微型桩复合地基处理技术在工程中的应用

高桂军，曹江涛，弓红梅

(1.陕西省宝鸡市勘察测绘院，陕西 宝鸡 721000;2.华北地质勘查局五一九大队，河北 保定 071051)

1 前 言

随着我国建筑业的飞速发展，地基基础的处理方法也不断推陈出新，复合地基处理技术在现代工程建设中已被广泛采用。微型桩复合地基处理技术，施工机具简单，施工质量容易控制，施工速度快、噪音和振动小、工期短，对狭小场地施工尤为优越，该法处理地基后复合地基承载力可提高至220 kPa～280 kPa。

微型桩系通过一定的方法或手段在地基土中先成孔，在孔中下入设计所要求的钢筋笼和注浆用的注浆管，经清孔后在孔中投入一定规格的石料或细石砼，再用水泥浆液替代出孔中的水进行压力注浆所形成的直径为90 mm～300 mm的同径或异径的桩。主要应用于地基基础处理、建筑物增层及改造、地基不均匀沉降事故中的基础托换、岸(基坑)边及地下洞室土方建筑物的基础托换等方面。在地基基础处理工程中，微型桩多用于建筑物等级不高的多层建筑或小高层(不超过15 层)，适用于粉土、黏土、粉质黏土、素填土等地基，多用于地下水埋藏较深的地基土。

2 微型桩复合地基的工作原理

按照微型桩的施工工艺，微型桩在最后成桩前要进行静力压浆，并进行稳压工作，可使原来桩壁与周围土层接触不好的地方被强行压入的水泥浆强制充填，从而使桩侧与桩周土体接触良好。同时，在水泥浆的水解、水化作用，黏土颗粒与水泥水化物的作用、碳酸化作用下，更增强了注浆微型桩与其桩周土之间胶结力，从而提高了微型桩桩周土的摩阻力。通过静力压浆后，大部分浆液会被压入到桩间土体的孔隙中去，在一定的压力下，浆液会沿阻力最小的方向流动，并充填于桩间土体中的孔隙中，使土体密度增大，地基土的承载力提高。也使得地基土在外力和化学作用下结合得更紧密，地基土的孔隙变小，湿陷性变弱，直至消失。根据对已有工程的实践资料分析统计，经注浆微型桩处理后的地基桩间土的强度一般可提高10%～30%。地基土的承载力则相应提高。静载荷试验资料表明，当注浆微型桩与周围土体共同承担上部基底应力时，基底应力会向注浆微型桩桩体集中，仅占承压板面积约10%的微型桩状体可承担总荷载的50%～60%，而占承压板面积约90% 的桩间土仅承担了总荷载的40%～50%。同时，注浆微型桩对桩间土也起到了侧向约束作用，限制桩间土的侧向位移，亦起到了提高复合地基承载力的作用［1］。

3 工程实例

某住宅楼工程，地上12 层，地下1 层，采用筏板基础，基础埋深为自然地坪下3.00 m;整个建场地的地貌类型为河流一级阶地，地下水位埋深为12.2 m，属于潜水，含水层为⑥层卵石层。场地为Ⅱ级(中等)非自重湿陷性场地，湿陷系数δs=0.028～0.035，平均值为0.032;地基计算湿陷量为△s=394.5 mm～471.5 mm，主要湿陷土层为第②～④层黄土状粉土和黄土状粉质黏土，厚度(自基底3.0 算起)为5.50 m。基础持力层为第②层黄土状粉土承载力特征值为135 kPa。天然地基承载力和变形均不能满足要求，并且该场地周边建筑密集，场地狭小，不允许大型机械施工。工程地质情况如表1 所示:

地基土层有关参数表 表1

4 微型桩的设计方案

4.1 设计参数的选择

依据本场地工程地质条件和现场实际情况以及设计对提高地基土承载力、减小或消除黄土湿陷性的要求，并根据当地多年对湿陷性黄土进行地基处理的施工经验，决定选用微型桩进行地基处理。设计要求承载力特征值不低于240 kPa，复合地基沉降量不大于80 mm，并且消除地基土的湿陷性。设计微型桩的参数如下:设计桩径200 mm，设计桩长6.80 m(保护桩长为0.30 m，桩长穿过湿陷性土层)，有效桩长为6.50 m，桩端进入⑤粉质黏土地层1.0 m。

4.2 承载力和符合地基沉降计算

依据《建筑复合地基技术规范》(GB/T50783－2012)［5.3.2－3］中计算公式，按下式进行计算:

根据上式进行计算，初步设计计算复合地基承载力特征值fspk=240 kPa，复合地基沉降量为38.46 mm＜80 mm，满足设计要求，通过以上计算分析，拟建住宅楼经微型桩复合地基加固处理后最终承载力、沉降量均满足设计要求。

4.3 布桩

由于本工程采用筏板基础，故而采用“满堂”形式布桩，桩间距0.60 m。

5 质量控制及检测

5.1 质量控制

微型桩的施工一般按以下工序进行:成孔→清孔→下钢筋→填灌碎石→注浆成桩→拔注浆管、移位。施工过程中应作好现场验收记录，包括桩位偏差、成孔和注浆等各项工序指标考核。该场地为湿陷性黄土场地，因此在施工中严格控制施工用水，施工中采用干作业螺旋钻成孔和清孔。

5.2 质量检测

(1)单桩复合地基载荷试验

根据规范［5］要求，按总桩数的1%进行复合地基静载荷试验，随机抽取6 根桩进行试验，微型桩复合地基承载力及变形满足设计要求，地基土沉降均匀。静载荷试验结果如表2 所示。

静载荷试验结果表 表2

(2)桩身完整性检测

按规范要求，随机抽取总桩数20%的桩进行低应变动力试验，检测结果表明桩体完整，均为Ⅰ、Ⅱ类桩，其中，Ⅰ类(完好)桩占抽测总数的87%;Ⅱ类(基本完好)占抽测总数的13%，施工质量合格。

(3)桩间土湿陷性检测

为获得桩间土的原状不扰动土样，采用回转钻进、薄壁清孔器清孔，压入法取样的方法，共布置桩间土取样钻孔6 个，取样间距为1.00 m，取得桩间土原状样30 组，根据其组桩间土湿陷性测试成果(如表3 所示)，从挤密前后物理力学指标统计结果可以看出，桩间土密度较大，压缩系数较低，孔隙比变小，与勘察期间(第②、③、④层土加权平均值)相比，含水量、密实度相应略有增大，但压缩性明显降低，孔隙比减小，湿陷性基本消除，满足设计要求。

桩间土挤密前后对照表 表3

6 结 语

本工程采用微型桩桩复合地基对湿陷性黄土地层的处理，在提高地基承载力、减小地基变形的同时，也消除了地基土湿陷性，取得了理想的地基处理效果。目前复合地基技术理论和经验还不够完善，因此我们在生产实践中不仅要重视设计和施工，还要对施工完成后的各项检测结果以及建筑投入使用后的效果进行分析，从而不断科学地指导施工和完善设计。

［1］尹冬岭．注浆微型桩及其复合地基［J］．科技信息，2007，6:118～149．

［2］JGJ79－2012 J220－2012 建筑地基处理技术规范［S］．

［3］JGJ94－2008．建筑桩基技术规范［S］．

［4］GB50007－2011．建筑地基基础设计规范［S］．

［5］JGJ106－2003 J256－2003．建筑桩基检测技术规范［S］．

［6］GB50025－2004．湿陷性黄土地区建筑规范［S］．

［7］GB/T50783－2012．建筑复合地基技术规范［S］．