微型樁施工工藝

1

微型樁的優(yōu)點(diǎn)微型樁直徑普通在150mm～300mm，但能夠達(dá)成較大的深度。30年代由意大利首創(chuàng)，美國(guó)于40年代開(kāi)始使用微型樁，發(fā)展十分快速。我國(guó)于1981年開(kāi)始研究，1985年在上海第一次使用。與其它地基加固或基礎(chǔ)托換辦法相比微型樁含有下列優(yōu)點(diǎn)：

（1）承載力高：據(jù)有關(guān)資料顯示，一根直徑為140mm，長(zhǎng)度為4.7m樁端若進(jìn)入密實(shí)中砂層的微型樁的極限承載力為835kN。完全埋入土中的微型樁，能提供910kN的安全工作荷載。當(dāng)微型樁做在巖層中時(shí)，能夠承受的安全工作荷載可高達(dá)2720Kn[1]。（2）沉降量?。阂桓睆綖?20mm樁端進(jìn)入硬塑粘性土長(zhǎng)為7m的微型樁，當(dāng)荷載加至314kN時(shí)，樁頂沉降僅為3.8mm；而一根同樣直徑樁端進(jìn)入砂狀強(qiáng)風(fēng)化巖長(zhǎng)度為11m的微型樁，當(dāng)荷載加至648kN時(shí)樁頂沉降僅為2.2mm[2]。（3）所需施工場(chǎng)地較小，在平面尺寸1.1m2.5m和凈空高度（4）樁孔孔徑小，因而對(duì)基礎(chǔ)和地基土幾乎都不產(chǎn)生附加應(yīng)力，施工時(shí)對(duì)原有基礎(chǔ)影響小；也不干擾建筑物的正常使用。（5）能穿透多個(gè)障礙物，合用于多個(gè)不同的土質(zhì)條件。由于微型樁含有以上優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)隨著我國(guó)加固改造業(yè)的興起，應(yīng)用越來(lái)越多。2

微型樁的施工微型樁的施工普通按下列工序進(jìn)行：成孔---清孔---安放鋼筋籠---注漿成樁。成孔

普通采用地質(zhì)鉆成孔，視工程及地質(zhì)條件可采用干成孔或泥漿護(hù)壁循環(huán)成孔。鉆機(jī)經(jīng)改造后，樁孔距建筑物墻（柱）邊近來(lái)可達(dá)成350mm，必要時(shí)也可采用斜孔。清孔

若采用泥漿護(hù)壁循環(huán)成孔，則成孔后應(yīng)進(jìn)行水沖清孔。安放鋼筋籠

微型樁內(nèi)鋼筋普通均通長(zhǎng)配備，采用螺旋箍筋，鋼筋保護(hù)層厚度為25mm。清孔后應(yīng)及時(shí)安放鋼筋籠，在建筑物改造或基礎(chǔ)托換工程中，由于受建筑物層高的限制，鋼筋籠普通分幾節(jié)制做，安放時(shí)再進(jìn)行焊接。2.4

注漿注漿辦法國(guó)外與國(guó)內(nèi)有較大區(qū)別。國(guó)外普通采用二次灌漿，所灌材料普通為凈水泥漿。而國(guó)內(nèi)普通采用一次灌漿，具體施工普通有下列兩種：（1）

先向孔內(nèi)拋小石子（石子粒徑普通為15～30mm），然后向孔內(nèi)壓力注水泥砂漿或凈水泥漿。（2）直接向孔內(nèi)壓力注水泥砂漿。注漿壓力普通為0.3～0.6MPa。為確保注漿質(zhì)量，水泥凈漿和水泥砂漿均應(yīng)摻入一定數(shù)量的高效減水劑。微型樁的設(shè)計(jì)

3.1

微型樁的承載力微型樁單樁承載力應(yīng)當(dāng)由單樁靜載荷實(shí)驗(yàn)來(lái)擬定，但在實(shí)際工程中由于事故的急迫性，往往沒(méi)有時(shí)間或場(chǎng)地來(lái)做靜載荷實(shí)驗(yàn)，因此經(jīng)驗(yàn)公式的精確性就顯得十分重要。美國(guó)對(duì)微型樁承載力的估算按兩種辦法來(lái)擬定：一種是打入樁來(lái)估算，另一種是按注漿的土錨來(lái)考慮，為安全起見(jiàn)普通是按打入樁來(lái)考慮。而在我國(guó)無(wú)論是《建筑地基解決技術(shù)規(guī)范》（JGJ

