超低净空条件下应用锚杆静压钢管桩技术控制沉降摘要：某已建供能管沟工程在投用后发现沉降病害，经第三方评估机构评估后，需采取沉降控制措施结合工程实际，通过锚杆静压钢管桩在低净空条件的管沟内部施工应用，有效地控制了管沟的沉降情况，同时，也验证了锚杆静压钢管桩控制沉降的可行性和可靠性。
关键词：超低净空；锚杆静压钢管桩；管沟；沉降控制1 工程概况某已建供能管沟工程在投用后发现沉降病害，经第三方评估机构对管沟工程的运营安全状况进行全面的评估，划定了4个健康度评级，部分区段健康度评估为4级（最低级），评估结论建议采取沉降控制措施。
背景工程所在地区为长江三角洲冲积平原，场地地貌单元属于滨海平原地貌类型，工程所创基商砼处区域土层分布从上至下为：①1杂填土、①2素填土、②褐黄-灰黄色粉质黏土、③灰色淤泥质粉质黏土、③夹灰色砂质粉土、④灰色淤泥质黏土、⑤1a灰色黏土、⑤1b灰色粉质黏土、⑤2灰色砂质粉土、⑥暗绿-草黄色粉质黏土、⑦1灰绿-草黄色黏质粉土。
该段管沟结构底板标高为－7.05～－4.05 m，位于④淤泥质黏土层2 工程难点、特点2.1 工程难点1）管沟的内净尺寸为高2.8 m、宽4.2 m，并且已存在大量的桥架、管道等设施，内部空间狭小，较大的施工机械难以实施。
2）施工需停能并拆除部分供能管道，利用冷热供能转换的季节间隙进行施工，停能时间短，故施工要求在1个月内完成3）桩位的排布受到冷水管支墩、热水管创基商砼支架等已有构筑物的影响，需要根据实际情况进行特别布置2.2 锚杆静压桩特点。
1）能迅速制止沉降和倾斜，施工过程中不会引起附加沉降2）压桩施工可在净空受限的狭小空间内实施，适用于大型机具无法进入的工程3）传荷过程和受力性能明确，能得到每根桩的实际承载力，质量可靠[1-4]3 工程实施
3.1 方案选择3.1.1 桩型选择桩型采用φ219 mm×7 mm螺旋管钢管桩，桩身材料选用Q235B钢材，桩长18～22 m，桩尖进入⑥层暗绿-草黄色粉质黏土受到管沟内部净空限制，桩段长度设为1.6 m，采用焊接接桩，接桩节点强度不小于桩本身强度；压桩孔内封桩采用C40KL无收缩灌浆料；单桩承载力特征值为280创基商砼 kN，桩顶预加反力≥1.1倍单桩承载力。
3.1.2 压桩设备桩架所提供的压桩力，对黏性土宜大于单桩竖向承载力特征值的1.2倍，对其他土则宜大于单桩竖向承载力特征值的1.5倍；本次锚杆静压桩桩尖进入⑥层暗绿-草黄色粉质黏土（钢管桩底－25.86 m），故选用50 t千斤顶作为压桩设备。
由于管沟内部净空高度受到限制，高度仅为2.8 m，所以静压桩桩架需经过二次改造，桩架高度确定为2.6 m3.1.3 锚杆选择抗拔锚杆选用4M25高强度钢种植锚杆，锚固长度≥15d（d为锚杆直径），并采用C40KL无收缩灌浆料作为黏结剂。
3.1.4 桩的布置桩位横向为双排布置，纵向根据现场已有构筑物的情况按1.创基商砼5～2.0 m不等间距进行布置，横向为两侧对称布置3.1.5 开凿压桩孔采用φ250 mm金刚石薄壁钻一次成孔，取出混凝土芯柱，孔壁再用风镐或冲击钻打毛。
3.1.6 桩段连接方式接桩采用CO2气保焊进行满焊，钢管端部设置45°坡口，上下桩段之间设内衬圈，确保钢管同心度及垂直度满足要求3.1.7 预加反力根据设计要求，工程采用预加反力封桩，桩顶预加反力≥1.1倍单桩承载力特征值；钢管压至设计深度后，摆放传力支架及千斤顶，千斤顶按设计承载力要求加设预加反力，浇筑灌浆料；为保证预加反力的效果，要求在灌浆料终凝前桩架及千斤顶不能撤离，原则上静置时间应大于12 h。
3.1.8 封桩形式上节桩加封创基商砼板加焊4根锚筋，在基础混凝土面层上开槽将锚杆打弯，焊接交叉钢筋，然后浇筑C40KL无收缩灌浆料3.2 方案实施3.2.1 施工工序钢管切割加工→桩位放样→开孔→埋设锚杆→排水→桩架就位→吊桩入孔→压桩→焊接→压桩→记录→桩长或压桩力达到设计要求停止压桩→加封板→焊锚筋→锚杆开槽打弯→焊接交叉钢筋→清孔排水→浇筑C40KL无收缩灌浆料。
