本發(fā)明屬于建筑、構筑物加固改造技術領域，具體涉及建造在土性很差的雜填土地基上的既有建筑發(fā)生較大量不均勻沉降時，用于加固地基基礎的一種鋼管后注漿預壓托換樁施工方法。

背景技術：

近年來，既有建筑、構筑物的加固改造己受到國內外極大的重視，并已發(fā)展成為一門新興的學科。然而，在對既有建筑物的功能改造、加層改造，或在出現下沉、開裂、傾斜等建筑病害的治理中，大都涉及既有建筑物地基基礎的加固處理。工程實踐表明，對西北濕陷性黃土地區(qū)，預壓樁基礎托換法是一種施工簡單、效果良好的既有建筑地基基礎加固方法。常見的預壓托換樁有鋼筋混凝土預壓托換樁、鋼管預壓托換樁等。本發(fā)明人在對預壓樁基礎托換法的研究和實踐應用中發(fā)現，對建造在雜填土地基上的建筑物，尤其當雜填土內含有磚塊、石塊、混凝土塊且雜填土深度又較大的情況下，常用的鋼筋混凝土預壓樁無法壓入地基土層，且單樁承載力較小，單純的鋼管預壓樁因樁周土提供的摩擦力較小，則單樁承載力亦較小，因此，很難達到對原有地基基礎的加固作用。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種鋼管后注漿預壓托換樁施工方法。該方法通過在托換樁管壁開設注漿孔，在常規(guī)預壓托換樁的施工工藝基礎上，將拌制好的純水泥漿通過注漿管壓入托換樁內，漿液再由注漿孔壓入樁周土層內，改善了樁周土體的土性，增大了樁周土與托換樁之間的摩擦力，從而較一般預壓托換樁大幅度增大了單樁承載力，取得良好的地基基礎加固效果。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種鋼管后注漿預壓托換樁施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將無縫鋼管切割成長度為1.0m～1.5m的短管，將一節(jié)短管的一端加工成錐形樁尖制成尖樁，將其他短管作為平樁，在尖樁和平樁的管壁上均加工注漿孔；在注漿短管的一端加工外螺紋，另一端加工內螺紋，然后將一節(jié)加工螺紋后的注漿短管豎直焊接于所述尖樁的內壁上；

步驟二、確定鋼管后注漿預壓托換樁的布置位置、樁長和單樁承載力，然后豎直開挖操作坑和導洞；

步驟三、在操作坑內的設計樁位處豎直安裝步驟一中焊接有注漿短管的尖樁并使尖樁的錐形樁尖朝下，然后使用壓樁設備將所述尖樁垂直壓入地基土中；

步驟四、在步驟三中的尖樁內的注漿短管上連接另一節(jié)注漿短管，形成整體的主注漿管；然后將一節(jié)步驟一中的平樁豎直安裝于尖樁上，并焊接連接為整體的托換樁，使用壓樁設備進行壓樁施工；

步驟五、按照步驟四中的方法重復進行注漿短管的連接、平樁的安裝和焊接，以及壓樁施工，直至托換樁的長度達到設計樁長，形成內部設置有主注漿管的托換樁，然后將主注漿管頂部與外部注漿管連接，最后采用托換鋼管進行樁式托換；

步驟六、樁式托換完成后，向外部注漿管壓入水泥漿，水泥漿壓入托換樁內，然后通過托換樁管壁上的注漿孔壓入樁周土層內，形成鋼管后注漿預壓托換樁；

步驟七、回填夯實操作坑和導洞，自樁頭下200mm處澆灌混凝土承臺，施工結束。

上述的一種鋼管后注漿預壓托換樁施工方法，其特征在于，步驟一中所述注漿孔的數量為多個，多個所述注漿孔均勻布設。

上述的一種鋼管后注漿預壓托換樁施工方法，其特征在于，步驟二中所述導洞位于既有建筑物基礎底面以下，導洞深1.8m。

上述的一種鋼管后注漿預壓托換樁施工方法，其特征在于，步驟三中所述尖樁的樁位平面偏差不大于20mm，樁身垂直度偏差不大于尖樁長度的0.003倍。

上述的一種鋼管后注漿預壓托換樁施工方法，其特征在于，步驟四中所述平樁的垂直度偏差不大于平樁長度的0.003倍。

上述的一種鋼管后注漿預壓托換樁施工方法，其特征在于，步驟五中所述樁式托換的托換壓力為最終壓樁力的1～1.05倍。

上述的一種鋼管后注漿預壓托換樁施工方法，其特征在于，步驟五中重復進行注漿短管的連接、平樁的安裝和焊接，以及壓樁施工的過程中，在距離樁底3m～5m的平樁內壁上且與主注漿管對稱的位置焊接注漿短管，并逐層連接注漿短管，最終形成與主注漿管平行的備用注漿管，將備用注漿管頂部與外部注漿管連接。

