微型樁在基坑工程中的應用分析

王 剛 韓 青

(山西冶金巖土工程勘察有限公司,山西 太原 030000)

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的城市化水平不斷提高，各類建筑與市政工程逐漸增多。特別是20世紀80年代后，我國各類高層建筑如雨后春筍般出現(xiàn)，而一般高層建筑都配備地下室，少至1層，多至3層以上，因此，基坑工程也逐漸增多。此外，隨著我國城市化進程加快，我國人民的人均土地面積在不斷減少，不到世界人均土地面積的1/10，開發(fā)地下空間已經(jīng)成為當今人類面臨的最重要的問題之一。目前，開發(fā)地下空間主要有三大矛盾：人口、資源、環(huán)境。發(fā)達國家已就這三大矛盾積極展開研究，找出可以平衡這三大矛盾的技術(shù)，從而醫(yī)治“城市綜合癥”，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。

微型樁具有主要特點：非開挖施工，對土體擾動?。皇┕C具小，適用于狹小的施工作業(yè)區(qū)；樁位布置靈活；對土層實用性強；施工振動、噪聲小[1，2]。近年來，微型樁應用于基坑支護和滑坡防治工程中，取得了較好的成效。

1 微型樁的定義與特點

1.1 定義

微型樁，又稱樹根樁，為一種較小直徑樁，樁徑100 mm～300 mm，或長細比大30[2]，由于微型樁的構(gòu)造與普通樁的構(gòu)造有所不同，為了保證鋼筋保護層具有足夠的厚度，使微型樁可以發(fā)揮相應的工作性能，因此微型樁直徑不易過大，直徑較大的微型樁在經(jīng)濟上不合理同時施工也比較困難。微型樁的施工工藝主要有鉆孔、強鋼筋和壓力注漿，加筋材料眾多，一般選用型鋼、鋼筋、剛花管的一種或是多種組合。注漿材料一般選用水泥砂漿或細石混凝土，頂部連系梁采用鋼筋混凝土材料。

1.2 特點

與傳統(tǒng)強支護結(jié)構(gòu)相比，微型樁在基坑工程中可以得到和普通結(jié)構(gòu)同樣的效果，但是設計、施工周期短。對于一些小型基坑、防災工程及加固工程來說，微型樁的快速有效的功能十分適合。微型樁的特點主要有以下幾個方面：

1)微型樁直徑小，對地基產(chǎn)生的附加應力較小，施工基礎結(jié)構(gòu)的影響小，不干擾建筑物的正常使用，同時施工噪聲小，非常適合在人口密集的地帶施工；

2)微型樁施工方便，施工機械簡單，對于因缺少施工場地或場地在偏遠地區(qū)等施工條件受到限制，以至于一般樁基施工設備無法展開的情況下，微型樁施工十分方便，同時施工時對建筑物的影響較??；

3)微型樁適用性較強，可以設置在不同土質(zhì)的基坑中，特別是在地質(zhì)情況比較復雜的基坑工程中。當基坑開挖條件、開挖位置和開挖區(qū)域受到嚴重限制時，微型樁還可發(fā)揮擋土墻、抗滑樁等傳統(tǒng)支護結(jié)構(gòu)無法發(fā)揮的作用；

4)微型樁的抗震能力較強，與傳統(tǒng)的支護結(jié)構(gòu)不同，微型樁屬于柔性結(jié)構(gòu)，柔性較大，無論承受豎向荷載或是水平荷載，都易與周圍巖土體形成復合結(jié)構(gòu)，與周圍巖土體共同發(fā)生協(xié)調(diào)變形。

2 微型樁的應用

目前，微型樁在工程中以樁結(jié)合其他結(jié)構(gòu)為主要圍護形式，有以下3種型式：

1)微型樁體系。

在邊坡中采用多排多列的微型樁作為支護結(jié)構(gòu)，同時與鋼筋混凝土梁或頂板結(jié)合，可以有效減少樁頂位移，同時這種空間結(jié)構(gòu)可以有效抵抗土體的側(cè)向土壓力。

2)微型樁結(jié)合注漿技術(shù)。

根據(jù)不同的土體情況，在微型樁中插入豎向鋼花管，同時注漿，將花冠、鋼筋、砂漿與土體組合，形成復合微型樁作為支護結(jié)構(gòu)，既發(fā)揮了土體自身的承載力，同時降低了工程的成本，十分經(jīng)濟[3]。

3)微型樁結(jié)合其他支擋結(jié)構(gòu)。

這種類型中，微型樁主要有兩種作用，一種作為結(jié)構(gòu)的地基結(jié)構(gòu)，如微型樁十重力式擋墻，類似于目前較為廣泛采用的樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)[4]，主要用于河岸嚴重沖刷、陡坡巖堆、穩(wěn)定性較差的陡坡覆蓋土、基巖埋藏較深、與既有線緊鄰等地段路基以及山坡較陡、覆蓋土層穩(wěn)定性較差、承載力較低，基巖埋藏又較深時。另一種為聯(lián)合支護型式，如微型樁和土釘或錨索聯(lián)合支護。微型樁作為主要的支護結(jié)構(gòu)，與土釘結(jié)合，增強面層整體性，提高剛度；與錨索結(jié)合，錨索控制微型樁樁頂位移，增強樁群穩(wěn)定性。

