復(fù)雜地形條件下型鋼微型樁施工關(guān)鍵技術(shù)研究

陳英杰

摘 要：型鋼微型樁是在微型樁和水泥灌注樁與鋼板樁的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的新型樁基施工樁。本文主要就型鋼微型樁施工工藝流程和質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行研究，為型鋼微型樁施工提供參考。

關(guān)鍵詞：型鋼微型樁；施工工藝；質(zhì)量控制

Abstract： Type steel mini pile is kind of new pile foundation construction pile， which is developed from mini pile and cement cast-in-place pile and steel sheet pile. This paper detailed discusses type steel mini pile construction technological process and key points of quality control， which offers a reference for type steel mini pile construction.

Key words： type steel mini pile； technological process； quality control

CLC Number： TU473.1 Document code： B

1 前言

型鋼微型樁是在微型樁和水泥灌注樁與鋼板樁的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，是一種新型的樁基類(lèi)施工工藝樁體。型鋼微型樁采用普通地質(zhì)鉆機(jī)先鉆孔至持力層一定深度，然后放置型鋼與注漿管至樁孔底部，進(jìn)行一次注漿，再在樁孔內(nèi)填充碎石骨料，最后在型鋼底部進(jìn)行二次壓力灌注水泥漿，使水泥漿充盈于樁孔內(nèi)，以形成水泥型鋼微型樁體。

型鋼微型樁相比直徑過(guò)大的混凝土灌注樁更體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，具有承載力較高、施工場(chǎng)地狹小、對(duì)土層適應(yīng)性強(qiáng)、布置形式靈活、對(duì)周邊地形環(huán)境破壞程度小，施工噪聲小等特點(diǎn)。主要應(yīng)用于地下管網(wǎng)密集，電力、燃?xì)夤芫€繁雜等復(fù)雜地形條件下的基坑支護(hù)、舊房加固與改造、古建加固糾偏、防洪堤壩加固、邊坡加固等工程中。

2 關(guān)鍵技術(shù)形成機(jī)理

型鋼微型樁系通過(guò)普通地質(zhì)鉆機(jī)在地基中先成孔，再在孔中下入設(shè)計(jì)所要求的型鋼和注漿用的注漿管，經(jīng)一次注漿清孔后在孔中投入一定規(guī)格的石料，再用水泥漿液替代出樁孔中的水進(jìn)行二次壓力注漿所形成的同徑或異徑的樁。

由于型鋼微型樁樁體的變形模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于樁間土的變形模量，這樣當(dāng)水泥土型鋼微型樁與周?chē)馏w共同承擔(dān)上部基底應(yīng)力時(shí)，基底應(yīng)力會(huì)向水泥土型鋼微型樁樁體集中，靜載荷試驗(yàn)資料表明，僅占承壓板面積約10%的微型樁承擔(dān)了總荷載的50%～60%，而占承壓板面積約90%的樁間土僅承擔(dān)了總荷載的40%～50%。因此，型鋼微型樁降低了基底下一定深度范圍內(nèi)土層中的附加應(yīng)力，從而也就減小了持力層內(nèi)可能產(chǎn)生的大量壓縮變形。此外，水泥土型鋼微型樁對(duì)樁間土也能起側(cè)向約束作用，限制樁間土的側(cè)向位移。對(duì)于一定的基底應(yīng)力而言，水泥土型鋼微型樁承擔(dān)的基底應(yīng)力份額大了，其樁間土所承擔(dān)的基底應(yīng)力份額自然減小。這樣一來(lái)，地基土的承載力也隨之得以提高了。

3 技術(shù)特點(diǎn)

型鋼微型樁采用壓力注漿，樁與樁周土能夠緊密結(jié)合，樁端下虛土及持力層被膠結(jié)加固，壓力注漿能夠明顯提高樁周土的力學(xué)性能、增加單樁承載力。相比傳統(tǒng)灌注樁，主要突出特點(diǎn)有：

（1）所需施工場(chǎng)地較小，一般平面尺寸為0.6m×1.8m，凈空高度為2.1～2.7m即可施工；

（2）施工時(shí)噪音和振動(dòng)小，施工也較方便；

（3）壓力注漿使微型樁與地基土緊密結(jié)合，樁和墻身連接成一體；

（4）施工時(shí)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）能穿透各種障礙物，適用于各種不同的土質(zhì)條件；

