陈英杰

摘 要：型钢微型桩是在微型桩和水泥灌注桩与钢板桩的基础上发展出来的新型桩基施工桩。本文主要就型钢微型桩施工工艺流程和质量控制要点进行研究，为型钢微型桩施工提供参考。

关键词：型钢微型桩；施工工艺；质量控制

Abstract： Type steel mini pile is kind of new pile foundation construction pile， which is developed from mini pile and cement cast-in-place pile and steel sheet pile. This paper detailed discusses type steel mini pile construction technological process and key points of quality control， which offers a reference for type steel mini pile construction.

Key words： type steel mini pile； technological process； quality control

CLC Number： TU473.1 Document code： B

1 前言

型钢微型桩是在微型桩和水泥灌注桩与钢板桩的基础上发展而来的，是一种新型的桩基类施工工艺桩体。型钢微型桩采用普通地质钻机先钻孔至持力层一定深度，然后放置型钢与注浆管至桩孔底部，进行一次注浆，再在桩孔内填充碎石骨料，最后在型钢底部进行二次压力灌注水泥浆，使水泥浆充盈于桩孔内，以形成水泥型钢微型桩体。

型钢微型桩相比直径过大的混凝土灌注桩更体现经济价值，具有承载力较高、施工场地狭小、对土层适应性强、布置形式灵活、对周边地形环境破坏程度小，施工噪声小等特点。主要应用于地下管网密集，电力、燃气管线繁杂等复杂地形条件下的基坑支护、旧房加固与改造、古建加固纠偏、防洪堤坝加固、边坡加固等工程中。

2 关键技术形成机理

型钢微型桩系通过普通地质钻机在地基中先成孔，再在孔中下入设计所要求的型钢和注浆用的注浆管，经一次注浆清孔后在孔中投入一定规格的石料，再用水泥浆液替代出桩孔中的水进行二次压力注浆所形成的同径或异径的桩。

由于型钢微型桩桩体的变形模量远远大于桩间土的变形模量，这样当水泥土型钢微型桩与周围土体共同承担上部基底应力时，基底应力会向水泥土型钢微型桩桩体集中，静载荷试验资料表明，仅占承压板面积约10%的微型桩承担了总荷载的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%。因此，型钢微型桩降低了基底下一定深度范围内土层中的附加应力，从而也就减小了持力层内可能产生的大量压缩变形。此外，水泥土型钢微型桩对桩间土也能起侧向约束作用，限制桩间土的侧向位移。对于一定的基底应力而言，水泥土型钢微型桩承担的基底应力份额大了，其桩间土所承担的基底应力份额自然减小。这样一来，地基土的承载力也随之得以提高了。

3 技术特点

型鋼微型桩采用压力注浆，桩与桩周土能够紧密结合，桩端下虚土及持力层被胶结加固，压力注浆能够明显提高桩周土的力学性能、增加单桩承载力。相比传统灌注桩，主要突出特点有：

（1）所需施工场地较小，一般平面尺寸为0.6m×1.8m，净空高度为2.1～2.7m即可施工；

（2）施工时噪音和振动小，施工也较方便；

（3）压力注浆使微型桩与地基土紧密结合，桩和墙身连接成一体；

（4）施工时桩孔孔径小，因而对基础和地基土几乎都不产生附加应力，施工时对原有基础影响小；也不干扰建筑物的正常使用；

（5）能穿透各种障碍物，适用于各种不同的土质条件；

（6）桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。

鉴于以上特点，型钢微型桩能够较好的适用于软土地区，并适用于各种不同的土质条件，能够广泛应用于基坑支护、旧房加固与改造、古建加固纠偏、防洪堤坝加固、边坡加固等工程。

4 工艺原理

4.1 型钢微型桩的形成

型钢微型桩质通过一定的方法或手段在地基中先成孔，再在孔中下入设计所要求的型钢和注浆用的注浆管，经初次注浆后，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Φ为90～300 mm 的同径或异径的桩。

4.2 静力压浆成桩

型钢微型桩的施工工艺，在最后成桩前要进行静力压浆，并进行稳压工作，这样原来桩壁与周围土层接触不好的地方就会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，粘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，从而提高了注浆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空隙中，使密度增大，地基土的承载力提高。这对于人工填土和砂性土尤为明显。根据我们对已有工程的实践资料分析后认为，经注浆微型桩处理后的地基桩间土的强度一般会提高10%～30%。

