芻議后插鋼管微型樁在施工中的應(yīng)用

蘇秀 劉陽

摘 要 隨著城市開發(fā)建設(shè)的快速發(fā)展，工程規(guī)劃、實(shí)施越發(fā)緊湊，施工場地也愈發(fā)狹小，不具備大開挖放坡的施工條件。尤其在基坑深度不超過5m的工程中，基坑邊坡支護(hù)逐漸開始采用鋼管微型樁設(shè)計(jì)方案。常規(guī)施工方法是成孔后，先插入鋼管后澆混凝土;本文將從施工工藝、與常規(guī)方法的對(duì)比分析及質(zhì)量控制措施等方面，介紹成孔后，先澆筑細(xì)石混凝土后插入鋼管的施工工藝。

關(guān)鍵詞 微型樁;后插鋼管;對(duì)比分析;質(zhì)量控制

引言

微型樁適合在比較狹小的空間施工，成樁方法靈活，該種樁多用于基坑開挖和邊坡加固中，并在對(duì)不穩(wěn)定土體的處理和加固中也受到青睞，微型樁體具有較大的抗彎抗剪特性，如果將樁體與樁周巖土體視作一個(gè)整體，可形成穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)，其作用機(jī)理就相當(dāng)于小型抗滑樁。

鄭州市中心城區(qū)地下綜合管廊工程二七商業(yè)區(qū)項(xiàng)目位于鄭州市核心商業(yè)二七路和太康路路段，鑒于主體工程處于道路中央下面，實(shí)施之前需將路面下管線遷改至道路兩側(cè)，保證管線正常運(yùn)行。遷改區(qū)位于現(xiàn)狀非機(jī)動(dòng)車及人行道范圍，需開挖溝槽敷設(shè)管線，溝槽寬度3.5m～5.0m，深度 4.5m，設(shè)計(jì)采用鋼管微型樁進(jìn)行兩側(cè)支護(hù)。

1鋼管微型樁設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

以基坑支護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)斷面（一）為例。

1.1 適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)斷面適用于基坑周邊存在房屋且房屋距離基坑邊大約3.2m～4.9m，基坑周邊房屋的基礎(chǔ)形式為淺基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等。

適用地質(zhì)條件：擬建場地在鉆探深度60.0m范圍內(nèi)主要由填土、粉土、粉（細(xì)）砂和粉質(zhì)黏土組成，實(shí)測近3～5年地下最高水位埋深在現(xiàn)地面下-11.5m，即基坑開挖深度內(nèi)無地下水存在[1]。

1.2 設(shè)計(jì)方案

基坑兩側(cè)均采用直徑200@500mm（內(nèi)插直徑159，t=8mm 鋼管，空隙采用C35細(xì)石砼填充密實(shí)）。鋼管微型樁長度為從地面以下約為8.5m，插入比約為1∶0.53，沿基坑縱向設(shè)置間距為6m的300mm×300mm×10mm×15mm工字型鋼支撐，同時(shí)樁間護(hù)面噴射C20細(xì)石混凝土+直徑8@150×150mm鋼筋網(wǎng)片。

2先插鋼管微型樁施工技術(shù)

2.1 工藝流程

場地平整→測量放線→孔距定位→鉆孔機(jī)就位鉆孔→鋼管置入→C35細(xì)石混凝土填充密實(shí)直至樁頂翻漿。

2.2 施工方法

（1）場地平整

施工范圍圍擋封閉后，即可進(jìn)行場地清理，清理包括：人行道地磚、商鋪門前廣場磚、零星混凝土路面及其他附屬物設(shè)施。清理產(chǎn)生的建筑垃圾集中堆放，覆蓋防塵網(wǎng)。

（2）測量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的間距、排距及設(shè)計(jì)提供的標(biāo)高進(jìn)行測量放線。

（3）孔距定位

根據(jù)設(shè)計(jì)的孔洞直徑、間距、排距使用鋼筋頭打入地下進(jìn)行定位。

（4）鉆孔機(jī)就位鉆孔

本工藝采用干成孔方式鉆孔，根據(jù)微型樁定位，在成孔位置上進(jìn)行小型螺旋鉆準(zhǔn)確定位，汽車支撐腿下進(jìn)行夯實(shí)后墊方木，確保其穩(wěn)定。

將鉆機(jī)安放在指定位置，安放水平，防止傾斜;將鉆桿抬至鉆機(jī)旁，啟動(dòng)鉆機(jī)，慢慢鉆進(jìn);每進(jìn)深2m，需要接一次鉆桿，直至得到設(shè)計(jì)有效深度。