（6）樁和樁間土通過(guò)褥墊層形成復(fù)合地基。

鑒于以上特點(diǎn)，型鋼微型樁能夠較好的適用于軟土地區(qū)，并適用于各種不同的土質(zhì)條件，能夠廣泛應(yīng)用于基坑支護(hù)、舊房加固與改造、古建加固糾偏、防洪堤壩加固、邊坡加固等工程。

4 工藝原理

4.1 型鋼微型樁的形成

型鋼微型樁質(zhì)通過(guò)一定的方法或手段在地基中先成孔，再在孔中下入設(shè)計(jì)所要求的型鋼和注漿用的注漿管，經(jīng)初次注漿后，在孔中投入一定規(guī)格的石料或細(xì)石砼，再用水泥漿液替代出孔中的水進(jìn)行壓力注漿所形成的直徑Φ為90～300 mm 的同徑或異徑的樁。

4.2 靜力壓漿成樁

型鋼微型樁的施工工藝，在最后成樁前要進(jìn)行靜力壓漿，并進(jìn)行穩(wěn)壓工作，這樣原來(lái)樁壁與周?chē)翆咏佑|不好的地方就會(huì)被強(qiáng)行壓入的水泥漿強(qiáng)制充填，從而使樁側(cè)與樁周土體接觸良好。同時(shí)在水泥漿的水解、水化作用，粘土顆粒與水泥水化物的作用、碳酸化作用下，更增強(qiáng)了注漿微型樁與其樁周土之間膠結(jié)力，從而提高了注漿微型樁樁周土的摩阻力。

通過(guò)靜力壓漿后，大部分漿液會(huì)被壓入到樁間土體的孔隙中去，在一定的壓力下，漿液會(huì)沿阻力最小的方向流動(dòng)，并充填于樁間土體中的空隙中，使密度增大，地基土的承載力提高。這對(duì)于人工填土和砂性土尤為明顯。根據(jù)我們對(duì)已有工程的實(shí)踐資料分析后認(rèn)為，經(jīng)注漿微型樁處理后的地基樁間土的強(qiáng)度一般會(huì)提高10%～30%。

5 施工流程及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備——鉆機(jī)就位——成孔——型鋼、注漿管制作安裝——水泥漿制備——初次注漿——填灌碎石——二次注漿成樁——拔注漿管、位移。

5.2 施工操作要點(diǎn)

根據(jù)樁基技術(shù)規(guī)范1，施工過(guò)程具體控制以下幾點(diǎn)：

5.2.1 材料與機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備

檢查鉆機(jī)與注漿的各種施工機(jī)械及其配套設(shè)備，重點(diǎn)檢查鉆機(jī)是否能夠正常工作，鉆桿是否齊全，鉆頭的尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求，注漿泵是否工作正常，流量計(jì)、壓力表是否顯示正常。備齊水泥、砂、石以及型鋼等材料，作好施工前的準(zhǔn)備工作。鉆孔準(zhǔn)備工作主要有測(cè)量放樣、整理場(chǎng)地、布設(shè)便道、制作埋設(shè)護(hù)筒、設(shè)置泥漿池和供水池等。護(hù)筒埋設(shè)用挖埋法，其頂面高出地面10cm，防止鉆具碰壓壞孔口。

5.2.2 編制施工方案

開(kāi)工前，編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案并報(bào)總監(jiān)理工程師等相關(guān)部門(mén)的審批，待修改完善審批后予以實(shí)施。

5.2.3 測(cè)量放線

根據(jù)方案確定的樁位線，用小木樁或其它明顯材料測(cè)放標(biāo)明具體的樁點(diǎn)，并編號(hào)作為施工記錄的原始資料。

定位和校正垂直度：樁位偏差應(yīng)控制在20mm以?xún)?nèi)，直樁的垂直度偏差應(yīng)不超過(guò)1%，斜樁的傾斜度應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求作相應(yīng)的調(diào)整。

5.2.4 成孔

采用地址鉆機(jī)成孔。鉆孔時(shí)可采用泥漿護(hù)壁或清水護(hù)壁，下套管成孔。

鉆孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高后清孔，直至孔口泛水為止；鉆機(jī)經(jīng)改造后，樁孔距建筑物墻（樁）邊最近可為350mm，必要時(shí)也可采用斜孔。

