刍议后插钢管微型桩在施工中的应用

苏秀 刘阳

摘 要 随着城市开发建设的快速发展，工程规划、实施越发紧凑，施工场地也愈发狭小，不具备大开挖放坡的施工条件。尤其在基坑深度不超过5m的工程中，基坑边坡支护逐渐开始采用钢管微型桩设计方案。常规施工方法是成孔后，先插入钢管后浇混凝土;本文将从施工工艺、与常规方法的对比分析及质量控制措施等方面，介绍成孔后，先浇筑细石混凝土后插入钢管的施工工艺。

关键词 微型桩;后插钢管;对比分析;质量控制

引言

微型桩适合在比较狭小的空间施工，成桩方法灵活，该种桩多用于基坑开挖和边坡加固中，并在对不稳定土体的处理和加固中也受到青睐，微型桩体具有较大的抗弯抗剪特性，如果将桩体与桩周岩土体视作一个整体，可形成稳定的力学结构，其作用机理就相当于小型抗滑桩。

郑州市中心城区地下综合管廊工程二七商业区项目位于郑州市核心商业二七路和太康路路段，鉴于主体工程处于道路中央下面，实施之前需将路面下管线迁改至道路两侧，保证管线正常运行。迁改区位于现状非机动车及人行道范围，需开挖沟槽敷设管线，沟槽宽度3.5m～5.0m，深度 4.5m，设计采用钢管微型桩进行两侧支护。

1钢管微型桩设计工艺参数

以基坑支护设计标准断面（一）为例。

1.1 适用范围

本标准断面适用于基坑周边存在房屋且房屋距离基坑边大约3.2m～4.9m，基坑周边房屋的基础形式为浅基础、条形基础等。

适用地质条件：拟建场地在钻探深度60.0m范围内主要由填土、粉土、粉（细）砂和粉质黏土组成，实测近3～5年地下最高水位埋深在现地面下-11.5m，即基坑开挖深度内无地下水存在[1]。

1.2 设计方案

基坑两侧均采用直径200@500mm（内插直径159，t=8mm 钢管，空隙采用C35细石砼填充密实）。钢管微型桩长度为从地面以下约为8.5m，插入比约为1∶0.53，沿基坑纵向设置间距为6m的300mm×300mm×10mm×15mm工字型钢支撑，同时桩间护面喷射C20细石混凝土+直径8@150×150mm钢筋网片。

2先插钢管微型桩施工技术

2.1 工艺流程

场地平整→测量放线→孔距定位→钻孔机就位钻孔→钢管置入→C35细石混凝土填充密实直至桩顶翻浆。

2.2 施工方法

（1）场地平整

施工范围围挡封闭后，即可进行场地清理，清理包括：人行道地砖、商铺门前广场砖、零星混凝土路面及其他附属物设施。清理产生的建筑垃圾集中堆放，覆盖防尘网。

（2）測量放线

根据设计要求的间距、排距及设计提供的标高进行测量放线。

（3）孔距定位

根据设计的孔洞直径、间距、排距使用钢筋头打入地下进行定位。

（4）钻孔机就位钻孔

本工艺采用干成孔方式钻孔，根据微型桩定位，在成孔位置上进行小型螺旋钻准确定位，汽车支撑腿下进行夯实后垫方木，确保其稳定。

将钻机安放在指定位置，安放水平，防止倾斜;将钻杆抬至钻机旁，启动钻机，慢慢钻进;每进深2m，需要接一次钻杆，直至得到设计有效深度。

（5）钢管置入

钢管由吊机竖起，垂直放入孔中，距离孔底1米（以桩顶标高控制为准），在孔口位置进行固定。固定之前，进行垂直度检测，并保证钢管一周距离孔壁距离一致，其中直径200mm桩，内插钢管为159mm，钢管距离孔壁为20.5mm。

钢管加工制作：

①钢管材料采用Q235钢材。

②钢管底部加工2个“V”形缺口：高约70mm，宽约50mm。

③钢管下部6米长度范围内每间隔1米开2个对称?20小孔，上下排小孔呈对称正交布置。

④钢管之间的连接：钢管接长时，上下两段钢管之间采用套管连接。

⑤桩顶钢管与冠梁之间的连接：钢筋采用焊接连接，详见下图：

（6）C30细石混凝土填充

由导管将混凝土注入，导管底端口需保证在浇筑混凝土面1m以下，填充密实，并保证混凝土填充量，确保混凝土密实[2]。

3后插钢管微型桩施工技术

3.1 工艺流程

场地平整→测量放线→孔距定位→钻孔机就位钻孔→C35细石混凝土填充密实直至距离桩口400mm→钢管压入

3.2 施工方法

与常规施工方法相同部分不再赘述，主要介绍先浇筑混凝土后，再插入钢管这两部分的施工工艺与注意要点。

（1）C35细石混凝土填充密实

由导管将混凝土注入孔洞至桩顶标高下400mm处，即停止混凝土灌入，拔出导管。钢管压入后，若混凝土不够，补灌混凝土至溢出桩顶标高。

注意要点：

①灌入混凝土后，应在混凝土初凝前，完成钢管插入;

②钢管顶部高出混凝土面75mm，保证桩顶钢筋的焊接高度满足要求。

③经计算钢管体积为0.058m3，插入孔洞后，可使混凝土上升0.456m，故混凝土需欠灌。

（2）钢管压入

混凝土灌入完成后，立即由小型振压机械将钢管压入。钢管压入后，根据设计桩顶标高确定最终压入的桩顶标高。

注意要点：

①钢管插入深度以桩顶标高控制为准;