（5）鋼管置入

鋼管由吊機(jī)豎起，垂直放入孔中，距離孔底1米（以樁頂標(biāo)高控制為準(zhǔn)），在孔口位置進(jìn)行固定。固定之前，進(jìn)行垂直度檢測，并保證鋼管一周距離孔壁距離一致，其中直徑200mm樁，內(nèi)插鋼管為159mm，鋼管距離孔壁為20.5mm。

鋼管加工制作：

①鋼管材料采用Q235鋼材。

②鋼管底部加工2個(gè)“V”形缺口：高約70mm，寬約50mm。

③鋼管下部6米長度范圍內(nèi)每間隔1米開2個(gè)對(duì)稱?20小孔，上下排小孔呈對(duì)稱正交布置。

④鋼管之間的連接：鋼管接長時(shí)，上下兩段鋼管之間采用套管連接。

⑤樁頂鋼管與冠梁之間的連接：鋼筋采用焊接連接，詳見下圖：

（6）C30細(xì)石混凝土填充

由導(dǎo)管將混凝土注入，導(dǎo)管底端口需保證在澆筑混凝土面1m以下，填充密實(shí)，并保證混凝土填充量，確?；炷撩軐?shí)[2]。

3后插鋼管微型樁施工技術(shù)

3.1 工藝流程

場地平整→測量放線→孔距定位→鉆孔機(jī)就位鉆孔→C35細(xì)石混凝土填充密實(shí)直至距離樁口400mm→鋼管壓入

3.2 施工方法

與常規(guī)施工方法相同部分不再贅述，主要介紹先澆筑混凝土后，再插入鋼管這兩部分的施工工藝與注意要點(diǎn)。

（1）C35細(xì)石混凝土填充密實(shí)

由導(dǎo)管將混凝土注入孔洞至樁頂標(biāo)高下400mm處，即停止混凝土灌入，拔出導(dǎo)管。鋼管壓入后，若混凝土不夠，補(bǔ)灌混凝土至溢出樁頂標(biāo)高。

注意要點(diǎn)：

①灌入混凝土后，應(yīng)在混凝土初凝前，完成鋼管插入;

②鋼管頂部高出混凝土面75mm，保證樁頂鋼筋的焊接高度滿足要求。

③經(jīng)計(jì)算鋼管體積為0.058m3，插入孔洞后，可使混凝土上升0.456m，故混凝土需欠灌。

（2）鋼管壓入

混凝土灌入完成后，立即由小型振壓機(jī)械將鋼管壓入。鋼管壓入后，根據(jù)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高確定最終壓入的樁頂標(biāo)高。

注意要點(diǎn)：

①鋼管插入深度以樁頂標(biāo)高控制為準(zhǔn);

②需將鋼管管底端切成1個(gè)“V”形尖角，便于鋼管插入，減少阻力;

③后插入鋼管長度為7.5m，應(yīng)選擇整段鋼管為宜，便于壓入及垂直度的保證;

④沿鋼管縱向每隔2m焊接直徑為16mm環(huán)向鋼筋，共計(jì)4道，用于鋼管下壓過程中垂直度的控制[3]。

4兩種施工方法對(duì)比分析

4.1 工藝技術(shù)對(duì)比

（1）先插鋼管施工技術(shù)

由于鋼管微型樁中灌入材料為細(xì)石混凝土，非水泥漿或水泥土。微型樁為直徑200mm，內(nèi)插直徑159鋼管，鋼管距離孔壁僅為20.5mm間隙，孔壁開孔直徑為20mm，灌入混凝土需從2cm小孔擠出后，密實(shí)鋼管與孔壁之間的間隙。

實(shí)施中，可預(yù)見問題有以下三點(diǎn)：

①鋼管距離孔壁間隙較小，整個(gè)7.5m深20.5mm寬的四周間隙混凝土密實(shí)度無法保證;

②由于細(xì)石混凝土中石子粒徑不均勻，有較大石子堵住鋼管壁上空洞，導(dǎo)致混凝土由20mm鋼管壁孔擠出不充分;

③鋼管距離孔壁間隙小，垂直度控制不好，可能出現(xiàn)鋼管緊貼孔壁的情況。

上述三種情況造成的后果是：基坑土方開挖后，發(fā)現(xiàn)鋼管壁裸露，而非與混凝土及周圍土體緊密結(jié)合的狀態(tài)，支護(hù)未達(dá)到有效固結(jié)周圍土體的效果。

（2）后插鋼管施工技術(shù)

采用后插鋼管施工技術(shù)，由于孔洞中先填充了混凝土，在插入鋼管過程中，由于受到擠壓作用，鋼管表面與混凝土得到了充分的接觸。在插入過程中，擠壓作用同時(shí)會(huì)對(duì)孔壁土體施加壓力，使得混凝土中漿液滲入土體縫隙更加多，與土體結(jié)合作用力更大，有效的固結(jié)了鋼管周圍的土體。

