才振岭 曲进

摘要：本文介绍了微型桩的受力机理及其适用范围，指出微型桩有施工场地小、沉降量小、承载力高、施工噪声小等优点。详尽介绍了微型桩的一般构造和施工工艺，并对国内外微型桩的研究现状进行了总结。

关键词：微型桩；施工工艺；研究现状

Abstract: This paper describes the mechanism and scope of the micro-pile force, pointed out that the micro-pile construction site is small, a small settlement, high capacity, construction noise, etc. Detailed descriptions of the general construction and construction technology of the micro-pile, research status and micro-pile at home and abroad are summarized.Key words: micro piles; construction technology; Research

中图分类号：TU473.1文献标识码： A 文章编号：

前 言

微型桩(Micropile)一般指桩径小于300mm，长细比大于30的小直径桩型[1]。在20世纪50年代由意大利的F.Lizzi提出，并由Fondedile公司首先开发利用。微型桩最初应用于加固在二次世界大战中受到破坏的历史性建筑。微型桩第一个工程应用实例是Lizzi用桩径100mm，桩长13m的微型桩对那不勒斯A.Angiiulli学校建筑的加固。1962年，微型桩技术被Fondedile公司引入到德国、英国等其他国家。

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[2]。微型桩主要优点有：施工场地小；沉降量小；能够较好的适用于软土地区；承载力高；施工引起的附加应力小；施工噪声和引起的震动小；适用于各种不同的土质条件；传力明确[3~7]。

50多年来微型桩在设计理论、应用范围、施工工艺、构造形式等方面有了长足的发展。如今这项技术已经不仅仅局限于基础加固，现被广泛应用于增层改造、房屋加固、建筑物纠偏、建筑物加固防震、地基加固、基础托换、边坡加固等工程中[8]。

2微型桩构造与施工工艺

2.1 微型桩构造

经各国工程界的不懈努力，微型桩的种类逐渐增加，但其基本构造大体相同。典型的微型桩构造主要由钢套管、加筋、注浆体及附属件（如：定位支架）组成（见图1）。

美国及一些欧洲国家已研制出微型桩专用构件，并制定了相应的标准。这些构件不仅提高了微型桩的施工工艺并且其可靠性也有了明显提升，其中比较典型的是由威廉姆斯工程公司生产的微型桩构件，现介绍如下[3]：

(1)加筋：国外生产的加筋采用标准化全螺纹圆钢或钢管。此类型加筋能够保证和注浆体的粘结力。

图1 微型桩的构造

(2)六角螺帽：螺帽（见图2）的作用是固定桩顶的传力板，保证桩顶荷载传至桩身[3]。

(3)桩顶传力板：传力板（见图2）的作用是将桩顶荷载有效传至桩身。有时为了提高桩顶部分局部承压能力，在桩顶部分设置螺旋筋加强。

图2六角螺帽和桩顶传力板

(4)钢套管：钢套管的作用除了钻进时跟进护壁外，有时也作为微型桩结构的一部分。类似于加筋，为方便在场地受限地段施工，钢套管分成节段，通过螺纹联接。

(5)加筋定位器：为保证加筋精确的定位在桩孔中，采用定位器来定位（见图3）。微型桩如用于喀斯特地区，注浆前要在探明的空穴部分用PVC套管密封。

图3 加筋定位器

2.2 微型桩的施工工艺

微型桩的施工一般按以下工序进行：成孔~清孔~安放钢管（或工字钢）~注浆成桩。

(1)成孔：一般采用地质钻成孔，视工程及地质条件可采用干成孔或泥浆护壁循环成孔；

(2)清孔：若采用泥浆护壁循环成孔，则成孔后应进行水冲清孔；

(3)安放钢管：清孔后应及时安放钢管，在建筑物改造或基础托换工程中，由于受建筑物层高的限制，钢管通常分几节制作，安放时再进行焊接或采用钢套管连接；

(4)注浆：通常采用二次灌浆，所灌材料一般为净水泥浆。第一步：先向孔内抛粒径为15~30mm的小石子，然后静力向孔内注入水泥砂浆或净水泥浆。第二步：待水泥砂浆初凝后进行二次注浆，向孔内压力注水泥浆（注浆压力一般为2~3Mpa）。为保证注浆质量，水泥净浆和水泥砂浆均应掺入一定数量的高效减水剂。

