微型钢管桩基础趣墨自§设计与麓Ｚ 一王慧英曹稹徐锦涛 １．工程概况 佛山烟草仓库工程为现浇砼结构，原设计高架仓库净高 为１ ５米。现低架仓主体结构已施工完毕，高架仓框架也已 施工完毕，屋面的钢筋施工完毕，砼尚未浇捣，因高架仓的 使用功能变化，业主拟将高架仓的净空调整到２２米。高架 仓的功能调整后，根据该楼房现设计单位的结构计算复核， 发现高架仓的净高调到２２米后，该楼房的结构构件会有如 下三个方面出现构件的刚度和强度不能满足要求： １．１ Ｅ轴和Ｇ轴上的原基础钻孔灌注桩承载力不足。 １．２ Ｅ轴和Ｇ轴上大部分的柱截面不能满足层间位移控 制要求，个别的柱子配筋不足。 １．３一层梁、三层梁及低架仓的屋面有局部的梁面配筋 不足。本文主要论述基础加固处理方法。 图１佛山烟草仓库 ２．工程地质情况 １层，粉土夹粉质粘土，粉土为可塑状态，１．０以上为 素填土，厚度为２．４ｍ；２层为粉土，局部夹粉质粘土或淤 泥薄层，厚度为２．６ｍ；３层为粉土夹粉质粘土，该层土质 不均匀，软塑可塑，局部流塑状态，与粉土呈层状分布，厚 度为２．５ｍ；３－１层为淤泥质粘土，０．８ｍ；３－２层为粉土夹 粉质粘土，软塑可塑，局部流塑状态，与粉土呈层状分布， 厚度为１．４ｍ；４层为粉土，场区南部缺失，厚度为１．４ｒｎ； ５层为粉质粘土，中夹粉土或粘土薄层，软塑可塑，局部流 塑状态，厚度为１．１ｍ；６层位粉土，厚度为Ｏ．７ｍ；７层位 粉质粘土，中下部含少量姜石，厚度为２，１ｍ；８层１立粉质 粘土。 ３．加固技术方案 根据现场情况，拟采用微型钢管桩加固方法对该楼房进 行加固处理，以确保高架仓提高后楼房的安全。计算分析表 明，采Ｅ轴和Ｇ轴上桩基承载力不足，故针对这部分基础 采用微型钢管桩进行加固处理。该桩型的施工工法是先采用 压缩空气带动 中锤锤击把自身开有注浆孔的钢管沉入到设 计的深度，然后在钢管内注水泥浆，水泥浆从预留的注浆孔 以渗透、劈裂及充填等方式渗入到周边的土体中，一方面通 过浆液的作用提高桩基周边的土体的力学性能，大大加强原 钻孔灌注桩的承载能力，另一方面注浆体和钢管形成注浆钢 管砼，使其桩身强度大大提高，同时由于注浆材料的渗入， 劈裂钢管周边的土层，形成了许多交错的树状浆脉，使钢管 桩本身的承载能力较一般的小直径树根桩高得多。该桩基因 桩径小，在施工的过程对原基础的影响很小，可以避免引起 原桩基在加固施工中的二次变形问题，是一种性价比较高的 桩型。 新加的钢管桩和包柱承台和原框架主连接，可以通过包 柱承台安全可靠地把柱的荷载传递到基础的持力层中心，这 样一来原基础通过该方法加固后，一方面原来的钻孔桩承载 力有较大的提高（一般可提高２０—３０％的承载力），另一方 面新加的注浆钢管桩又能承担一部分的荷载，因此能高效安 全的加固楼房基础，确保楼房安全。 ４．钢管桩的加圈设计 ４．１桩基础验算与加固原先灌注桩的单桩承载力特征值 为Ｒ ＝１３００ｋＮ根据布桩计算结果，对于（Ｇ）轴Ｘ（５）一 （１７）轴的桩基础，全为３桩承台，３桩承台的附加重量为 Ｇ＝８２１．８ｋＮ。因此根据改变使用功能后的底层柱内力图Ｄ＋Ｌ 内力组合值，（Ｅ）轴和（Ｇ）轴的桩基础需要补强。在补强 设计时，考虑新增加的附加荷载全部由新加桩基来承担。 ＾ｒ ｒ △＝Ｇ＋ 盟一１３００Ｘ３＝８２１．８十 一１３００×３ １．２５ １．２５ ＮＤ＋ 取（Ｇ）轴柱内力组合值较大值来设计与验算 （即柱（Ｇ）Ｘ（１７）柱），ＮＤ＋Ｌ＝４－４６．２ｋＮ。 ４．２新３０￣Ｐ－－］管桩的兄计算 基础加固采用 ８９ Ｘ ４的振动沉管注浆钢管桩，振动 沉管注浆钢管桩是采用振动工艺沉管，将钢管沉入土层中， 通过向钢管内注浆，使得桩周土体得到加固，从而提高土体 的各项参数，注浆后将在钢管桩端形成“灯泡”状注浆体， 从而大大提高钢管桩的承载力。 ４．２．１注浆钢管桩在本工程中主要是摩擦型桩，承载力 通过土体侧摩阻力来产生。其特征值根据地基基础规范来确 定： Ｒ ＝ 。 ＋ 。∑ｇ ‘ 根据土层信息，通过注浆工艺， 哿原有的软塑粉土或 粘土固化为可塑硬塑状土，使得每层土体的侧摩阻力值均能 得到提高。 