微型桩施工工艺.docx

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微型桩施工工艺

1 微型桩的优点

微型桩直径一般在150mm～300mm，但可以达到较大的深度。

30年代由意大利首创，美国于40年代开始使用微型桩，发展十分迅速。

我国于1981年开始研究，1985年在上海第一次使用。

与其它地基加固或基础托换方法相比微型桩具有以下优点：

（1）承载力高：

据有关资料显示，一根直径为140mm，长度为4.7m桩端若进入密实中砂层的微型桩的极限承载力为835kN。

完全埋入土中的微型桩，能提供910kN的安全工作荷载。

当微型桩做在岩层中时，能够承受的安全工作荷载可高达2720Kn[1]。

（2）沉降量小：

一根直径为220mm桩端进入硬塑粘性土长为7m的微型桩，当荷载加至314kN时，桩顶沉降仅为3.8mm；而一根同样直径桩端进入砂状强风化岩长度为11m的微型桩，当荷载加至648kN时桩顶沉降仅为2.2mm[2]。

（3）所需施工场地较小，在平面尺寸1.1m2.5m和净空高度2.5m即可施工；

（4）桩孔孔径小，因而对基础和地基土几乎都不产生附加应力，施工时对原有基础影响小；也不干扰建筑物的正常使用。

（5）能穿透各种障碍物，适用于各种不同的土质条件。

由于微型桩具有以上优点，近年来随着我国加固改造业的兴起，应用越来越多。

2 微型桩的施工

微型桩的施工一般按以下工序进行：

成孔---清孔---安放钢筋笼---注浆成桩。

成孔 

一般采用地质钻成孔，视工程及地质条件可采用干成孔或泥浆护壁循环成孔。

钻机经改造后，桩孔距建筑物墙（柱）边最近可达到350mm，必要时也可采用斜孔。

清孔 

若采用泥浆护壁循环成孔，则成孔后应进行水冲清孔。

安放钢筋笼 

微型桩内钢筋一般均通长配置，采用螺旋箍筋，钢筋保护层厚度为25mm。

清孔后应及时安放钢筋笼，在建筑物改造或基础托换工程中，由于受建筑物层高的限制，钢筋笼通常分几节制做，安放时再进行焊接。

2.4 注浆

注浆方法国外与国内有较大区别。

国外通常采用二次灌浆，所灌材料一般为净水泥浆。

而国内一般采用一次灌浆，具体施工一般有以下两种：

（1） 先向孔内抛小石子（石子粒径一般为15～30mm），然后向孔内压力注水泥砂浆或净水泥浆。

（2）直接向孔内压力注水泥砂浆。

注浆压力一般为0.3～0.6MPa。

为保证注浆质量，水泥净浆和水泥砂浆均应掺入一定数量的高效减水剂。

微型桩的设计 

3.1 微型桩的承载力

微型桩单桩承载力应该由单桩静载荷试验来确定，但在实际工程中由于事故的紧迫性，往往没有时间或场地来做静载荷试验，因此经验公式的准确性就显得十分重要。

美国对微型桩承载力的估算按两种方法来确定：

一种是打入桩来估算，另一种是按注浆的土锚来考虑，为安全起见一般是按打入桩来考虑。

而在我国无论是《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-91）[3]还是《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94）[4]，均未有微型桩承载力的估算公式。

因此在设计中，一般工程技术人员为安全起见常按普通钢筋混凝土灌注桩的承载力经验公式来估算微型桩的单桩承载力。

但微型桩一般是采用压力灌浆的方式灌注水泥砂浆或水泥浆而成，在压力作用下，一部分浆液渗入桩周土体（特别是对于粗颗粒土），其实际注浆量远远大于计算注浆量，实际注浆量与计算注浆量的比值最小为1.6，最大为3.5。

