盐渍化湿陷性黄土地区微型套管桩架空地面施工技术*

孙贤军，杨 峥

(甘肃金厦建筑安装有限责任公司，甘肃 兰州 730020)

0 引言

兰州新区位于秦王川盆地，属盐渍化湿陷性黄土地区。在该地区建成的某工程自2013年底交付使用以来，地面陆续发生大面积严重鼓胀，在很大程度上影响了使用功能，且治理难度较大、成本较高。经组织专家进行方案论证，多次采用挖除1.5m厚灰土垫层后换填砂夹石、块石，并在地面钻应力释放孔的方式进行鼓胀治理，但效果较差，地面仍持续鼓胀。为彻底解决地面鼓胀问题，经多次研究、论证与设计，根据兰州新区土层特性，将原地面更换为微型套管桩架空地面，即将微型套管桩作为支撑，在桩顶设置纵横向型钢梁，并利用钢筋桁架楼承板作为地面基层，使地基土与地面结构层脱离架空。根据工程实际情况进行施工技术创新，达到良好的治理效果。

1 工程概况

兰州新区某公共建筑工程占地面积28 071m2，总建筑面积61 100m2，长526.9m，宽163.5m，高42.6m。本工程地上2层及以下为钢筋混凝土框架结构，最小柱距12m，最大柱距18m，地上2层以上为钢结构，屋面采用主桁架+曲面空间网格体系。地上1层楼地面治理前持续鼓胀，最大鼓胀量>160mm，换填治理后仍存在50～72mm的鼓胀变形。为彻底解决鼓胀问题，采用微型套管桩架空地上1层楼地面，总治理面积约1 807m2。微型套管桩长5m，内钢管直径250mm，厚8mm，外UPVC管公称直径400mm，桩端1m范围内浇筑C30细石混凝土，通过φ16栓钉控制内钢管与外UPVC管间距，如图1所示。桩顶设有型钢梁，其上为钢筋桁架楼承板架空层，架空层上部铺贴大理石，架空层与地基土间预留150mm空隙。

图1 微型套管桩示意

2 关键施工技术

1)采用逆作法施工工艺，首先进行微型套管桩入孔就位，然后预拼装型钢梁，再通过测量进行准确定位，最后浇筑桩内混凝土。本工程采用的逆作法施工工艺保证了微型套管桩桩位准确，并使型钢梁施工满足技术指标要求。

2)由于室内施工高度有限，且微型套管桩直径较小，人工成孔困难，为此，采用经技术改进的低空间小直径电动洛阳铲进行机械成孔，以满足施工要求，加快施工进度。

3)由于微型套管桩较长，且受室内施工高度限制，内钢管与外UPVC管无法分步垂直入孔，为此，采用同步倾斜下孔的安装方案，可使钢管与UPVC管相对位置关系满足要求，保证微型套管桩安装满足设计要求。

3 施工工艺流程

施工工艺流程：施工准备→测量放线→微型套管桩成孔与初步安装→型钢梁安装→微型套管桩、型钢梁校正→微型套管桩内混凝土浇筑→钢筋桁架楼承板铺设→栓钉焊接→边模板施工→分布钢筋布设与管线敷设→钢筋桁架楼承板混凝土浇筑→面层施工→检查验收。

4 施工要点

4.1 施工准备

1)进行钢结构图纸深化设计，在工厂加工型钢梁、钢筋桁架楼承板等。

2)转移施工区域原有设施，进行场地清理，完成公共大空间区域周边隔离封闭及架空作业面清理工作。

3)组织施工人员进场，对施工内容及周边环境等进行技术交底。

4)电动洛阳铲、电焊机、钢结构构件、UPVC管等进场，材料需验收合格。

4.2 测量放线

按施工方案将需治理的楼地面面层清除，达预定标高后初步整平场地，采用全站仪、水准仪、钢卷尺等进行测量放线。测量放线以原设计轴线为依据，现场参照装饰装修材料实际尺寸或相互距离等，与原结构位置进行对比，进行合理定位。