5 施工流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

施工准备——钻机就位——成孔——型钢、注浆管制作安装——水泥浆制备——初次注浆——填灌碎石——二次注浆成桩——拔注浆管、位移。

5.2 施工操作要点

根据桩基技术规范1，施工过程具体控制以下几点：

5.2.1 材料与机械设备准备

检查钻机与注浆的各种施工机械及其配套设备，重点检查钻机是否能够正常工作，钻杆是否齐全，钻头的尺寸是否符合设计要求，注浆泵是否工作正常，流量计、压力表是否显示正常。备齐水泥、砂、石以及型钢等材料，作好施工前的准备工作。钻孔准备工作主要有测量放样、整理场地、布设便道、制作埋设护筒、设置泥浆池和供水池等。护筒埋设用挖埋法，其顶面高出地面10cm，防止钻具碰压坏孔口。

5.2.2 编制施工方案

开工前，编制专项施工方案并报总监理工程师等相关部门的审批，待修改完善审批后予以实施。

5.2.3 测量放线

根据方案确定的桩位线，用小木桩或其它明显材料测放标明具体的桩点，并编号作为施工记录的原始资料。

定位和校正垂直度：桩位偏差应控制在20mm以内，直桩的垂直度偏差应不超过1%，斜桩的倾斜度应按照设计要求作相应的调整。

5.2.4 成孔

采用地址钻机成孔。钻孔时可采用泥浆护壁或清水护壁，下套管成孔。

钻孔到设计标高后清孔，直至孔口泛水为止；钻机经改造后，桩孔距建筑物墙（桩）边最近可为350mm，必要时也可采用斜孔。

5.2.5 吊放型钢

分步吊放型钢，按照设计要求固定型钢，避免施工扰动移位。施工时应尽量缩短吊放和焊接时间。

5.2.6 初次注浆

清孔至孔口冒出的水中不含泥砂时（注浆前不能中止清孔），方可开始注浆。初次注浆时注浆泵正常工作压力控制在0.3MPa左右。注浆时，注浆液应均匀上冒，直至灌满，孔口冒出浓浆，压浆才告结束；注浆完毕，立即拔初次注浆管，每拔2m补注1次，直至拔出为止。注浆应连续进行，不得中断，如发生堵管，应及时采取适当处理措施。

5.2.7 填灌碎石

碎石用水冲洗后，计算填放，填入量应不小于计算体积的（0.8-0.9）倍，碎石粒径一般为10-25mm。在填灌过程中应始终用注浆管注水清孔。

5.2.8 二次注浆

宜采用能兼注水泥浆和砂浆的注浆泵，工作压力应不小于1.5Mpa，二次注浆。注浆时应控制压力，使浆液均匀上冒，直至翻出孔口为止。

施工时应防止出现穿孔和浆液沿砂层大量流失的现象，微型桩的额定注浆量应不超过按桩身体积计算的三倍，当注浆量达到额定注浆量是应停止注浆。可采用跳孔施工、间歇施工和增加速凝剂掺量等措施来防止上述现象。

5.2.9 拔注浆管、位移

拔管后按质检要求在顶部取砼制成试块，然后填补桩顶砼至设计标高。

6 质量控制

根据地基基础工程施工质量验收规范2，施工质量控制主要以下几点。

6.1 成孔要求

成孔前为保证桩的垂直度，需用水准仪前后、左右调整好钻机的平整度，为控制桩位偏差，成空前先选用仪器精确定出桩位，每隔桩位用竹签绑上红塑料袋做好标记打入地下进行定位，开钻时钻头中心对准竹签头中心方可开钻。为保证桩径开钻前需测量钻头此存，发现直径不够时立即更换或补焊钻头，直到达到要求方可开钻，钻机每进尺累计达到100m之后测量钻头一次。成孔深度达到设计标高后应用钻机自带水泵进行循环清孔，直到反出泥浆不含有泥砂为止。并做好相应的施工记录。