本發(fā)明與現有技術相比具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明通過在托換樁管壁開設注漿孔，在常規(guī)預壓托換樁的施工工藝基礎上，將拌制好的純水泥漿通過注漿管壓入托換樁內，漿液再由注漿孔壓入樁周土層內，改善了樁周土體的土性，增大了樁周土與鋼管樁之間的摩擦力，從而較一般預壓托換樁大幅度增大了單樁承載力，取得良好的地基基礎加固效果。

2、采用本發(fā)明的鋼管后注漿預壓托換樁施工方法，單樁承載力較普通鋼管預壓托換樁的單樁承載力提高80％以上，對建造在土質很差的雜填土地基上的建筑物發(fā)生較大量不均勻沉降的地基基礎起到顯著的加固效果。

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

說明書附圖

圖1為本發(fā)明的內部設置有主注漿管和備用注漿管的托換樁的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明樁式托換完成后的支護結構示意圖。

附圖標記說明:

1—尖樁； 2—平樁； 3—注漿孔；

4—主注漿管； 5—外部注漿管； 6—托換鋼管；

7—既有建筑物； 8—備用注漿管。

具體實施方式

實施例1

本實施例的鋼管后注漿預壓托換樁施工方法，包括以下步驟：

步驟一、將無縫鋼管切割成長度為1.0m的短管，將一節(jié)短管的一端加工成錐形樁尖制成尖樁1，將其他短管作為平樁2，在尖樁1和平樁2的管壁上均加工注漿孔3；在注漿短管的一端加工外螺紋，另一端加工內螺紋，然后將一節(jié)加工螺紋后的注漿短管豎直焊接于所述尖樁1的內壁上；所述注漿孔3的數量為多個，多個所述注漿孔3均勻布設；

步驟二、確定鋼管后注漿預壓托換樁的布置位置、樁長和單樁承載力，然后豎直開挖操作坑和導洞；所述導洞位于既有建筑物7基礎底面以下，導洞寬0.8m，深1.8m；

步驟三、在操作坑內的設計樁位處豎直安裝步驟一中焊接有注漿短管的尖樁1并使尖樁1的錐形樁尖朝下，然后使用壓樁設備將所述尖樁1垂直壓入地基土中；所述尖樁1的樁位平面偏差不大于20mm，樁身垂直度偏差不大于尖樁長度的0.003倍；

步驟四、在步驟三中的尖樁內的注漿短管上連接另一節(jié)注漿短管，形成整體的主注漿管4；然后將一節(jié)步驟一中的平樁2豎直安裝于尖樁上，并焊接連接為整體的托換樁，使用壓樁設備進行壓樁施工；所述平樁2的垂直度偏差不大于平樁2長度的0.003倍；

步驟五、按照步驟四中的方法重復進行注漿短管的連接、平樁2的安裝和焊接，以及壓樁施工，直至托換樁的長度達到設計樁長，重復進行注漿短管的連接、平樁2的安裝和焊接，以及壓樁施工的過程中，在距離樁底3m的平樁2內壁上且與主注漿管4對稱的位置焊接注漿短管，并逐層連接注漿短管，最終形成與主注漿管4平行的備用注漿管8，形成內部設置有主注漿管4和備用注漿管8的托換樁(如圖1所示)，然后將主注漿管4頂部和備用注漿管8頂部均與外部注漿管5連接，最后采用托換鋼管6進行樁式托換，樁式托換完成后的支護結構如圖2所示；所述樁式托換的托換壓力為最終壓樁力的1.05倍；

步驟六、樁式托換完成后，向外部注漿管5壓入水泥漿，水泥漿壓入托換樁內，然后通過托換樁管壁上的注漿孔3壓入樁周土層內，形成鋼管后注漿預壓托換樁；

步驟七、回填夯實操作坑和導洞，自樁頭下200mm處澆灌混凝土承臺，施工結束。

實施例2

本實施例與實施例1相同，其中不同之處在于：短管的長度為1.5m，樁式托換的托換壓力為最終壓樁力的1倍；在距離樁底5m的平樁2內壁上且與主注漿管4對稱的位置焊接注漿短管。