4.2 其他方面的對(duì)比

（1）經(jīng)濟(jì)效益方面

兩種施工方法，主要的工藝流程相同，主要不同有兩點(diǎn)涉及經(jīng)濟(jì)成本。一是后插鋼管施工技術(shù)需要利用小型振壓機(jī)械進(jìn)行鋼管的壓入，前者是需要利用吊機(jī)將鋼管放入，兩種機(jī)械的施工費(fèi)用不同;二是后插入鋼管在鋼管加工制作中沿管壁不需開20mm孔，且鋼管底部不需加工2個(gè)“V”形缺口，加工制作費(fèi)用會(huì)偏低。

（2）施工工期方面

兩種施工方法在施工工序上差別為：鋼管先置入還是后插入的區(qū)別。

鋼管先置入后，由于需要吊機(jī)對(duì)鋼管垂直度的核驗(yàn)時(shí)間及混凝土澆筑前對(duì)鋼管的固定時(shí)間，這部分施工時(shí)間按照5min/根，整個(gè)工程約8000根樁，共計(jì)需56天。

鋼管后插入，只要成孔垂直度符合要求，壓入鋼管四周焊接了環(huán)向鋼筋，可保證壓入過程中的垂直度，節(jié)約了鋼管垂直度的調(diào)整及加固時(shí)間。

（3）工程質(zhì)量方面

后插入鋼管微型樁施工技術(shù)，對(duì)于提高樁體質(zhì)量效果明顯。因?yàn)榛炷翆?duì)于周圍土體的有效固結(jié)，并通過鋼管壁空洞混凝土將鋼管與土體進(jìn)行連接，使得鋼管對(duì)基坑壁的支護(hù)作用較為良好。

基坑開挖后，若基坑壁與鋼管連接作用牢固，開挖邊坡壁平整、順直，可直接在破壁上噴射薄層混凝土，而不設(shè)置鋼筋網(wǎng)片（需根據(jù)開挖坡壁支護(hù)效果，并與設(shè)計(jì)溝通）。若可達(dá)到不設(shè)置鋼筋網(wǎng)片的效果，將極大地減少經(jīng)濟(jì)成本[4]。

5主要質(zhì)量控制措施

（1）施工過程中所用到的水泥、砂子、碎石、鋼筋、鋼管等材料必須符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，所有材料進(jìn)場必須有相應(yīng)的產(chǎn)品合格證及檢驗(yàn)報(bào)告等資料。

（2）鉆機(jī)就位準(zhǔn)確，須用水平尺前后、左右調(diào)整好鉆機(jī)的水平度，并隨時(shí)注意校核鉆桿的垂直度，檢查樁架安裝是否牢固，并對(duì)導(dǎo)架進(jìn)行水平和垂直校正;為控制樁位偏差，成孔前先用全站儀精確定出樁位。

（3）終孔時(shí)應(yīng)進(jìn)行樁端持力層驗(yàn)收，由勘察、施工、監(jiān)理等共同對(duì)樁端持力層的深度進(jìn)行確認(rèn)，并經(jīng)書面簽證，合格后方可繼續(xù)施工;

（4）微型樁內(nèi)部及外圍灌注材料采用C35細(xì)石混凝土，細(xì)石混凝土應(yīng)攪拌均勻，隨攪隨用，漿液在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊、雜物混入漿液。一次注漿不飽滿時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二次補(bǔ)漿;

（5）壓入鋼管時(shí)，確保其水平位置準(zhǔn)確，鋼管中心與樁體中心距離≤20mm。靜壓機(jī)械站位場地堅(jiān)實(shí)平整，靜壓過程中保證機(jī)械穩(wěn)定性，不能出現(xiàn)劇烈晃動(dòng)現(xiàn)場，保證鋼管垂直壓入，每壓入2m，需檢測鋼管垂直度。

6結(jié)束語

本文就鋼管微型樁施工過程中，后插鋼管微型樁施工技術(shù)與先插入鋼管微型樁施工技術(shù)進(jìn)行對(duì)比與分析，結(jié)論是其在工程質(zhì)量保證方面優(yōu)勢明顯，若能在基坑壁鋼筋網(wǎng)片設(shè)置上合理優(yōu)化，減少經(jīng)濟(jì)成本，該后插入鋼管微型樁施工技術(shù)應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。因此，我們需要對(duì)該施工技術(shù)工藝形成全面深入的認(rèn)識(shí)，并掌握施工過程中的關(guān)鍵控制措施，為以后類似工程提供相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] DB11/T582-2008.長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁施工技術(shù)規(guī)程[S].北京：北京市建設(shè)委員會(huì)，2008.

[2] 趙建武.長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁[J].市政技術(shù)，2012，（3）：33.

[3] JGJ120-2012.建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[4] JGJ94-2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.