5.2.5 吊放型鋼

分步吊放型鋼，按照設(shè)計(jì)要求固定型鋼，避免施工擾動(dòng)移位。施工時(shí)應(yīng)盡量縮短吊放和焊接時(shí)間。

5.2.6 初次注漿

清孔至孔口冒出的水中不含泥砂時(shí)（注漿前不能中止清孔），方可開(kāi)始注漿。初次注漿時(shí)注漿泵正常工作壓力控制在0.3MPa左右。注漿時(shí)，注漿液應(yīng)均勻上冒，直至灌滿，孔口冒出濃漿，壓漿才告結(jié)束；注漿完畢，立即拔初次注漿管，每拔2m補(bǔ)注1次，直至拔出為止。注漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，如發(fā)生堵管，應(yīng)及時(shí)采取適當(dāng)處理措施。

5.2.7 填灌碎石

碎石用水沖洗后，計(jì)算填放，填入量應(yīng)不小于計(jì)算體積的（0.8-0.9）倍，碎石粒徑一般為10-25mm。在填灌過(guò)程中應(yīng)始終用注漿管注水清孔。

5.2.8 二次注漿

宜采用能兼注水泥漿和砂漿的注漿泵，工作壓力應(yīng)不小于1.5Mpa，二次注漿。注漿時(shí)應(yīng)控制壓力，使?jié){液均勻上冒，直至翻出孔口為止。

施工時(shí)應(yīng)防止出現(xiàn)穿孔和漿液沿砂層大量流失的現(xiàn)象，微型樁的額定注漿量應(yīng)不超過(guò)按樁身體積計(jì)算的三倍，當(dāng)注漿量達(dá)到額定注漿量是應(yīng)停止注漿?？刹捎锰资┕?、間歇施工和增加速凝劑摻量等措施來(lái)防止上述現(xiàn)象。

5.2.9 拔注漿管、位移

拔管后按質(zhì)檢要求在頂部取砼制成試塊，然后填補(bǔ)樁頂砼至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

6 質(zhì)量控制

根據(jù)地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范2，施工質(zhì)量控制主要以下幾點(diǎn)。

6.1 成孔要求

成孔前為保證樁的垂直度，需用水準(zhǔn)儀前后、左右調(diào)整好鉆機(jī)的平整度，為控制樁位偏差，成空前先選用儀器精確定出樁位，每隔樁位用竹簽綁上紅塑料袋做好標(biāo)記打入地下進(jìn)行定位，開(kāi)鉆時(shí)鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)竹簽頭中心方可開(kāi)鉆。為保證樁徑開(kāi)鉆前需測(cè)量鉆頭此存，發(fā)現(xiàn)直徑不夠時(shí)立即更換或補(bǔ)焊鉆頭，直到達(dá)到要求方可開(kāi)鉆，鉆機(jī)每進(jìn)尺累計(jì)達(dá)到100m之后測(cè)量鉆頭一次。成孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)用鉆機(jī)自帶水泵進(jìn)行循環(huán)清孔，直到反出泥漿不含有泥砂為止。并做好相應(yīng)的施工記錄。

6.2 水泥漿漿液配置要求

水泥漿嚴(yán)格按照0.5：1的比例配置，配置時(shí)水泥以每袋50公斤計(jì)算，水的用量在水箱內(nèi)畫(huà)上刻度線，水泥漿在攪拌桶內(nèi)至少攪拌3分鐘才可已放入二級(jí)攪拌池，二級(jí)攪拌池邊攪拌邊注漿，以確保攪拌均勻。如果因設(shè)備出故障或其他原因致使?jié){液攪拌時(shí)間超過(guò)1.0小時(shí)，為了不影響樁身質(zhì)量應(yīng)將漿液廢棄。

6.3 施工檢查

施工過(guò)程中對(duì)每個(gè)施工班組及時(shí)進(jìn)行檢查，檢查重點(diǎn)是樁長(zhǎng)、水灰比、水泥用量等。樁長(zhǎng)可直接量鉆桿或鋼筋籠長(zhǎng)度；水灰比可直接用比重計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；每完成10根樁以后要及時(shí)核實(shí)水泥實(shí)際用量，如果以上項(xiàng)目不符合設(shè)計(jì)要求應(yīng)及時(shí)調(diào)整，并對(duì)已施工的樁進(jìn)行補(bǔ)漿。

