［摘要］近年来，部分地区大量利用海滩地及大片深水塘地开发建设，施工时为快省便捷未完全对下部土体进行置换或者其他处理，仅进行了填埋和场地平整，易产生地面不均匀沉降，从而引出了穿透深厚淤泥层中桩的负摩阻力考虑。主要介绍一单层厂房地坪沉陷加固采用的消除负摩阻力的桩型设计案例，对同类建筑地坪加固有一定的参考指导价值。
关键字：地坪加固，负摩阻力，地坪沉陷，深厚淤泥层
一、工程概况
佛山某厂房为单层轻钢门式钢架结构体系，基础采用预应力混凝土管桩、旋挖桩及独立基础形式，建筑面积约40000平方米。自厂房投入使用后，陆续发现室内地面普遍出现下沉、开裂等现象，严重影响厂房的正常使用。后经检测鉴定单位勘察分析可知，正常使用条件下，厂房主体结构各构件的强度、整体稳定、刚度及变形满足规范要求。据地质勘查资料，原场地内有一大片深水塘，该厂房场地内地层中分部有深厚淤泥土，厂区设计和施工时并未完全对该深水塘下部土体进行置换或其他处理，仅进行了填埋和场地平整，由于淤泥质土属于高压缩性土层，具有触变性高、强度低的特点，为不良地基土，易产生地面不均匀沉降，因此容易造成地面的沉陷和开裂，而实际检测结果表明，主厂房内地面沉陷明显或严重区域基本分布在下面有深厚淤泥质土的区域。另外由于厂房内部地面作为仓库和车辆通道，使用荷载较重加速地面沉陷、开裂。为满足该地面正常使用及不影响原建筑主体结果，需对该沉陷地面进行地坪加固处理。
二、工程地质条件
场地地基由人工填土（Qml）、第四系冲淤积层（Qal）、第四系残积层（Qel）及古近系始新统华涌组（E2h）“红层”碎屑岩组成，工程地质综合剖面共分10层，自上而下的岩性特征分述如下：第1层，人工填土（Qml）,层厚0.50~3.0m，平均1.56m，土层由粉质粘土及风化砂等回填而成，轻度压实，均匀性差，承载力低。第2层，粉质粘土，层厚0.60~10.30m,平均3.08m，土层由粉、粘粒组成，饱和，可塑~硬塑为主，局部软塑，含沙粒，承载力不高。第3层，淤泥质土，层厚0.90~12.10m，平均5.54m，土层呈灰黑色，手拈粘滑，饱和，流塑，局部夹沙粒层及腐植物，承载力极低，抗剪强度低，为不良地基。第4层，粉砂、细砂，层厚2.0~3.1m，平均2.74m，砂土层颗粒均匀，饱和，零星分布，中密为主，局部密实，含有粘性土及中粒砂，承载力低。第5层，粉质粘土，层厚2.1~6.6m，平均4.14m，由粉、粘粒组成，饱和，可塑为主，局部软塑或硬塑，局部含砂粒，承载力不高。第6层，中砂，层厚4.5~5.0m，平均4.75m，砂土层颗粒均匀，饱和，中密为主，局部稍密，含有较多粉细砂及粗粒砂，有一定承载力。第7层，残积土，层厚1.0~9.1m，平均3.12m，按土性分为残积粉质粘土、残积粉砂、细砂及残积中砂、粗砂。局部分布，有一定的承载力。第8层，全风化岩带，层厚0.60~10.5m，平均3.66m，岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩及中砂岩，局部分布，承载力稍高。第9层，强风化岩带，层厚2.0~27.8m，平均15.95m，岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩及粗砂岩，层位稳定，承载力较高，均可作预制桩基础持力层。第10层，中风化岩，层厚在6.1~17.8m，平均12.85m,岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩及细砂岩，承载力高。
三、地坪加固方案比选