3 工程實例分析

3.1 工程概況

擬建工程位于四川省廣元市，北側(cè)為濱河南路，其余三側(cè)為規(guī)劃道路?；由疃葹?.15 m～9.05 m，基坑重要性等級為二級。

3.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地勘報告揭露，本工程的地層主要以砂土和卵石為主，現(xiàn)根據(jù)野外特征將場地地層的分布及特征描述如下：

色雜，稍濕，松散～稍密狀為主，以含礫粉質(zhì)粘土為主，含建筑垃圾及原建筑物基礎等，局部為塊石，砂、礫石含量在5%～15%之間，較不均勻，最大粒徑達50 cm，回填時間較長。該層均有分布，層厚1.00 m～2.60 m。

灰黃色、棕黃色，軟可塑，含有鐵銹斑紋，無搖振反應，干強度中，韌性中，切面稍光滑。該層僅局部勘探孔揭露。層厚0.50 m～1.60 m，層頂埋深1.00 m～2.50 m。

灰黃色，飽和，稍密～中密，礦物成分主要以石英、長石為主，含云母碎片。該層局部粉粘粒含量較高，呈含中砂粉質(zhì)粘土。層厚0.50 m～3.20 m，層頂埋深1.10 m～3.10 m。

灰黃色、棕黃色，硬可塑，含有鐵銹斑紋，無搖振反應，干強度中，韌性中，切面稍光滑。該層僅局部勘探孔揭露。層厚0.60 m～2.00 m，層頂埋深2.00 m～4.50 m。

灰黃色，飽和，稍密～中密，礦物成分主要以石英、長石為主，含云母碎片。該層僅局部勘探孔揭露。層厚0.40 m～1.10 m，層頂埋深3.80 m～4.50 m。

灰色，淺灰色，飽和，稍密～中密，局部為礫砂。顆粒多呈次亞圓形～次棱角狀，磨圓度一般，母巖成分為中～微風化凝灰?guī)r。大于20 mm粒徑的卵石含量占21%，粉粘粒含量19.3%，根據(jù)現(xiàn)場鉆探揭示，碎石(卵石)最大粒徑達到10 cm左右，普遍粒徑在3 cm～5 cm，分選性較差，級配良。重型動力觸探修正后擊數(shù)在6.20～17.70之間，離散性較大?？刂茖雍?.80 m～12.10 m，層頂埋深2.60 m～5.20 m。

第⑥1層：強風化石英閃長巖(J3h)。

紫紅色，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已遭受破壞，巖石已強烈風化為碎石狀，巖芯破碎，錘擊聲脆，用手不易折，風化蝕變較強烈。風化程度差異性較大。層厚2.00 m～2.50 m，層頂埋深15.90 m～16.70 m。

第⑥2層：中風化石英閃長巖(J3h)。

灰綠色，見云母片，原巖結(jié)構(gòu)較清晰，致密，巖芯呈短柱狀，較破碎，中細粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，風化裂隙和構(gòu)造裂隙一般發(fā)育。鉆孔巖芯采取率在65%～90%，巖石RQD指標約40%～50%，巖石飽和單軸抗壓強度46.30 MPa～67.0 MPa，平均值為56.6 MPa，系較硬巖，巖體完整程度屬較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。該層僅局部控制，層頂埋深17.90 m～19.20 m，揭露層厚6.30 m。

涉及本工程基坑設計的土層物理力學指標如表1所示。

勘察期間實測各鉆孔地下水埋深為0.90 m～2.50 m，水位標

高為10.20 m～10.85 m，受場地地形及鉆探泥漿護壁影響，略有起伏，屬孔隙型潛水，主要賦存于上部中砂及圓礫層中，水量較大，常年地下水水位變幅在1.50 m左右，主要受大氣降水的入滲補給，以蒸發(fā)及側(cè)向滲流為主要排泄途徑。底部基巖無明顯裂隙水發(fā)育。

表1 土層物理力學指標

3.3 圍護形式

本工程基坑支護設計采用自然放坡、多排高壓旋噴加筋排樁。自然放坡坡度為1∶1，坡高1 m。放坡表面掛網(wǎng)噴射C20混凝土，如圖1所示。

3.4 監(jiān)測結(jié)果分析

利用理正計算軟件對基坑進行計算，得出基坑圍護結(jié)構(gòu)發(fā)生的最大位移為2.61 mm，將計算結(jié)果與工程監(jiān)測結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測的圍護結(jié)構(gòu)水平位移大多都在2.0 mm～4.0 mm。實際監(jiān)測水平位移的最大值出現(xiàn)在樁頂，為5.1 mm，滿足規(guī)范要求。在開挖過程中排樁位移發(fā)展緩慢，基坑穩(wěn)定性良好。

4 結(jié)語

本文主要介紹了微型樁的特點、定義及應用范圍，通過工程實例分析，發(fā)現(xiàn)微型樁具有施工方便，施工周期短，成本較低等特點，具有廣闊的應用前景。