②需将钢管管底端切成1个“V”形尖角，便于钢管插入，减少阻力;

③后插入钢管长度为7.5m，应选择整段钢管为宜，便于压入及垂直度的保证;

④沿钢管纵向每隔2m焊接直径为16mm环向钢筋，共计4道，用于钢管下压过程中垂直度的控制[3]。

4两种施工方法对比分析

4.1 工艺技术对比

（1）先插钢管施工技术

由于钢管微型桩中灌入材料为细石混凝土，非水泥浆或水泥土。微型桩为直径200mm，内插直径159钢管，钢管距离孔壁仅为20.5mm间隙，孔壁开孔直径为20mm，灌入混凝土需从2cm小孔挤出后，密实钢管与孔壁之间的间隙。

实施中，可预见问题有以下三点：

①钢管距离孔壁间隙较小，整个7.5m深20.5mm宽的四周间隙混凝土密实度无法保证;

②由于细石混凝土中石子粒径不均匀，有较大石子堵住钢管壁上空洞，导致混凝土由20mm钢管壁孔挤出不充分;

③钢管距离孔壁间隙小，垂直度控制不好，可能出现钢管紧贴孔壁的情况。

上述三种情况造成的后果是：基坑土方开挖后，发现钢管壁裸露，而非与混凝土及周围土体紧密结合的状态，支护未达到有效固结周围土体的效果。

（2）后插钢管施工技术

采用后插钢管施工技术，由于孔洞中先填充了混凝土，在插入钢管过程中，由于受到挤压作用，钢管表面与混凝土得到了充分的接触。在插入过程中，挤压作用同时会对孔壁土体施加压力，使得混凝土中浆液渗入土体缝隙更加多，与土体结合作用力更大，有效的固结了钢管周围的土体。

4.2 其他方面的对比

（1）经济效益方面

两种施工方法，主要的工艺流程相同，主要不同有两点涉及经济成本。一是后插钢管施工技术需要利用小型振压机械进行钢管的压入，前者是需要利用吊机将钢管放入，两种机械的施工费用不同;二是后插入钢管在钢管加工制作中沿管壁不需开20mm孔，且钢管底部不需加工2个“V”形缺口，加工制作费用会偏低。

（2）施工工期方面

两种施工方法在施工工序上差别为：钢管先置入还是后插入的区别。

钢管先置入后，由于需要吊机对钢管垂直度的核验时间及混凝土浇筑前对钢管的固定时间，这部分施工时间按照5min/根，整个工程约8000根桩，共计需56天。

钢管后插入，只要成孔垂直度符合要求，压入钢管四周焊接了环向钢筋，可保证压入过程中的垂直度，节约了钢管垂直度的調整及加固时间。

（3）工程质量方面

后插入钢管微型桩施工技术，对于提高桩体质量效果明显。因为混凝土对于周围土体的有效固结，并通过钢管壁空洞混凝土将钢管与土体进行连接，使得钢管对基坑壁的支护作用较为良好。

基坑开挖后，若基坑壁与钢管连接作用牢固，开挖边坡壁平整、顺直，可直接在破壁上喷射薄层混凝土，而不设置钢筋网片（需根据开挖坡壁支护效果，并与设计沟通）。若可达到不设置钢筋网片的效果，将极大地减少经济成本[4]。

5主要质量控制措施

（1）施工过程中所用到的水泥、砂子、碎石、钢筋、钢管等材料必须符合设计和规范要求，所有材料进场必须有相应的产品合格证及检验报告等资料。

（2）钻机就位准确，须用水平尺前后、左右调整好钻机的水平度，并随时注意校核钻杆的垂直度，检查桩架安装是否牢固，并对导架进行水平和垂直校正;为控制桩位偏差，成孔前先用全站仪精确定出桩位。

（3）终孔时应进行桩端持力层验收，由勘察、施工、监理等共同对桩端持力层的深度进行确认，并经书面签证，合格后方可继续施工;

（4）微型桩内部及外围灌注材料采用C35细石混凝土，细石混凝土应搅拌均匀，随搅随用，浆液在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液。一次注浆不饱满时，应进行二次补浆;

（5）压入钢管时，确保其水平位置准确，钢管中心与桩体中心距离≤20mm。静压机械站位场地坚实平整，静压过程中保证机械稳定性，不能出现剧烈晃动现场，保证钢管垂直压入，每压入2m，需检测钢管垂直度。

6结束语

本文就钢管微型桩施工过程中，后插钢管微型桩施工技术与先插入钢管微型桩施工技术进行对比与分析，结论是其在工程质量保证方面优势明显，若能在基坑壁钢筋网片设置上合理优化，减少经济成本，该后插入钢管微型桩施工技术应用将会越来越广泛。因此，我们需要对该施工技术工艺形成全面深入的认识，并掌握施工过程中的关键控制措施，为以后类似工程提供相关施工经验。

参考文献

[1] DB11/T582-2008.长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工技术规程[S].北京：北京市建设委员会，2008.

[2] 赵建武.长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩[J].市政技术，2012，（3）：33.

[3] JGJ120-2012.建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国标准出版社，2012.

[4] JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：中国标准出版社，2008.