實施例3

本實施例與實施例1相同，其中不同之處在于：短管的長度為1.2m，樁式托換的托換壓力為最終壓樁力的1.02倍；在距離樁底4m的平樁2內壁上且與主注漿管4對稱的位置焊接注漿短管。

應用實例

1、工程問題及原因分析

研究項目為西安市東郊某小區(qū)1#樓，其主體為住宅用房，鋼筋混凝土剪力墻結構，鋼筋混凝土樁筏基礎，共33層。1#樓北側裙房為商鋪，總長72.73m，寬7.23m，共二層，層高3.0m。裙房部分為鋼筋混凝土框架結構，鋼筋混凝土十字交叉梁基礎，基礎埋深1.55m，基礎下做0.3m厚3:7灰土墊層。

本工程原場地為磚廠取土坑，后用雜填土回填。場地土土層自上而下依次為雜填土、黃土、古土壤、粉質粘土等，其中表層雜填土以建筑垃圾為主，含部分生活垃圾，且含較多磚瓦塊及灰渣，局部含有大塊的水泥塊、樓板、破樁頭等，回填深度約16m左右。本工程主體部分采用SDDC渣土夯擴樁法進行地基處理，后做鋼筋混凝土灌注樁。裙房部分也采用SDDC渣土夯擴樁法進行地基處理，設計夯擴樁成樁直徑1.8m，樁間距2.8m～3.3m，有效樁長12m，樁頂標高-6.27m。裙房SDDC渣土夯擴樁上部做4.42m厚素土墊層，其上再做0.3m厚3:7灰土墊層(位于基底下部)。1#樓主體于2011年5月18日封頂，1#樓裙房于2011年年底完成施工任務。

根據工程地質補勘報告，裙房基礎下4.42m深度范圍內素土墊層內含水量達30％左右，不同深度土層含水量多處達到飽和狀態(tài)；基礎下6.0m～16.0m深度SDDC渣土夯擴樁處理范圍土層含水量25.1％～31.7％，多數土層也達飽和狀態(tài)。沉降觀測結果顯示，至2013年2月1#樓主體沉降滿足規(guī)范要求，且處于沉降穩(wěn)定狀態(tài)。但自2014年春節(jié)過后，1#樓裙房產生較大量不均勻沉降，局部填充墻發(fā)生開裂，最大裂縫寬度W_max＝9mm，室內地面及室外地面也發(fā)生開裂。其原因為1#樓及裙房原場地為約16m深坑，經采用素土及雜填土回填處理后的土層土質仍不均勻，土性較差，且透水性又較強。根據2014年7月現場檢查，1#樓裙房北側約3m處為市政電纜溝，雨季時，1#樓屋面及裙房屋面水經落水管排至北側室外地面，其中部分雨水直接由地溝蓋板空隙流入電纜溝。而電纜溝又未做防水處理，致使地溝內積水沿周圍土體滲流。當室外地面水及地下排水管道破損滲漏水滲入地基土層后，便引起基礎下回填素土墊層及SDDC渣土夯擴樁處理范圍土體浸水軟化，地基承載力降低，最終導致裙房地基基礎發(fā)生不均勻沉降，上部墻體及地面發(fā)生開裂。

2、工程問題加固處理方案

根據本工程結構特征、地基土性，以及工程問題特征，經研究分析后，提出對本工程裙房地基基礎采用本發(fā)明的鋼管后注漿預壓托換樁施工方法進行加固處理。具體處理方法為：

步驟一、選用φ168mm×8mm的無縫鋼管，將無縫鋼管切割成長度為1.0m～1.5m的短管，將一節(jié)短管的一端加工成錐形樁尖制成尖樁1，將其他短管作為平樁2，在尖樁1和平樁2的管壁上均加工直徑為20mm的注漿孔3；在注漿短管的一端加工外螺紋，另一端加工內螺紋，然后將一節(jié)加工螺紋后的注漿短管豎直焊接于所述尖樁1的內壁上；所述注漿孔3的數量為多個，多個所述注漿孔3均勻布設；

