海南省建筑设计院571199
摘要：介绍在三亚市某既有建筑物基础加固处理过程中，对前后处理方案的进行简单介绍和分析，结合现场情况，综合经济技术考虑，最终选用树根桩法为主的处理方法，体现出了树根桩在该类既有建筑物基础加固处理中的诸多优点，为今后类似工程提供有益的参考和借鉴。
关键词：树根桩；既有建筑物；加固处理
树根桩是一种小型的就地钻孔灌注桩，通常的直径是130～350mm，桩长5～25m。它是利用小型钻机迸行钻孔，然后下放钢筋笼或型钢，注入水泥砂浆或混凝土，结合碎石骨料成桩，桩可以是垂直的或侧斜的，可以是单根的或成束的，可以是端承桩或摩擦桩。它具备对原建筑影响比较小，施工用场地小，噪音和振动小，操作方便，安全可靠，可以在各类土中成孔制桩等特点，特别是对于场地狭窄，净空低矮的工程现场，其优点尤为突出[1]。目前国外广泛应用于地基加固和托换工程中，本工程例子就是一个很好的说明。
1、工程概况
该建筑物为三亚市某水上乐园内的1层后场综合楼，现浇钢筋混凝土框架结构，采用柱下独立基础，天然地基，持力层为第②层中砂层，承载力特征值为fak=140kPa。该综合楼±0.00标高为14.60m（85高程）。原柱下独立基础底标高均为-5.3m，因建筑功能需求不同，该综合楼室内地面标高分别为0.00m、-2.60m和-4.60m，详见图1。现根据业主改造需要，P1-P3轴交PA-PB轴屋面新增两层结构，P4-P8轴交PA-PB轴首层新增夹层。基础加固设计的范围为部分深埋的天然基础（PB轴至PA轴交P1轴至P8轴），详见图1。
后场综合楼轴线布置图图1
2．地层情况
根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告，以钻孔ZK65为参考，孔口标高14.36m。该建筑区域主要地层如下：
第②层中砂（Q4m）：深度为0.0～8.0m，黄色，以稍密为主，局部中密。稍湿～饱和，颗粒成分为石英质，亚圆形，细粒土含量0%-8%。承载力特征值fak=140kPa，qsik=52kPa。
第③层粗砂（Q4m）：深度为8.0～16.0m，黄色，中密～密实状，以中密状为主，饱和，颗粒成分为石英质，亚圆形，见少量的贝壳碎屑，级配一般，细粒含量5%～10%。承载力特征值fak=280kPa，qsik=90kPa，qpk=1500kPa。
第③1层海滩岩（Q4m）：深度为16.0～19.0m，黄色，主要由粗砂、砾砂、少量中砂和零星贝壳碎屑胶结而成，岩芯呈短柱状。
第④层粉砂（Q4m）：深度为19.0～25.0m，灰色、灰黄色，局部深灰色、灰黑色，稍密～中密状，饱和，颗粒成分为石英质，零星见少量的贝壳碎屑，级配不良。
再往下为海相沉积层（Q1m），基岩为白垩系花岗岩（K1γ）。
该综合楼±0.00标高为14.60m（85高程）。原柱下独立基础底标高为-5.3m，及原柱下独立基础底下的地层依次为约3.0m的中砂持力层，8.0m厚的粗砂层，然后是海滩岩夹层。
3、加固方案的选择
3.1、基础加固初步方案
对于业主要求在P1-P3轴交PA-PB轴屋面新增两层结构，P4-P8轴交PA-PB轴首层新增夹层，设计单位出具了通过计算并提出了基础加固初步方案，主要内容为：
（1）、在P1-P3轴交PA-PB轴区域处对原独立基础采用增大截面和新增条形基础的方法进行加固。对原独立基础每边往外拓展500mm，在该区域原独立基础新增2500mm宽的条形基础连接，并新增两处结构柱。
（2）、在P4-P8轴交PA-PB轴区域对原基础采用增大截面的的方法进行加固，对原独立基础每边往外拓展500mm~1000mm不等。详见基础加固初步方案示意图图3.1。
基础加固初步方案示意图图3.1
该方案的优点是能够充分地利用原有基础，只需在原基础上增大面积即可。但是不足之处是基础加固施工时，需开挖到原独立基础的底标高，需要开挖约2.7～5.3m的原有回填砂土层，周围建筑物均已投入使用且距离较近，已不能自然放坡开挖，需要先做好开挖的围护支护措施，这也是一笔不小的费用。另外一点是原独立基础持力层为中砂，再大面积开挖到基础底会对地基造成一定的扰动。业主单位要求不要对原地基基础进行开挖下进行本次基础加固。
3.2、基础加固最终方案
经过讨论，最终确定本次基础加固方案：
（1）、P1-P3轴交PA-PB轴屋面新增两层结构区域：在两个原有柱和两个新增柱下新增筏板基础和新增树根桩。对原有混凝土柱进行三边加大加固，改造后上部荷载通过加固柱传至新增筏基和新增树根桩。
（2）、在P4-P8轴交PA-PB轴区域：在原有柱下独立基础上抽芯成孔新增树根桩的方法对原有基础进行加固。