因此微型桩与普通灌注桩相比桩与桩周土体结合更加紧密。

桩侧阻力及桩端阻力均比普通钢筋混凝土灌注桩要大的多。

根据实际工程可以看出微型桩承载力的实测值与按普通灌注桩而做的估算值相差很大。

若按普通灌注桩的经验公式来估算微型桩的承载力，偏差较大（见表1）。

微型桩承载力的实测值与按普通灌注桩经验公式计算的估算值相差较大的原因主要是两者的施工工艺不同，从前面所述微型桩施工工艺可以看出微型桩与普通灌注桩最本质不同是微型桩采用的是压力灌浆，桩体实际直径比设计值大，桩与桩周土的结合更加紧密，桩端下虚土及其下持力层被胶结加固。

桩周土体颗粒越粗，渗入的浆液越多，胶结加固的范围越大，注浆比越大，承载力越高。

因此，为了反映上述实际情况，根据实际工程的测试结果及上述分析，建议对微型桩承载力按下式估算：

其中：

微型桩桩侧摩阻力及端阻力修正系数，按下列方法取值：

（1） 粘性土、粉土：

1.15～1.20

（2） 砂土：

1.20～1.30

（3） 碎石土：

1.25～1.35

上式建议计算结果与实测结果的比较亦见表1。

表1 微型桩单桩竖向极限承载力实测值、估算值及建议公式修正值

编号

 桩周土

 桩端土

 注浆压力

（MPa）

 注浆比*

 承载力实测值

（kN）

 实测值与估算值之比

 实测值与修正值之比

1

 密实砂土

 砂土

 二次注浆

 2.5～3.5

 415

 3.03

 2.33

2

 粉质粘土

 强风化岩

 0.4

 2.1～2.7

 648

 1.71

 1.32

3

 粉质粘土

 粉质粘土

 0.4

 1.9～2.4

 314

 1.5

 1.25

4

 填土、细砂

 密实中砂

 0.4

 1.7～2.6

 528

 1.64

 1.27

5

 黄土状

粉质粘土

 粉质粘土

 0.4

 1.6～1.9

 209

 1.39

 1.16

6

 膨胀土

 中砂

 0.4

 1.7～2.2

 327

 1.64

 1.33

7〔3〕

 填土

 风化岩

 0.4

 2.7～3.2

 290

 2.08

 1.53

* 注浆比：

实际注浆量与计算注浆量的比值

** 单桩竖向极限承载力估算值依据《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94）算出

3.2 微型桩与上部结构的连接

图1 连接构造1

为保证上部结构荷载可靠地传递到微型桩上，必须做好微型桩与上部结构的连接。

微型桩与上部结构的连接一般有以下几种：

（1） 微型桩穿过原基础：

当原基础为钢筋混凝土且基础宽度较大时，微型桩可穿过原基础，此时微型桩与上部结构的连接如图1所示。

此种情况下最好在原基础下通过二次灌浆或扩孔钻头将该部分桩体扩大。

为保证新旧混凝土结合紧密，新浇承台施工前，应将原基础表面凿毛冲洗干净后，刷界面剂或素水泥浆一度。

插筋做法：

先将原基础上钻孔，孔深一般为250~300mm，孔径为25~30mm，清洗干净后，向孔内灌入环氧砂浆，再插入插筋。

（2）微型桩在原基础外侧：

当建筑物原基础为刚性基础或原基础宽度较小时，微型桩一般在原基础外侧，其与上部结构的连接如图2、3所示。

为保证承台梁与原圈梁之间结合紧密，承台梁应加入适量膨胀剂，同时施工中注意振捣紧密。

                     图2 连接构造2                                                   图3 连接构造3

微型桩的应用实例 

目前，微型桩主要应用于以下几个方面：

（1） 建筑物增层；

（2）建筑物改造；（3） 地基不均匀沉降事故处理；（4）岸（基坑）边及地下洞室上方建筑物的基础托换等。