4.3 微型套管桩成孔与初步安装

1)在微型套管桩上部安装电动洛阳铲，支架根部所在地面须坚实稳定，安装过程中须注意保护既有吊顶、墙面等。

2)进行试成孔作业，搜集相关地基参数作为成孔依据，施工过程中注意积累经验，以便为后续大面积施工提供技术支撑。

3)按机械成孔工艺进行钻孔作业，当孔深达设计要求后进行清底，对桩孔垂直度、直径进行检查验收，并对小偏差部位进行人工修整。

4)在孔顶1m范围内人工开挖斜向沟槽(见图2)，沟槽宽度与微型套管桩直径相同，人工修整至平滑顺直，并进行二次清孔。

图2 斜向沟槽剖面

5)将钢管套入UPVC管，利用电动葫芦将微型套管桩沿溜槽整体置入桩孔，并进行初步校正。

6)按设计及有关规范要求，在原框架结构基础梁设计点位上钻孔植入螺栓。待胶粘剂固化至一定强度后，安装H型钢短柱，复核垂直度及设计标高，达到设计要求后紧固螺栓进行固定，为系统校正提供条件。

4.4 型钢梁安装

按先主梁后次梁、先大梁后小梁的原则进行型钢梁安装，型钢梁运至作业面后，将其置于2根微型套管桩之间，梁端通过螺栓固定在微型套管桩桩端。

4.5 微型套管桩、型钢梁校正

当框架结构单元区间内微型套管桩、型钢梁、H型钢短柱等初步安装完成后，对轴线、标高进行全面复核校正，通过电动葫芦调整标高，达到设计要求后利用钢管支架临时固定，并终拧全部螺栓。

4.6 微型套管桩内混凝土浇筑

1)按设计要求分层分次浇筑微型套管桩内混凝土，初次浇筑量根据孔底标高与桩底封板标高计算确定(考虑充盈系数)。采用ZN25型小直径振捣器进行混凝土振捣，每根微型套管桩设置4个振捣点，每个振捣点振捣15s，确保桩端振捣密实。

2)浇筑微型套管桩周边部位混凝土，同样采用ZN25型小直径振捣器进行混凝土振捣。

应在各框架结构单元区间微型套管桩混凝土浇筑完成后，立即对微型套管桩、型钢梁轴线与标高进行复核校正，并按校正后标高调整固定钢管支架。

4.7 钢筋桁架楼承板铺设

1)微型套管桩内混凝土强度达1.2MPa后，对桩周溜槽进行回填，确保场地平整，为钢筋桁架楼承板安装提供作业面。

2)当微型套管桩内混凝土强度达75%时，拆除型钢梁钢管支架，按设计要求对型钢梁连接板进行涂饰，经检查验收合格后，将按设计位置进行编号的钢筋桁架楼承板转运至作业面。

3)按堆放次序及施工顺序铺设钢筋桁架楼承板，铺设质量按有关规范要求进行控制。

4.8 栓钉焊接

钢筋桁架楼承板铺设前放线出栓钉准确位置，铺设完成后在型钢梁上及时焊接栓钉。焊接前检查焊机各项性能，并通过试焊确定焊接参数。对于外观质量检查合格的栓钉，应按有关规范要求进行弯曲试验，并检查焊接部位是否出现裂缝。

4.9 边模板施工

1)边模板施工前须仔细阅读图纸，根据边模板与既有墙面的距离等确定模板型号及搭接长度。

2)边模板安装时紧贴型钢梁表面，每隔300mm点焊25mm长、2mm高焊缝。所有边模板均按图纸要求安装完成后方可进行钢筋桁架楼承板安装。

3)预留洞口模板拉线校直，调整完成后利用一端与栓钉点焊、一端与边模板点焊的钢筋固定边模板。

4.10 分布钢筋布设与管线敷设

1)按设计要求安装钢筋桁架楼承板下部附加分布钢筋，安装完成后在分布钢筋上铺设预埋地面指示灯等。

2)地面指示灯等铺设完成后，按设计要求设置框架柱周边附加受力钢筋、支座连接分布钢筋及负弯矩筋，支座连接分布钢筋应与钢筋桁架楼承板钢筋进行绑扎连接。

3)按设计要求在钢筋桁架楼承板预留洞口周边安装加强筋(设置在钢筋桁架楼承板面筋下方)，待钢筋桁架楼承板混凝土达到设计强度后，切断钢筋桁架楼承板钢筋及钢板。

4.11 钢筋桁架楼承板混凝土浇筑

钢筋桁架楼承板经隐蔽验收合格后开始浇筑混凝土，采用插入式振捣器将混凝土振捣密实，并将混凝土表面抹压平整。混凝土浇筑完成12h后及时进行洒水养护，确保混凝土表面湿润，养护时间≥14d。搭设施工运输通道，通道支座置于型钢梁或微型套管桩顶端。卸料时分散进行，尽量减少对模板的冲击。