新增两层结构区域先按间距1300mm×1550mm施工树根桩，然后在现有地面上施工新增筏板基础，使得树根桩和筏板基础共同作用，承担上部荷载；在增加夹层区域，在现有独立基础上钻孔，并采用桩顶扩大直径的方式支承在原独立基础地面，树根桩在原基础对称布置，按受力需求，增加2~4根，原独立基础和新加的树根桩共同承受上部荷载。经过这两处基础加固后，能够有效的提高地基基础承载力，满足增层后建筑物在正常使用年限内、在正常使用条件下达到国家规范规定的沉降量和倾斜度控制要求。树根桩布置详见树根桩平面布置图3.2。
树根桩平面布置图图3.2
3.2.1树根桩采用6根直径为16mm的HRB400级钢筋，桩身直径220mm，预计桩长10m，进入粗砂层至少7M，预计桩长10~14M（从基础底开始），详见树根桩大样图图3.2.1。
树根桩大样图图3.2.1
3.2.2、单桩承载力特征值200KN，树根桩的单桩承载力特征值计算情况如下表3.2.2：
单桩承载力特征值计算表表3.2.1
3.2.3、新增500mm厚的筏板，筏板基础下方土层需铺设厚度为200mm厚的褥垫层，褥垫层材料选用10~20mm碎石，并用平板振动器振压不小于4遍。另筏基下方需布置100mm厚的C15素混凝土垫层，垫层需伸出基础边100mm。基础梁及筏板配筋不再详述。
3.2.4、该方案的优点：
（1）避免对地基的开挖，所有的操作都可在现有地面上进行，相对于方案一，节省了一笔支护费用，并且避免了对周边已使用建筑物的影响。
（2）所需的施工场地面积不大，一般只需2~4平米，净空高度3~4就能施工，本建筑满足要求，并且对建筑内已有设备，只需结合施工需要进行简单搬移。
（3）树根桩与原独立基础和新增筏板基础紧密结合，能够有效地承担增层后建筑物上布荷载，满足使用要求。
（4）树根桩的桩径很小，钻穿原独立基础时进入地基地层时对基础和地基土几乎不产生扰动，并且施工时机械振动和噪音都比较小。
4、树根桩施工工艺
4.1、作业条件
地上、地下障碍物都处理完毕，达到“三通一平”。施工用的临时设施准备就绪；在近钻桩施工点准备好泥浆池，配备好外运泥浆车及泥浆排放地点；制作好钢筋笼；根据图纸放出轴线及桩位点；要选择和确定钻孔机的进出路线和钻孔顺序，制定施工方案，做好技术交底
4.2、工艺流程
放样定桩位→钻孔机就位→泥浆护壁钻入→钻孔→排渣清孔→吊放钢筋笼和插入导管→浇筑水泥砂浆→拔出导管→插桩顶钢筋
4.3、施工要点
放样定桩位：根据施工图纸放线定出桩位，并编号，如果桩与桩之间距离小于2米，应跳开间隔施工。
4.3.1钻孔机就位：钻孔机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。
4.3.2钻孔及注泥浆：开动机器钻进，出土，孔内注入事先调制好的泥浆，然后继续进钻。先用合金钻头钻穿原基础，然后用专用托大钻头在基础低进行扩孔，以确保荷载的良好传递，然后再用普通合金钻头钻至设计标高终孔。钻孔时不要让泥浆水位下降，施工中应经常测定泥浆相对密度。
4.3.3排渣清孔
利用泥浆循环进行清孔，在砂土和较厚的夹砂层中成孔时，排渣泥浆相对密度应控制在1.3～1.5。
4.3.4吊放钢筋笼：钢筋笼采用HRB400级钢筋焊接而成，钢筋笼沿桩身通常布置，钢筋笼放前应绑好砂浆垫块；吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。
4.3.5浇筑水泥砂浆：浇筑水泥砂浆，随着水泥砂浆不断增高，孔内沉渣将浮在混凝土上面，并同泥浆一同排回贮浆槽内。水泥砂浆应在安装钢筋笼后连续灌注、一次成型。砂浆强度等级为M20，建议水泥浆水灰比不大于0.47，由现场根据可灌性控制细砂掺量[4]。
4.3.6拔出导管：混凝土浇筑到桩顶时，应及时拔出导管。但混凝土的上顶标高一定要符合设计要求。
4.3.7插桩顶钢筋：桩顶上的插筋一定要保持垂直插入，有足够锚固长度和保护层，防止插偏和插斜。
5、结束语
该综合楼经过采用树根桩进行地基基础加固后取得良好的效果，也深受业主的好评，实践说明在该工程案例条件下采用树根桩进行地基基础加固避免对地基的开挖，避免了对周边已使用建筑物的影响，这在城市建筑物密集区尤其可贵。并且该施工方法振动和噪音都比较小，不扰民，需要的空间小，技术安全可靠，具有借鉴和推广的意义。
参考文献：
[1]闫志刚，张国彬树根桩技术在基础加固中的应用：石家庄铁路职业技术学院学报，2008年
[2]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）：中国建筑工业出版社，2008年
[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）：中国建筑工业出版社，2012年
[4]王文宇，颜敏，树根桩在快速加固既有房屋地基中的作用分析，铁道建筑，2014年
[5]王辉，陈剑平：树根桩在基础加固中的设计与应用研究，岩土力学，2006年
[6]龚晓南：《地基处理手册》第三版，中国建筑工业出版社，2008年