下面分别予以介绍：

4.1 建筑物增层

济南铁路客站既有候车室建于1958年，为二层建筑，平面为L形，层高均为6.6m，总建筑面积为4501.91m2。

主体结构为钢筋混凝土内框架，外砌承重砖墙。

柱下采用100#块石混凝土刚性单独基础，埋深为3.2m；砖墙下为浆砌条形基础，埋深为2.7m。

1992年在客站改建中，因功能需要，在其3.3m和9.9m高度处进行室内增层，变成局部四层的建筑物。

在本次改造时，将原来的内框架结构改为框架结构。

由于增层使得原柱的内力增大，原来的地基基础不能满足要求，采用微型桩对原基础进行托换处理，根据柱子所增加荷载的大小不同，选用两种长度不同的桩：

桩长7.0m，桩端作用在含姜石的粉质粘土上；桩长11.0m，桩端作用在全风化闪长岩上。

整个工程共用154根微型桩对原地基基础进行了托换，满足了上部结构的要求。

4.2 建筑物改造

滕州市城镇信用社营业楼原为两层砖混结构建筑，建于1982年，建筑面积为1102m2。

底层为小开间办公室，横墙承重，预应力空心板楼盖，二层为大空间会议室，屋面由钢筋混凝土薄腹梁和预应力空心板组成，纵墙承重。

毛石条形基础，层层设有圈梁，底层层高为3.6m，1995年因功能需要将其底层改为大空间商业用房。

该场地地基自基础底面向下依次为人工填土、淤泥质土、细砂和密实粗砂，厚度分别为6.2m、3.1m、2.4m、3.7m。

由于建筑物建在填土之上，致使建筑物多处出现开裂。

改造中采用底层框架替换原有墙体承担二层楼面荷载。

为保证建筑物用底层框架替换后尽量减少产生附加变形和应力，必须控制新设框架柱下基础的沉降和不均匀沉降。

经综合考虑，采用微型桩基础予以托换，微型桩桩长12m，桩端进入粗砂层1.2m。

改造完成后，使用效果良好。

4.3 不均匀沉降处理

济南洗衣机厂搪瓷车间建于1969年，为单层两跨排架结构，两跨跨度均为12.0m，柱距为4m。

边柱下为毛石条形基础，中柱下为钢筋混凝土单独基础，基底标高均为-1.15m。

该车间原为金工车间，后改为搪瓷车间，室内南侧距边柱纵轴0.5m处设有一宽为0.5m、深为1.0m的暖气沟，沟内设有自来水管，车间内距暖气沟0.5m处设一酸洗生产线。

 地基持力层为非自重湿陷性黄土，厚度为1.1～3.7m，湿陷系数为0.041，起始湿陷压力为114Kpa，其饱和土地基承载力标准值为105Kpa；由于不知道该持力层为湿陷性黄土，故地基承载力取值较大（fk=180KPa），而实际基底压力高达206Kpa。

暖气沟内自来水管受酸腐蚀破裂，水由暖气沟渗入地基后，产生了较大的不均匀沉降，厂房处于极度危险的状态。

在施工场地极为狭小的情况下（仅为一宽度1.0m的狭长走道），采用微型灌注桩对原基础进行托换，保证了厂房的安全。

4.4 地下洞室处理

济南钢铁集团总公司41号住宅楼主体为6层砖混结构，钢筋混凝土条形基础，基础埋深-2.25m，1996年建成使用。

该建筑物东侧一、二单元下有一废弃防空洞斜向穿过，防空洞顶距地面约7.5m，洞高约为1.7m，洞宽约2.0m。

由于防空洞未做任何防护处理，在下渗雨水浸泡下其顶部塌落，致使该楼东侧一、二单元明显向北倾斜，该建筑物外纵墙窗台下多处出现斜向裂缝，顶层出现暖气及自来水管道拉断现象。

经8月12日至9月4日现场观测，建筑物东侧一、二单元该段时间产生的最大沉降值为28mm，最小沉降值为15mm，建筑物沉降速度最大为4mm/天。

由于时值雨季，大量地表水通过裂隙渗入防空洞，造成防空洞上部土体坍塌，建筑物沉降及倾斜的发展速度很快。

由于雨水造成防空洞内塌陷土体较软，为防止该部位产生缩颈或断桩，决定采用劲性微型桩对有防空洞部分的基础进行托换，微型桩内配I10工字钢[5]。

采用微型桩还能查找出建筑物下防空洞的确切位置，从而省去室内勘察工作，节省时间，并可根据防空洞的实际走向随时修改设计。