步驟二、根據本工程結構特征及結構計算結果，在裙房基礎下共布置70根鋼管后注漿預壓托換樁；根據結構計算，設計取單樁承載力、樁尖入土深度及相關參數如下：

單樁承載力：R_K＝280KN；

壓樁力：P_壓＝1.5R_K＝420KN；

樁尖入土深度：樁尖平均入土深度24m，可進入土性較好的古土壤及粉質粘土層；最終樁尖入土深度應以P_壓＝1.5R_K控制；

確定好鋼管后注漿預壓托換樁的布置位置、樁長和單樁承載力后豎直開挖操作坑和導洞；所述導洞位于既有建筑物7基礎底面以下，導洞寬0.8m，深1.8m；

步驟三、在操作坑內的設計樁位處豎直安裝步驟一中焊接有注漿短管的尖樁1并使尖樁1的錐形樁尖朝下，然后使用壓樁設備將所述尖樁1垂直壓入地基土中；所述尖樁1的樁位平面偏差不大于20mm，樁身垂直度偏差不大于尖樁長度的0.003倍；

步驟四、在步驟三中的尖樁內的注漿短管上連接另一節(jié)注漿短管，形成整體的主注漿管4；然后將一節(jié)步驟一中的平樁2豎直安裝于尖樁上，并焊接連接為整體的托換樁，使用壓樁設備進行壓樁施工；所述平樁2的垂直度偏差不大于平樁2長度的0.003倍；

步驟五、按照步驟四中的方法重復進行注漿短管的連接、平樁2的安裝和焊接，以及壓樁施工，直至托換樁的長度達到設計樁長，重復進行注漿短管的連接、平樁2的安裝和焊接，以及壓樁施工的過程中，在距離樁底3m～5m的平樁2內壁上且與主注漿管4對稱的位置焊接注漿短管，并逐層連接注漿短管，最終形成與主注漿管4平行的備用注漿管8，形成內部設置有主注漿管4和備用注漿管8的托換樁(如圖1所示)，然后將主注漿管4頂部和備用注漿管8頂部均與外部注漿管5連接，最后采用托換鋼管6進行樁式托換，樁式托換完成后的支護結構如圖2所示；所述樁式托換的托換壓力為最終壓樁力的1.05倍，有效阻止了樁體的部分回彈量，確保樁體與原基礎緊密連接，可靠傳力；

步驟六、樁式托換完成后，向外部注漿管5壓入水泥漿，水泥漿通過主注漿管4壓入托換樁內(當主注漿管4堵住時改用備用注漿管8進行壓漿)，然后通過托換樁管壁上的注漿孔3壓入樁周土層內，形成鋼管后注漿預壓托換樁；

壓漿料：采用純水泥漿，水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥；壓漿料水灰比0.5～0.7。

壓漿量：壓漿量原則上以不吃漿為止，具體根據現場確定。

壓漿壓力：設計壓漿壓力P＝2.0MPa～2.5MPa，根據現場試壓漿試驗調整，施工中實際壓漿壓力P＝0.8MPa～1.5MPa；

步驟七、回填夯實操作坑和導洞，自樁頭下200mm處澆灌混凝土承臺，施工結束。

為了分析加固效果，施工中分別對不注漿的鋼管預壓托換樁和鋼管后注漿預壓托換樁進行單樁承載力試驗。根據現場單樁承載力試驗結果：未采用本發(fā)明施工方法的鋼管預壓托換樁單樁承載力R_K＝290KN，采用本發(fā)明施工方法的鋼管后注漿預壓托換樁單樁承載力R_K＝540KN，較常規(guī)鋼管托換樁的單樁承載力提高了86.2％，表明托換樁管內注漿后樁周土體密實度大大提高，樁土間摩擦力增大，使單樁承載力大幅度提高，其樁尖入土深度可進一步減小。根據進一步試樁結果分析，采用本發(fā)明鋼管后注漿預壓托換樁樁尖入土深度降低為18m時，其單樁承載力R_K＝380KN，表明樁尖入土深度還可減小，但考慮原回填土深度約16m，故樁尖入土深度不再減小。

該裙房建筑經加固處理后2年時間觀察，采用本發(fā)明的鋼管后注漿預壓托換樁施工方法加固處理后，裙房建筑未發(fā)生新的沉降，墻體裂縫沒有新的變化，取得了良好的加固處理效果。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何限制，凡是根據發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內。