杆加配重传递竖向反力进行压桩的施工工
艺和计算方法来介绍坑式静压桩在旧楼改建中的应用。
[关键词] 静压桩 竖向反力 施工工艺 计算方法 旧楼改建
一、工程概况和特点
江门海关3、4、5号楼改建工程是我公司在江门地区承建的一项旧楼改建工程，把原边
检局营房改建成江门海关缉私局办公楼，该项目主要是结构补强、扩建以及基础加固等分项
工程。其中4、5号楼正面紧贴原建筑物扩建了大厅，采用桩基础，单桩设计承载力为200KN
，（采用预制C30砼方桩250×250）由于离原建筑物太近无法架设锤击桩架，并且锤击桩震
动大，对有二十几年楼龄的旧建筑物来说有一定的负面影响，根据这一工程特点，施工采用
静压桩。
二、施工工艺
2.1 本工程的施工工艺是根据国家行业标准《既有建筑地基础加固技术规范》（JGJ12
3－2000）6.4锚杆压桩法，6.6坑式压桩法来编制的，利用建筑物自重和锚杆加配重作反力
，采用yzY型压桩机架，PyQ－100液压机和XB4－500高压油泵联合作业施压，将每二米一节
的砼方桩逐节压入土层（每节桩之间的连接采用焊接），直到压强达到26Mpa，换算成施压
力400KN。
2.2 施工平面布置图：
2.3 设置锚杆：
根据施工平面布置图，对每一轴的受压桩施压时桩架一端固定在原有建筑物的柱上，另
一端则固定在该轴两侧的四条锚杆上，当施工至终端压力400KN时，每端承受的竖向反力是2
00KN。则每条锚杆承受的竖向反力为200KN/4=50KN。根据工地的实际情况和施工条件，锚杆
采用直径为300，长为3米，受拉钢筋为Φ18，混凝土等级为C30，如图所示：
每条锚杆所能承受竖向反力的计算：
①土壤的摩擦力：f=μπDh
=8KN/m2×3.14×0.3×3
=22.6KN
② 桩的自重：G=Yohπr2
=24KN/m3×3.14×0.152
=5KN
①＋②=22.6＋5=27.6 KN<50 KN
不能满足要求，故要进行配重：
每侧锚杆配重50KN，两侧就为100KN；
则每条锚杆所要承受的反力为（200－100）/4=25KN；
27.6KN>25KN （满足要求）
2.4 桩架的安装：
通过2.3的计算，锚杆加配重满足受力要求，则进行桩架的安装，一端固定在原建筑物
的柱上（采用钢板加木垫夹柱），另一端则固定在锚杆上，如图示：2.5 压桩：
桩架安装好后就把250×250的砼方桩就位，桩和桩架的垂直度控制在允许范围内，然后
启动液压机通过千斤顶将方桩逐段压入土层（见图），要求终端施压为26Mpa，（换算成终
端压力400KN）持载十分钟累计沉降不大于2mm。三、工艺计算
锚杆的受力情况在2.3节中已经计算出来，这里不作重复，现主要验算yzY型桩机架所配
备的一套钢板夹具固定在柱上传递竖向力的计算：
已知条件：
① 单桩承载力200KN；
② 柱截面为350×400mm， 经回弹检测，柱砼等级为C15；
③ 选用钢夹板400mm， 每套夹具配4支，M45×6mm方牙螺栓（45＃钢），螺母厚h=60m
m；
④ 钢板与砼柱之间设20㎜厚松木垫块；
见下图所示：3.1 支点传递能力的设计值Nα：
根据国家行业标准（JGJ123－2000），《既有建筑物地基基础加固技术规范》规定：以
下力的传递需要计放安全系数K=2，坑式静压桩施压力N=2.0×桩承载力设计标准值（6.6、3
.4）
（即N=2×200=400KN）
竖向反力受力点的荷载设计值N=N/受力支承点数（9.3.2）
本例为 Nα=400/2=200KN
（即锚杆加配重一端承受的竖向反力为200KN,夹柱一端承受的竖向反力Nα也是200KN）
3.2 夹紧力Nb计算：
根据摩擦力计算 Nb=Nα/μ， μ为摩擦系数。
查有关资料：
钢与木之间的摩擦系数为 μ=0.4～0.6 [注1]
木与砼之间的摩擦系数为 μ=0.6 [注2]
本例计算取 μ=0.5 则：Nb=200KN/0.5=400KN（每组钢夹板）
3.3 螺栓强度验算：
每组夹板4支螺栓, 则：每支螺栓承受拉力N= = =100KN
①螺栓抗拉强度验算：
螺栓最小截面积 F1=（45－2×3）2×3.14/A=11.944cm2
45＃钢屈服点 [δ]=64KN/cm2 [注3]
容许拉压应力 [δ]=24KN/cm2
容许剪压力 [τ]=14.5KN/cm2
[N]=11.944×24KN/cm2 =286.56KN>100KN
（安全）
②螺纹强度计算：
螺纹技术参数： 牙距6mm、纹宽2.8mm、牙深3mm、螺母厚度60mm、纹数10圈、螺纹底
径Di=39mm、螺纹中径Do=42、
螺栓升角=αrtɡ6/42=2.6
螺纹承受的剪切力：
Q= =2.9KN/cm2<[τ]=14.5KN/cm2
螺纹接触面压应力：
δ压= =2.7KN/cm2<[δ]=24KN/cm2
（均满足要求）
通过验算说明yzY型桩机架配备的一套钢板夹具各项指标均满足施工要求，而实际施工
中为了平衡受力，一般每一夹柱点均使用两套夹具，所以安全指标完全能够满足。
四、结束语
本工程施工过程中，锚杆和原建筑物柱均完好无损，为了验证锚杆最终能承受拉拔力，
在最后一条桩施工时施加压力至800KN时才将锚拉松破坏，而建筑物柱没有变形。整个施工
过程非常顺利，施工完成至今已有两个多月了，整个改建工程已完成，实践证明本工程选择
这一方案是成功的。由于坑式静压桩的使用特点是体积小、操作灵活、震动性小、它可以充
分利用原有建筑物的环境条件来立桩架，如两端均利用建筑物自重作反力或两端均采用锚杆
作反力，或两端均采用锚杆加配重作反力等等。它既可以在建筑物室内，也可以在室外，对
旧楼改建中基础加固特别适应，值得推广应用。在施工中只要对两端施加的竖向反力进行计
算，满足要求即可施工。
参考文献
《既有建筑物地基基础加固技术规范》（JGJ123－2000）
[注1]《物理计算手册》
[注2]《物理计算手册》
[注3]《机械计算手册》
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