79-91）[3]還是《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ

94-94）[4]，均未有微型樁承載力的估算公式。因此在設(shè)計(jì)中，普通工程技術(shù)人員為安全起見(jiàn)常按普通鋼筋混凝土灌注樁的承載力經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算微型樁的單樁承載力。但微型樁普通是采用壓力灌漿的方式灌注水泥砂漿或水泥漿而成，在壓力作用下，一部分漿液滲入樁周土體（特別是對(duì)于粗顆粒土），其實(shí)際注漿量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不不大于計(jì)算注漿量，實(shí)際注漿量與計(jì)算注漿量的比值最小為1.6，最大為3.5。因此微型樁與普通灌注樁相比樁與樁周土體結(jié)合更加緊密。樁側(cè)阻力及樁端阻力均比普通鋼筋混凝土灌注樁要大的多。根據(jù)實(shí)際工程能夠看出微型樁承載力的實(shí)測(cè)值與按普通灌注樁而做的估算值相差很大。若按普通灌注樁的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算微型樁的承載力，偏差較大（見(jiàn)表1）。微型樁承載力的實(shí)測(cè)值與按普通灌注樁經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的估算值相差較大的因素重要是兩者的施工工藝不同，從前面所述微型樁施工工藝能夠看出微型樁與普通灌注樁最本質(zhì)不同是微型樁采用的是壓力灌漿，樁體實(shí)際直徑比設(shè)計(jì)值大，樁與樁周土的結(jié)合更加緊密，樁端下虛土及其下持力層被膠結(jié)加固。樁周土體顆粒越粗，滲入的漿液越多，膠結(jié)加固的范疇越大，注漿比越大，承載力越高。因此，為了反映上述實(shí)際狀況，根據(jù)實(shí)際工程的測(cè)試成果及上述分析，建議對(duì)微型樁承載力按下式估算：其中：微型樁樁側(cè)摩阻力及端阻力修正系數(shù)，按下列辦法取值：

（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上式建議計(jì)算成果與實(shí)測(cè)成果的比較亦見(jiàn)表1。表1

微型樁單樁豎向極限承載力實(shí)測(cè)值、估算值及建議公式修正值編號(hào)

樁周土

樁端土

注漿壓力(MPa)

注漿比*

承載力實(shí)測(cè)值(kN)

實(shí)測(cè)值與估算值之比

實(shí)測(cè)值與修正值之比

1

密實(shí)砂土

砂土

二次注漿

2.5～3.5

415

3.03

2.33

2

粉質(zhì)粘土

強(qiáng)風(fēng)化巖

0.4

2.1～2.7

648

1.71

1.32

3

粉質(zhì)粘土

粉質(zhì)粘土

0.4

1.9～2.4

314

1.5

1.25

4

填土、細(xì)砂

密實(shí)中砂

0.4

1.7～2.6

528

1.64

1.27

5

黃土狀粉質(zhì)粘土

粉質(zhì)粘土

0.4

1.6～1.9

209

1.39

1.16

6

膨脹土

中砂

0.4

1.7～2.2

327

1.64

1.33

7〔3〕

填土

風(fēng)化巖

0.4

2.7～3.2

290

2.08

1.53

*

注漿比：實(shí)際注漿量與計(jì)算注漿量的比值**

單樁豎向極限承載力估算值根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ

94-94）算出3.2

微型樁與上部構(gòu)造的連接圖1

連接構(gòu)造1為確保上部構(gòu)造荷載可靠地傳遞到微型樁上，必須做好微型樁與上部構(gòu)造的連接。微型樁與上部構(gòu)造的連接普通有下列幾個(gè)：（1）

微型樁穿過(guò)原基礎(chǔ)：當(dāng)原基礎(chǔ)為鋼筋混凝土且基礎(chǔ)寬度較大時(shí)，微型樁可穿過(guò)原基礎(chǔ)，此時(shí)微型樁與上部構(gòu)造的連接如圖1所示。此種狀況下最佳在原基礎(chǔ)下通過(guò)二次灌漿或擴(kuò)孔鉆頭將該部分樁體擴(kuò)大。為確保新舊混凝土結(jié)合緊密，新澆承臺(tái)施工前，應(yīng)將原基礎(chǔ)表面鑿毛沖洗干凈后，刷界面劑或素水泥漿一度。插筋做法：先將原基礎(chǔ)上鉆孔，孔深普通為250~300mm，孔徑為25~30mm，清洗干凈后，向孔內(nèi)灌入環(huán)氧砂漿，再插入插筋。（2）微型樁在原基礎(chǔ)外側(cè)：當(dāng)建筑物原基礎(chǔ)為剛性基礎(chǔ)或原基礎(chǔ)寬度較小時(shí)，微型樁普通在原基礎(chǔ)外側(cè)，其與上部構(gòu)造的連接如圖2、3所示。為確保承臺(tái)梁與原圈梁之間結(jié)合緊密，承臺(tái)梁應(yīng)加入適量膨脹劑，同時(shí)施工中注意振搗緊密。

圖2

連接構(gòu)造2

圖3

連接構(gòu)造3微型樁的應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)在，微型樁重要應(yīng)用于下列幾個(gè)方面：（1）