4.12 面层施工

按原设计面层施工工艺、设计做法、材质等恢复面层，也可按新建工程设计要求施工。

4.13 检查验收

面层施工完成后，将表面清理干净，按楼地面验收标准进行验收。

5 施工质量控制

5.1 控制依据

依据GB 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》、GB 50661—2011《钢结构焊接规范》、GB/T 12467.1—2009《金属材料熔焊质量要求 第1部分：质量要求相应等级的选择准则》、GB/T 12467.2—2009《金属材料熔焊质量要求 第2部分：完整质量要求》、GB/T 12467.3—2009《金属材料熔焊质量要求 第3部分：一般质量要求》、GB/T 12467.4—2009《金属材料熔焊质量要求 第4部分：基本质量要求》、GB/T 12467.5—2009《金属材料熔焊质量要求 第5部分：满足质量要求应依据的标准文件》、GB 50202—2018《建筑地基基础工程施工质量验收标准》、GB 50209—2010《建筑地面工程施工质量验收规范》等的规定，严格控制施工质量。

5.2 控制措施

1)构件及材料进场后，须检查产品合格证和质量保证书，并严格按有关规范要求进行验收，验收及复测合格后方可用于施工。

2)对桩孔垂直度、直径进行检查验收，并对小偏差部位进行人工修整。严格控制电动洛阳铲成孔质量及人工开挖斜向沟槽后的清底作业质量，为保证清底作业彻底有效，清底完成后采用灰土挤密桩施工常用的重锤进行二次夯实。

3)内钢管与外UPVC管同步倾斜下孔后，在对垂直度进行初步调整的同时，严格按设计要求调整钢管与UPVC管的相对位置。

4)微型套管桩、型钢梁等均采用预安装、终安装的阶段性安装方案，确保骨架体系设计与功能满足要求。

5)微型套管桩内混凝土浇筑是本工程逆作法施工的质量控制要点，因此采用细石混凝土进行分层浇筑。严格控制混凝土浇筑量、振捣时间等，以保证微型套管桩桩端混凝土振捣密实。

6)各框架结构单元区间微型套管桩混凝土浇筑完成后，立即对微型套管桩、型钢梁轴线与标高进行复核校正，确保标高满足设计要求。

7)土方开挖标高偏差控制为20mm，微型套管桩成孔直径偏差控制为50mm、垂直度偏差控制为10mm，钢筋桁架楼承板平整度控制为5mm，钢筋网格间距偏差控制为5mm，混凝土表面平整度控制为5mm。

6 结语

以兰州新区某公共建筑工程为依托，根据该地区土层特性，将原地面更换为微型套管桩架空地面，即将微型套管桩作为支撑，在桩顶设置纵横向型钢梁，并利用钢筋桁架楼承板作为地面基层，使地基土与地面结构层脱离架空。针对传统施工工艺局限性，结合工程实际情况，创新性地采用逆作法施工工艺，保证了微型套管桩桩位准确，型钢梁施工满足技术指标要求。针对室内施工高度有限、微型套管桩直径较小、人工成孔困难的问题，通过采用经技术改进的低空间小直径电动洛阳铲进行机械成孔加以解决。针对内钢管与外UPVC管无法分步垂直入孔的问题，采用同步倾斜下孔的安装方案加以解决，使钢管与UPVC管相对位置关系满足要求，进而保证微型套管桩安装满足设计要求。

通过施工技术优化与创新，治理后的地面平整度未发生变化，取得良好治理效果，为盐渍化湿陷性黄土地区地面盐胀治理提供参考，同时对于新建建筑地面工程施工具有借鉴意义。