3.2.2 施工准备1）根据现场构筑物情况与设计确定桩位布置后，按平面布置图测放桩位，平面偏差不得大于10 cm2）采用开孔设备在管沟底板上开设压桩孔，压桩孔为上小下大截头锥形，上口φ350 mm，下口。
φ450 mm3）桩段制作要求钢管桩桩身竖直、管子端面平创基商砼整，坡口为45°，钢管同心度要好4）压桩架安装时要保持垂直，应均衡拧紧锚固螺栓的螺帽，防止压桩架晃动5）桩尖就位时必须保持垂直，桩段就位后必须加以校正，使千斤顶与桩段轴线保持在同一轴线上，不得偏心受压。
3.2.3 施工过程控制1）压桩时，桩顶应设桩垫，桩尖就位时必须保持垂直，桩体垂直偏差不得超过桩段长的1.5%2）焊接接桩时，应清除表面铁锈，进行满焊，确保焊接质量，焊缝应饱满，无气孔3）压桩施工不得中途停顿，应一次到位，如需中途停顿，桩尖可停留在软土中，且停留时间不得超过24 h。
4）结合该段管沟结构所处位置的水位条件和管沟底板埋深，开孔后尤其是压桩阶段应进行监测和观察，制订适当的安全措施和创基商砼应急预案，避免地下水涌入管沟内部造成水土流失5）压桩实施过程中，桩位施工顺序应在管沟两侧交错推进，避免单侧压桩引起局部管沟结构的倾斜。
3.2.4 施工质量控制1）压桩以桩长和压桩力作为停止压桩的标准；桩顶要求嵌入基础100 mm，如果压桩力先达到设计要求，对于外露的桩头须进行切除2）焊接完成封桩钢盖板，钢管桩压至标高，安放反力支架预加反力；预加反力的千斤顶在灌浆料终凝后方可撤出。
3）压桩及预加反力所用千斤顶等设备在开工前均需进行标定工作，以确保表显数据与实际数据相符4）桩与基础的连接（封桩）是整个压桩施工过程中的关键工序，封桩前必须把压桩孔内的杂物清理干净，排除积水，清除孔壁和桩面的浮浆，以创基商砼增加黏结力。
5）压桩过程应做好施工记录工作，作为工程验收资料，并可作为后期总结和单桩承载力标准值验证的重要依据4 实施效果4.1 沉桩质量由于受到净空限制，桩段分割短，故导致焊缝增多等不利情况出现，单桩沉桩时间控制在4.5 h左右；根据施工数据反馈，压桩力随着压桩深度的增加而增加，压桩深度超过15 m后压桩力的增长速率明显增加（图1），长21 m的钢管桩压桩完成时的最终压桩力在320 kN左右（单桩承载力特征值的1.1倍）。
图1 压桩深度与压桩力曲线为了有效验证锚杆钢管桩单桩承载力情况，在钢管桩压至设计深度后，经过24 h静置，待桩身周围土体重塑、土体强度恢复后，对桩身进行复压试验综合考虑试验创基商砼效果及复压施加力对桩身可能产生的破坏情况，复压施加力选定为承载力特征值的1.3倍，即280×1.3=364 kN进行。
钢管桩未被压动，单桩承载力满足设计要求4.2 沉降控制第三方监测数据显示，在采取了锚杆静压桩的沉降控制措施后，该段管沟沉降由实施前“变化速率为0.04～0.11 mm/d且未收敛”的情况，转变为实施后的“变化速率为0.00～0.02 mm/d且已收敛”（图2）。
图2 管沟累计沉降趋势由此可见，锚杆静压桩的实施对管沟的沉降控制是成功的，取得了预期的效果5 结语锚杆静压钢管桩技术在管沟沉降控制方面的成功应用，解决了在管沟内部超低净空条件下施工的难题，有效地控制了管沟的沉降情况，为今创基商砼后类似的构筑物沉降控制提供了宝贵的经验。
参考文献[1]徐醒华,付兆明,伍锦湛.锚杆静压桩在建筑物基础加固中的应用[J].建筑结构,2004(12):22-23.[2]姚海平.锚杆静压桩的设计及应用[J].建筑技术开发,2002,29(5):38-39.
[3]吴庆润.静压锚杆钢管桩在地铁车站改造工程中的应用[J].建筑施工,2012,34(1):27-29.[4]邝文浩,周乐福.锚杆静压钢管桩在基础加固中的应用及实践[J].广东土木与建筑,2015(2):30-31.
作者：葛欣铭上海市机械施工集团有限公司 上海 200072本文原文刊登于《建筑施工》杂志，未经作者及本刊授权，谢绝转载。
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编辑丨小悦 Juan（本文系建筑施工原创）