建筑物增層；（2）建筑物改造；（3）

地基不均勻沉降事故解決；（4）岸（基坑）邊及地下洞室上方建筑物的基礎(chǔ)托換等。下面分別予以介紹：4.1

建筑物增層濟(jì)南鐵路客站現(xiàn)有候車室建于1958年，為二層建筑，平面為L(zhǎng)形，層高均為6.6m，總建筑面積為4501.91m2。主體構(gòu)造為鋼筋混凝土內(nèi)框架，外砌承重磚墻。柱下采用100#塊石混凝土剛性單獨(dú)基礎(chǔ)，埋深為3.2m；磚墻下為漿砌條形基礎(chǔ)，埋深為2.7m。1992年在客站改建中，因功效需要，在其3.3m和9.9m高度處進(jìn)行室內(nèi)增層，變成局部四層的建筑物。在本次改造時(shí)，將原來(lái)的內(nèi)框架構(gòu)造改為框架構(gòu)造。由于增層使得原柱的內(nèi)力增大，原來(lái)的地基基礎(chǔ)不能滿足規(guī)定，采用微型樁對(duì)原基礎(chǔ)進(jìn)行托換解決，根據(jù)柱子所增加荷載的大小不同，選用兩種長(zhǎng)度不同的樁：樁長(zhǎng)7.0m，樁端作用在含姜石的粉質(zhì)粘土上；樁長(zhǎng)11.0m，樁端作用在全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖上。整個(gè)工程共用154根微型樁對(duì)原地基基礎(chǔ)進(jìn)行了托換，滿足了上部構(gòu)造的規(guī)定。4.2

建筑物改造滕州市城鄉(xiāng)信用社營(yíng)業(yè)樓原為兩層磚混構(gòu)造建筑，建于1982年，建筑面積為1102m2。底層為小開(kāi)間辦公室，橫墻承重，預(yù)應(yīng)力空心板樓蓋，二層為大空間會(huì)議室，屋面由鋼筋混凝土薄腹梁和預(yù)應(yīng)力空心板構(gòu)成，縱墻承重。毛石條形基礎(chǔ)，層層設(shè)有圈梁，底層層高為3.6m，1995年因功效需要將其底層改為大空間商業(yè)用房。該場(chǎng)地地基自基礎(chǔ)底面對(duì)下依次為人工填土、淤泥質(zhì)土、細(xì)砂和密實(shí)粗砂，厚度分別為6.2m、3.1m、2.4m、3.7m。由于建筑物建在填土之上，致使建筑物多處出現(xiàn)開(kāi)裂。改造中采用底層框架替代原有墻體承當(dāng)二層樓面荷載。為確保建筑物用底層框架替代后盡量減少產(chǎn)生附加變形和應(yīng)力，必須控制新設(shè)框架柱下基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降。經(jīng)綜合考慮，采用微型樁基礎(chǔ)予以托換，微型樁樁長(zhǎng)12m，樁端進(jìn)入粗砂層1.2m。改造完畢后，使用效果良好。4.3

不均勻沉降解決濟(jì)南洗衣機(jī)廠搪瓷車間建于1969年，為單層兩跨排架構(gòu)造，兩跨跨度均為12.0m，柱距為4m。邊柱下為毛石條形基礎(chǔ)，中柱下為鋼筋混凝土單獨(dú)基礎(chǔ)，基底標(biāo)高均為-1.15m。該車間原為金工車間，后改為搪瓷車間，室內(nèi)南側(cè)距邊柱縱軸0.5m處設(shè)有一寬為0.5m、深為1.0m的暖氣溝，溝內(nèi)設(shè)有自來(lái)水管，車間內(nèi)距暖氣溝0.5m處設(shè)一酸洗生產(chǎn)線。

地基持力層為非自重濕陷性黃土，厚度為1.1～3.7m，濕陷系數(shù)為0.041，起始濕陷壓力為114Kpa，其飽和土地基承載力原則值為105Kpa；由于不懂得該持力層為濕陷性黃土，故地基承載力取值較大(fk=180KPa)，而實(shí)際基底壓力高達(dá)206Kpa。暖氣溝內(nèi)自來(lái)水管受酸腐蝕破裂，水由暖氣溝滲入地基后，產(chǎn)生了較大的不均勻沉降，廠房處在極度危險(xiǎn)的狀態(tài)。在施工場(chǎng)地極為狹小的狀況下（僅為一寬度1.0m的狹長(zhǎng)走道），采用微型灌注樁對(duì)原基礎(chǔ)進(jìn)行托換，確保了廠房的安全。4.4

地下洞室解決濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司41號(hào)住宅樓主體為6層磚混構(gòu)造，鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深-2.25m，1996年建成使用。該建筑物東側(cè)一、二單元下有一廢棄防空洞斜向穿過(guò)，防空洞頂距地面約7.5m，洞高約為1.7m，洞寬約2.0m。由于防空洞未做任何防護(hù)解決，在下滲雨水浸泡下其頂部塌落，致使該樓東側(cè)一、二單元明顯向北傾斜，該建筑物外縱墻窗臺(tái)下多處出現(xiàn)斜向裂縫，頂層出現(xiàn)暖氣及自來(lái)水管道拉斷現(xiàn)象。經(jīng)8月12日至9月4日現(xiàn)場(chǎng)觀察，建筑物東側(cè)一、二單元該段時(shí)