根据ＺＫ３的土层信息，参照地基基础设计规范对桩侧 摩阻力的经验取值： ＪＲ ＝Ｕｐ Ｘ（３０×２．６＋３２ Ｘ ２．５＋１８Ｘ１．０＋３２ Ｘ１．４＋３５ Ｘ １．４＋３５Ｘ １．１＋３０．０Ｘ０．７＋３８Ｘ５．１＋４５Ｘ５）＝２０９ｋＮ。 值会依据土体和施工技术的不同而有所不同，还应在现场通 过静载试验来确定实际可用承载力特征值。本工程采用 ｏ．５一ｏ．８ 作为补强桩的承载力特征值，即采用： ＝１２Ｏ～１５０ｋＰａ。 ４．２．２桩身强度验算。 Ｎｏ＝ （１＋√ ＋０） 为钢管混凝土的套箍指 标，按照 ＝ 计算得出 其中 ］￣Ｍ２０ ２ １ ５× ｆｉ ９ ｚ一８ １ 砂浆抗压强度，则０ 故４－＃＝１．０５５９，所以：Ｎｏ＝（√ ＋ ＋１） Ａｃ＝１０ Ｘ ３．１４ Ｘ ８１ Ｘ ８１／４ Ｘ（１＋１．１１５＋１．０５５９）＝１６３．３（ｋＮ） 桩身强度满足要求。 ４．３钢管桩桩数设计 新加钢管桩的桩数ｎ Ａ／ 。对于（Ｅ）轴： ｎ Ａ／ ４７８．７６／１ ２０：３．９，取ｎ＝４。Ｎ－Ｔ－（Ｅ）轴× （４）轴：ｎ Ａ／Ｒａ：２．５，取ｎ＝３；对于（Ｅ）轴以外 的其他四桩承台基ｎ Ａ／ ：４７８．７６／１ ２０：３．８９，取 ｎ＝４ ５。钢管桩的施工 ５．１钢管桩施工 ５．１．１定位和校正垂直度：桩位平面允许偏差应小于 ２Ｏｍｍ，桩的垂直度偏差均应按设计要求不得大于１％。 ５．１．２成孔：采用地质钻机成孔，垂直钻孔可采用泥浆 护壁或清水护壁，在软弱土层时孔口附近下一段套管，钻孔 到设计标高后清孔，直至孔口泛清水为止。 ５．１．３吊放钢管和注浆管：分节吊放钢管，节间钢管采 用坡口焊缝连接，焊缝不但要满足强度要求，而且要保证上 下节的轴心线在同一直线上。 ５．１．４填灌碎石：碎石应用水冲洗后，计量填放，填入 量应不小于计算体积的０．９倍。粒径为２０～３Ｏｍｍ，在填 灌过程中应始终用注浆管注水清孔。 ５．１．５注浆：注浆材料采用水泥浆，水泥浆水灰比０．４～ ０．４５。最大工作压力应不小于１．５ＭＰａ，注浆压力为０．２一 Ｏ．５ＭＰａ，直到浆液从钢管内外均流出为止，拔出注浆管， 密封钢管口部，加压数分钟，直到水泥浆液从钢管外再次流 出为止，完成桩施工。 ５．１．６拔注浆管、移位：拔管后按质检要求在顶部取砼 制成试块，并立即在桩顶填充碎石并在１～２ｍ内补充注浆。 ５．２与承台的连接处理 由于该工程钢管桩的加固设计中仅考虑钢管桩承担独 立基础３０％～４０％的荷载，其加固实质为将原来的柱下独 基础改造为桩土共同工作的复合地基。为保证新旧基础的可 靠连接，确保柱荷载有效地传到钢管桩上，采取了以下几点 措施。 ５＿２＿１钢管桩伸出旧基础面处周边各向加长Ｌ＝Ｉ ５００ ｍｍ的①２２钢筋，通过 ２０钢筋与钢管桩焊接连接。 ５＿２＿２钢管桩桩顶加一３５０×３５０×２０的钢板与钢管桩 围焊。 ５＿２＿３每根钢管桩四周植４中２２钢筋，入旧承台长 Ｌ＝５００ｍｍ一６００ｍｍ，入新承台长Ｌ＝３５０ ｍｍ，顶部用３ ２２钢筋焊成钢筋网，且与钢管桩顶部钢板焊接。 ５＿２．４将旧基础的砼面凿毛，用钢丝刷刷干净后用Ｃ３０ 膨胀 哿植筋等连同钢管桩封闭，砼厚４００ ｍｍ，其中钢管 桩桩顶部钢板离新浇注的砼面的距离≥２００ ｍｍ，以确保新 承台不致发生冲切破坏。 ６．基础加固的检测 ６．１植筋的拉拔试验 该工程抽取了３根具有代表性的植筋进行了拉拔试验， ３根受检植筋在最大检测荷载１ ０Ｏ ｋＮ的作用下，均没有出 现极限抗拔力特征，说明受检植筋的极限拉拔力≥１ ００ ｋＮ。 ６．２钢管桩的静载试验 本工程所用桩为端承桩，根据市建委及质监站的要求， 随机抽取三根桩做荷载试验，三根桩的Ｑ—Ｓ曲线基本相同。 试验荷载最大加载到２５４ＫＮ时，总沉降量为１ １．３４ｍｍ， 卸载至零后，残余沉降量为８．４５ｍｍ，回弹２．８９ｍｍ，回弹 率２５．４８％，综合分析，该桩的竖向抗压承载力极限值大于 ２５４ＫＮ。 ７．结语 ’●本工程通过钢管桩对基础进行加固，控制了房屋沉降， 用微型钢管桩对基础进行加固，施工简便易行，质量容易控 制，值得大力推广。 （作者单位：王慧英，曹稹，广东建设职业技术学院 土木工程系；徐锦涛，广州台实防水补强有限公司）