3国外研究现状

芳特台尔公司(Fondedile)应用微型桩初期，受到施工技术限制，微型桩直径一般为100 mm，设计承载力为400 kN(Bruce et al.1995b)，主要应用于古建筑的地基加固及托换工程。第一个工程实例是那不勒斯A.Angiiulli学校建筑加固，Lizzi采用的微型桩桩径为100 mm，桩长13 m，钻孔注浆成桩，注浆体为粗砂、水泥和水。其后在意大利罗马S．Andrea delle Fratte教堂的加固、意大利Venice的Burano钟楼止倾、意大利Naples市政府办公楼的加层基础加固等，均取得很好的效果[1]。

微型桩在火山灰和砂土中进行的第一次试桩试验和随后在多种土质中进行的现场试验中表现出优异的承载力，使其开始欧洲得到迅速发展[2]。1962年，芳特台尔公司(Fondedile)将微型桩应用在英国古建筑基础加固。同一时期，德国也开始在地铁施工中应用微型桩(Bruce et al.1995b)。在西班牙，微型桩被用于水蚀性石灰溶岩地区做为建筑物基础，也取得了很好技术经济效果。在南非的湿陷性土层中，1985年成功运用微型桩处理了房屋基础托换工程。同时随着地铁交通发展和城市建设地下工程增加，对原有建筑的影响和深度加大，微型桩在地基加固和托换工程及地下隧道开挖中得到更广泛的应用。

微型桩最早在美国的应用始于1973年，当时芳特台尔公司(Fondedile)进行了微型桩工程的施工。然而这项技术在最初的几年里受到了质疑，直到1987年才开始迅速得到承认和应用。在美国，由于环境问题、施工上的限制和成本等原因，微型桩主要应用于结构物抗震加固。1993年开始，Bruce等人在美国联邦公路管理委员会(FHWA)的资助下在西北大学国家岩土试验基地(NGES)进行微桩试验。HO(1997)等人对不同倾角和不同排数的微型桩进行了模型试验。Thompson(2001)等人对三根不同桩长的微型桩进行了现场抗压和抗拔荷载试验，对微型桩的承载能力特性进行了研究。

到目前为止，微型桩共应用在3000多个工程项目当中。如今，微型桩被国外工程界普遍接受并被认为是有价值的桩型，特别是在基础加固和加强方面(Bruce1994)，但对微型桩的研究却仍偏少。

4 国内研究现状

1981年微型樁在我国最早应用于苏州虎丘塔的地基托换加固，引起了国内学术界的广泛重视。

1983年又在上海新卫机器厂进行了试验研究。

1985年在上海东湖宾馆加层工程采用微型桩，又在上海外滩天文台以及地铁穿越建筑物下面的托换工程中相继使用并得到推广。

1992年在济南铁路客栈既有候车室室内增层工程中，由于增层使得原柱的内力增大，原来的地基基础承载力亦不能满足要求。采用微型桩对原基础进行托换处理，整个工程共用154根微型桩对原地基基础进行了托换，满足了上部结构的要求。

1993年许明华成功的采用微型桩加固了在宁波港务局码头的钢管桩基础，消除了撞断深度处基岩面坡度较陡可能引起的桩基础不稳定及滑动的潜在危险。

1999年唐冬初在某工业厂房基础不均匀沉降处理中，采用微型桩对原有柱下独基进行托换，施工完毕基础未继续沉降。

2008年天津市某污水处理厂采用微型桩作用抗拔桩解决了二沉池的抗浮问题。

5 结语

本文对微型桩的受力机理及其适用范围进行了详尽的介绍，对微型桩的优点进行总结，并对微型桩的一般构造和施工工艺进行了系统的归纳。针对国内外微型桩的研究现状、工程实例进行了总结分析，本文以期为劲性微型桩的设计施工提供参考依据。

参考文献

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。