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岩土研究院

树根桩的工程实践

278 2022-01-12 10:10:08

4.4.1概述

树根桩(Root PFiles>是一种小直径的钻孔灌注桩,其直径通常为100~300mm,国外是在钢套管的导向下用旋转法钻进,在托换工程中使用时,往往要钻穿原有建筑物的基础进入地基土中直至设计标高,清孔后下放钢筋(钢筋数量从1根到数根,视桩径而定),同时放入注浆管,再用压力注入水泥浆或水泥砂浆;边灌、边振、达拔管(升浆法)而成桩。亦可放入钢筋笼后再放碎石、然后注入水泥浆或水泥砂浆而成桩。上海等多数地区施工时都是不带套管的。根据设计需要,树根桩可以是垂直的或倾斜的;也可以是单根的或成排的;可以是端承桩,也可以是摩擦桩。

有的树长在山岭上和丛林中,虽经风雨摇撼和岁月沧桑,仍可数百年屹立不倒,这主要是根深蒂固,其根系在各个方向与土牢固地连结在一起,树根桩的加固设想由此而来,其桩基形状如"树根"而得名。英美各国将树根桩列人地基处理中的加筋法(Soil Reinforcement)范畴。

4.4.1.1 树根桩在国外几个典型的工程实践

树根桩是在 20世纪30年代初由意大利的 Fondedile公司的F.Lizzi 所首创并付之实践的。树根桩用于基础的托换和地基土的加固,在国际上已超过了三千多个工程。下面仅介绍国外几个典型的工程实践,以便读者能窥出树根桩在托换工程中独树一帜和巧妙之处。

图 4.4-1表示房屋建筑下条形基础的托换方法的典型设计。图 4.4-2表示桥墩基础下建造树根桩的托换。

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图4.4-3采用树根桩对土坡的稳定进行加固。

图 4.4-4为应用树根桩稳定岩坡。

Portrovenere岩石峰在地质岩性上属白云岩,具有很多溶洞,岩体表面布满着各个方向的裂缝,每当海浪袭击厉害时,便会波及峰顶12世纪建造的世界宗教界著名的圣彼得教堂的外围砌体,值得令人担忧的是悬崖会破坏,随之教堂也将倒塌。最后采用了岩石锚杆形成的"网状结构树根桩体系",并用低压力注浆进行注密,从面形成了坚固的岩质边坡体系。

图 4.4-5表示采用网状结构树根桩整治滑坡。

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图4.4-6表示法国巴黎的地下铁道的修建。

为考虑不致因地下铁道的开挖,地基土或多或少的卸荷作用会对邻近建筑物造成影响,设计方案仅仅是在人行道的下面开挖一条临时性的辅助坊道。坑道下所设置的网状结构树根桩并没有把任何条件加到既有建筑上,而只是作为 A 区和B区的分隔墙。因此,在修建地下铁道时,对 A 区可能出现的卸荷作用不会影响B 区。同时.采用这种侧向托换方法又可在不妨碍地面交通的条件下施工。

图4.4-7为意大利的S.Luci浅埋地下铁道。该地下铁道要在城市大厦的下面穿越,现场的地质条件是粉土和细砂,不能采用注浆托换方案,最后选定网状结构树根桩方案。首先在地下室内将已建成的网状结构树根桩上用十字交叉基础梁与原有基础纵横联系起来成为一个整体。其次,又可防止地下铁道开挖时 A区的卸荷作用。

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图4.4-8为日本东京都北区瞭望塔

这是 一个公园中的座罐望塔,要在其邻近新设置外径为7,6m 的水管,管道与塔的水平距离为 11m,覆土厚度约16.5m。经研究采用网状结构树根桩的托换方案,亦即在沿瞭望塔圆形片筏基础的周围布置长 30m.的树根桩两圈,每圈 40根,钻孔方向与铅垂线成 11.3°角度,最后盾构施工时安全通过,其树根桩的布置有独特之处,可供其他托换工程借鉴。

图4.4-9所示意大利罗马 S.Andrea delle Fratte 教堂的托换加固。

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该教堂是建于 12世纪的古建筑,1960年进行了地基土和上部结构的全面加固,墙身的加固是采用钢筋插人墙体,并用低压力注浆,成为加筋的砖石砌体。加固的作用是利用钢筋的表面摩擦力.并借助钢筋交错搭接来保证连续性,这并不是依靠注入的水泥浆(也有用树脂)在砌体内的扩散。加固是从圈顶向下直到地基土为止,与树根桩形成一个连续的整体。

图 4.4-10为意大利Venice 的 Burano 钟楼的托换加固。

该钟楼建于16世纪,由于塔的倾斜已处于极度危险,最后确定在塔基周边建造树根桩的托换方案,它与结构物的连接既可承受拉力也可承受压力。树根桩与桩间土成为一个整体构成的稳定力矩,设计时又考虑了塔与树根桩基础在一起的重心点需接近地面的形心,这样使塔体的稳定性得到明显的改善,而经树根桩托换的工程可视作为一个整体,这种托换工程的方案构思别具匠心。

图4.4-11为意大利Naples 市政府办公楼的加层托换。

该既有建筑物除地下室外只有3层.由于使用上要求增加5层,同时要求托换加层施工、时,市府白天仍能保持正常办公。最后决定的增层方案的步骤是;

(1)首先在底层靠近原有基础处制作树根桩,然后在桩上筑基础梁。梁 上再筑钢柱子,

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柱子穿过原有楼面到达屋顶;

(2)底下3层施工是在市府白天办公时间结束后开始。增加的5层是钢结构的构架,它可在既有建筑物的屋顶上进行建造,因而白天也可施工而不影响下面市府办公;

(3)待加建5层完工后就可拆除原有3层建筑,重建三层时可进行新的分隔和安装现代化的设施,并将有关楼板和整个结构联结起来成为整体。

从以上简要介绍匡外的工程实例中可见,树根桩的适用范围非常广泛,它适用于既有建筑物的修复和加层、古建筑的整修、地下铁道穿越、桥梁工程等各类地基的处理与基础加固,以及增强土坡或岩坡的稳定性等工程。因而树根桩的问世,使托换技术有了很大的进步。

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