6.4 確保樁身的質(zhì)量措施

（1）骨料采用粒徑15～30mm的碎石料，碎石應(yīng)堅(jiān)硬.潔凈，含泥量應(yīng)<2%；

（2）確保注漿管的孔內(nèi)深度，注漿管下端管口距離鉆孔底部不大于200mm；

（3）可采用跳孔施工.間歇施工或增加速凝劑等措施來(lái)防止出現(xiàn)穿孔和漿液沿砂層大量流失的現(xiàn)象。

7 型鋼微型樁工程應(yīng)用實(shí)例

7.1 工程概況

某易澇點(diǎn)整治項(xiàng)目，項(xiàng)目所在地位于環(huán)觀南路與大和路交界處，周?chē)煌ǜ傻腊l(fā)達(dá)，交通條件便利，地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，交通疏解難度較大。易澇路段長(zhǎng)約300m，環(huán)觀南路東西走向，大和路南北走向，交匯處地勢(shì)較低，地面高程約為43.20m，四側(cè)地勢(shì)高，水流匯至交匯處，東北側(cè)匯水較大。地勢(shì)低洼，環(huán)觀南路兩側(cè)排水涵尺寸不夠，道路四面匯水未能全部收集進(jìn)現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)，沿著道路坡面匯聚該處導(dǎo)致。

7.2 工程布置

沿著環(huán)觀南路北側(cè)現(xiàn)有排水渠新建1.5mx（0.6～2.6）雨水涵468m，拆除現(xiàn)狀漿砌石排水（1.8mx0.6m）長(zhǎng)468m，磚砌平箅式雙箅雨水口10m布置一個(gè)，共46個(gè)。主要建筑物包括排水涵、雨水口和排水管。

7.3 地基處理

根據(jù)地質(zhì)鉆孔揭露，工程處地面以下層厚為0.70～2.40m，平均1.65m，為素填土層；其下層厚為1.20～2.10m，平均1.85m，層頂標(biāo)高為41.12～47.39m，平均43.64m，為含有機(jī)質(zhì)粘土；層厚為3.80～4.40m，平均4.18m，層頂標(biāo)高為39.02～45.59m，平均41.79m，為中粗砂層。本設(shè)計(jì)基坑平均深度為1.85m，基坑底高程40.62～51.59m；基坑兩側(cè)采用微型樁樁徑200、間距300，進(jìn)行支護(hù)。

7.4 微型樁設(shè)計(jì)與施工

雨水暗涵基坑兩側(cè)采用微型樁樁徑φ200、間距300，進(jìn)行永久性支護(hù)，樁內(nèi)埋設(shè)[10槽鋼，灌漿水灰比不大于0.35，塌落度控制在180～220之間，灌漿導(dǎo)管采用內(nèi)徑30，管底口采用黑膠布封住，隨槽鋼一直放入孔中。在孔中拋入清洗干凈的小石子，粒徑15～30，灌水泥漿成樁。微型樁砼等級(jí)為C25，加早強(qiáng)劑。

整個(gè)施工過(guò)程按照上述型鋼微型樁施工流程及質(zhì)量控制要求進(jìn)行，施工過(guò)程順利（見(jiàn)圖1）。

（1）鉆孔機(jī)就位 （2）鉆孔

（3）細(xì)石填充 （4）加壓注漿

圖1 型鋼微型樁施工

7.5 技術(shù)應(yīng)用情況及效果

本易澇點(diǎn)整治項(xiàng)目工程開(kāi)工至今，整個(gè)基坑支護(hù)一直處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，目前工程主體結(jié)構(gòu)已施工完畢?；邮┕て陂g連降大雨，本工程的基坑經(jīng)歷了最嚴(yán)峻的考驗(yàn)，在本次基坑支護(hù)的微型樁地段，沒(méi)有出現(xiàn)任何不良狀況，充分保證了周邊建筑物的結(jié)構(gòu)安全，同時(shí)也保證了整個(gè)工程的順利進(jìn)行，獲得了相關(guān)部門(mén)的高度肯定，創(chuàng)造了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

8 結(jié)論與展望

型鋼微型樁相比傳統(tǒng)混凝土灌注樁更具廣闊前景，特別是對(duì)地理?xiàng)l件復(fù)雜的工程，微型樁基礎(chǔ)施工機(jī)械輕便、施工便利的特點(diǎn)將更具優(yōu)勢(shì)，因此在復(fù)雜環(huán)境中具有較大的應(yīng)用前景。作為大型基礎(chǔ)性建設(shè)項(xiàng)目，微型樁的施工質(zhì)量接影響到工程整體的施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行施工，保證其施工質(zhì)量水平，從而提升工程整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] JGJ 94-2008. 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

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