6.2 水泥浆浆液配置要求

水泥浆严格按照0.5：1的比例配置，配置时水泥以每袋50公斤计算，水的用量在水箱内画上刻度线，水泥浆在搅拌桶内至少搅拌3分钟才可已放入二级搅拌池，二级搅拌池边搅拌边注浆，以确保搅拌均匀。如果因设备出故障或其他原因致使浆液搅拌时间超过1.0小时，为了不影响桩身质量应将浆液废弃。

6.3 施工检查

施工过程中对每个施工班组及时进行检查，检查重点是桩长、水灰比、水泥用量等。桩长可直接量钻杆或钢筋笼长度；水灰比可直接用比重计现场检测；每完成10根桩以后要及时核实水泥实际用量，如果以上项目不符合设计要求应及时调整，并对已施工的桩进行补浆。

6.4 确保桩身的质量措施

（1）骨料采用粒径15～30mm的碎石料，碎石应坚硬.洁净，含泥量应<2%；

（2）確保注浆管的孔内深度，注浆管下端管口距离钻孔底部不大于200mm；

（3）可采用跳孔施工.间歇施工或增加速凝剂等措施来防止出现穿孔和浆液沿砂层大量流失的现象。

7 型钢微型桩工程应用实例

7.1 工程概况

某易涝点整治项目，项目所在地位于环观南路与大和路交界处，周围交通干道发达，交通条件便利，地下管线错综复杂，交通疏解难度较大。易涝路段长约300m，环观南路东西走向，大和路南北走向，交汇处地势较低，地面高程约为43.20m，四侧地势高，水流汇至交汇处，东北侧汇水较大。地势低洼，环观南路两侧排水涵尺寸不够，道路四面汇水未能全部收集进现状雨水系统，沿着道路坡面汇聚该处导致。

7.2 工程布置

沿着环观南路北侧现有排水渠新建1.5mx（0.6～2.6）雨水涵468m，拆除现状浆砌石排水（1.8mx0.6m）长468m，砖砌平箅式双箅雨水口10m布置一个，共46个。主要建筑物包括排水涵、雨水口和排水管。

7.3 地基处理

根据地质钻孔揭露，工程处地面以下层厚为0.70～2.40m，平均1.65m，为素填土层；其下层厚为1.20～2.10m，平均1.85m，层顶标高为41.12～47.39m，平均43.64m，为含有机质粘土；层厚为3.80～4.40m，平均4.18m，层顶标高为39.02～45.59m，平均41.79m，为中粗砂层。本设计基坑平均深度为1.85m，基坑底高程40.62～51.59m；基坑两侧采用微型桩桩径200、间距300，进行支护。

7.4 微型桩设计与施工

雨水暗涵基坑两侧采用微型桩桩径φ200、间距300，进行永久性支护，桩内埋设[10槽钢，灌浆水灰比不大于0.35，塌落度控制在180～220之间，灌浆导管采用内径30，管底口采用黑胶布封住，随槽钢一直放入孔中。在孔中抛入清洗干净的小石子，粒径15～30，灌水泥浆成桩。微型桩砼等级为C25，加早强剂。

整个施工过程按照上述型钢微型桩施工流程及质量控制要求进行，施工过程顺利（见图1）。

（1）钻孔机就位 （2）钻孔

（3）细石填充 （4）加压注浆

图1 型钢微型桩施工

7.5 技术应用情况及效果

本易涝点整治项目工程开工至今，整个基坑支护一直处于比较稳定的状态，目前工程主体结构已施工完毕。基坑施工期间连降大雨，本工程的基坑经历了最严峻的考验，在本次基坑支护的微型桩地段，没有出现任何不良状况，充分保证了周边建筑物的结构安全，同时也保证了整个工程的顺利进行，获得了相关部门的高度肯定，创造了很好的社会效益和经济效益。

8 结论与展望

型钢微型桩相比传统混凝土灌注桩更具广阔前景，特别是对地理条件复杂的工程，微型桩基础施工机械轻便、施工便利的特点将更具优势，因此在复杂环境中具有较大的应用前景。作为大型基础性建设项目，微型桩的施工质量接影响到工程整体的施工质量，必须严格按照施工规范进行施工，保证其施工质量水平，从而提升工程整体质量。

参考文献：

[1] JGJ 94-2008. 建筑桩基技术规范[S].

[2] GB 50202-2002. 建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].