迄今为止，对于负摩阻力大小的计算仍没有一种完善和可靠的方法，一般只能根据土质情况估算。由于存在较深厚的淤泥层，若大面积回填置换土体会导致下卧层淤泥和粘性土的压缩变形而对原桩侧产生负摩阻力，不可采用。若采用高压旋喷注浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土体拌合形成水泥土加固体方案，则因需切割土体，使土体产生沉降，同样会增大原桩基负摩阻力，可能造成二次沉降破坏，不可采用。若采用袖阀管注浆通过压力注浆机把水泥浆或其混合浆液由钻孔（袖阀管、锌管）注入地层内部的方案，则因浆液含水量较大，桩周欠固结回填土遇水软化，固结时也产生较大负摩阻力，不可采用。若采用钻孔钢管桩或钻孔灌注桩通过钻机成孔，泥浆护壁后，放置钢管，或下钢筋笼浇筑砼，并将桩与新增结构地板连结在一起，提高地基承载力从而控制地坪沉降，因钻机成孔时，回填土和淤泥质土易塌孔，缩径，且导致桩周土松散，使原桩产生负摩阻力或使原桩摩擦力降低可能破坏，成孔护壁时产生大量泥浆，不可采用。若采用冲孔灌注桩或静压桩工艺形成挤土桩或半挤土桩，则受到建筑自身层高限制要求难以让大型设备进场地施工。
四、地坪加固设计
由于该建筑地下有较深厚的淤泥层，故综合场地地质情况分析采用挤土型群锚静压预制方桩进行地坪加固。根据建设方要求地坪加固后使用活载为4吨每平方，设计上地坪采用250mmX250mm预制方桩，其桩身混凝土强度不低于C30，单桩承载力特征值375KN；300mm厚刚性结构地板，砼强度为C35，配筋为板面双向Φ14@180，板底双向Φ14@180，同时设置1250mm宽桩上板带作为连续暗梁加强带，配筋为板带通长板面筋为Φ20@200，通长板底筋为Φ14@180。桩按2.0~2.5米段接桩群锚静压入土。
为了使得桩能打入足够深度的岩层，桩尖设计成锥形，并采用群锚静压技术实施压桩。
考虑到负摩阻力只发生在中段和上段两截桩体，故对中段和上段两截桩设置消除负摩阻力装置。该装置由钢板与沥青隔离层构成，桩体用钢板包裹，钢板与桩体之间设置3~5mm的毡油隔离层。钢板下端加工成卡口状，钢板通过其卡口与桩身的卡口相互抵触。当桩身相对于钢板向下移动时，桩身卡口抵住钢板卡口，带动钢板向下移动；当钢板相对于桩身向下移动时，钢板卡口便与桩身卡口脱离。若往后结构板下部地层发生沉陷，则钢板卡口与桩身卡口脱开而自由下沉。由于钢板与桩之间涂有毡油隔离层，桩侧的摩阻力即可得到消除。为了节省钢板材料，每截桩上的钢板可以分段设置，每段钢板下端都有卡口与桩身上的预埋卡口相互抵触。上、下两段钢板之间应留有间隙，间隙的大小可按上、下两段土层的平均沉降量之差进行估计，自上到下各段钢板之间间隙因符合地层沉陷上大下小的规律。钢板的厚度和卡口强度必须满足压桩时桩身带动钢板下沉所产生的拉力和剪力。
本工程压桩采用锚杆静压桩工艺，它是通过在基础上设置锚杆固定压桩架，用建筑物自重作为压桩反力，用千斤顶将桩段从基础预留或开凿的压桩孔内逐段压入土中，然后将桩与基础连结在一起，从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。其优点为：○1锚杆静压桩压入过程对土体产生挤密作用故无负加沉降；○2锚杆静压桩可根据上部荷载计算所需要的单桩承载力，施工时由压力表读数控制故承载力直观可靠；○3由于锚杆静压桩用预制好的砼桩或钢管桩进行施工压入，无需成孔所带来的泥浆循环排放，可在同一车间内不影响工厂生产进行施工因此场地无泥浆排放，较干净。
由于锚杆静压桩必须通过锚杆和压桩架相结合，通过结构自重作为压桩反力。本工程故根据实际情况仅采用地板无法满足施压条件。若不采用群锚压桩结构专利技术，只能通过堆载反压来实现锚杆静压桩的压桩反力。但堆载反压反复运输造成人工费用大量增加，且因堆载可能会造成建筑物产生附加沉降，不宜使用。故此，群锚静压桩技术在本工程的锚杆静压桩施工中具有选择的唯一性，且安全可靠不会产生附加下沉，施工直接明确。其具体方法是：○1通过在结构筏板上设置临时型钢骨架压桩体系，利用该体系和筏板结构组成刚度较强的较大面积筏板体系从而提供满足压桩要求的自重反力，使锚杆静压桩得以顺利实施；○2通过隔行跳压方式、结合二次反压及多次反压，形成带有临时抗拔的桩体来完成静压桩的实施。
五、结语
通过该厂房地坪加固的实例，介绍了深厚淤泥层地坪沉陷采用的一种消除负摩擦阻力的群锚静压预制方桩施工工艺，其技术的可靠性和施工的可行性得到了验证。该加固改造设计方法可行、有效，能很好地满足业主的使用要求，可作为同类加固改造建筑的参考借鉴。
参考文献
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