微管桩在狭窄空间基坑边坡支护中的应用*

刘纪峰，卢明师，范英江

(1.三明学院建筑工程学院，福建三明365004;2.锦州建岩工程检测技术有限公司，辽宁锦州121013)

微型桩是一种直径介于100～300 mm的钻掘桩，桩体主要有压力灌注水泥浆或细石混凝土与加筋材料所组成，依据其受力需求，加筋可为钢筋、钢棒、钢管或型钢等［1］。微型桩可以是垂直或倾斜配置，成排或交叉网状配置，交叉网状配置的微型桩由于其桩群形如树根，故被称为树根状或网状树根桩。此桩法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基土上既有建筑的修复和增层、古建筑的整修、地下铁道的穿越等加固工程，由于其施工不需大型机械，尤其适用于场地狭窄作业条件下的地基加固。

1 工程概况

某小区工程为类别墅建筑群，建筑物均为4层，其中25#楼、26#楼间距为4.97～11.72 m，两栋楼设计室内地面标高分别为84.700 m和88.100 m，室外地面标高83.800～87.250 m;25#楼基底设计标高81.560 m。两栋楼楼均为筏板基础(图1)。在25#楼、26#楼东南角基础底部存在厚4 m左右的杂填土，基础施工中已将该楼基础底部的杂填土全部挖除，并已采用砂石垫层结合素土垫层法，按外放3 m宽度压实回填至基底设计标高。由于总图修改次数较多，将25#楼的室内设计标高误标为87.7 m，在26#楼主体完成至3层、25#楼筏板基础浇筑完成后才发现25#楼的总图标注错误，因此，需将25#楼浇筑好的筏板基础挖除，再向下挖3.1 m重新施工，由于25#楼、26#楼间距较小，不满足25#楼基坑边坡开挖放坡要求，故而需采取措施以加固25#楼、26#楼间土体，约束加固东侧26#楼地基土，使其免受25#楼基槽开挖影响(25#楼基础底面较26#楼基础底面低3.70 m)，同时使25#楼基槽顺利开挖［2-3］。综合考虑拟处理地段工程地质、水文地质、各种作用、边坡高度、邻近建筑物、环境条件、施工条件和工期等因素的影响，以及满足因地制宜、合理设计、安全使用、技术先进、经济合理、确保质量的要求，经与参建各方商讨，确定采用微管桩结合压密注浆方案，对25#楼、26#楼中间部位约2 m宽地基土进行加固处理。

根据该场地岩土工程勘察报告，结合本工程25#楼、26#楼地基验槽情况，场地15 m深度内地层情况如下：

第①2层()：杂填土，杂色，稍湿，松散～稍密。成分以粉土为主，含较多碎砖等建筑垃圾。层底标高79.56～81.93 m，层厚2.7～4.4 m，平均厚度3.87 m。

图125 #楼、26#楼总平面布置图

场地15 m深度内地基土的主要物理力学性质指标见表1。

表1 各层土直剪抗剪强度指标(Cq、φq值)统计表

2 微型桩、注浆加固方案设计

2.1 微型桩(注浆孔)孔距、孔径、孔深

自26#楼西侧轴线以西1.0～3.0 m宽度内布置3排微型桩，梅花形布设。微型桩桩孔直径120 mm内插钢管直径50 mm，壁厚3 mm，内插钢管底部0.5～2.5 m制成间距0.4 m的花管，以便同时利用内插钢管作为注浆管。桩孔间距，南北向1 000 mm，东西向600 mm。微型桩桩孔深度10.0 m，见图2、图3。

2.2 填砾、注浆材料及浆液配合比设计

填砾材料：微型桩内插管与孔壁之间环状间隙填入适度级配的砂石，砂率可取0.2～0.4，要求碎石直径为5～10 mm，砂可采用中粗砂，含泥量不得大于5%，碎石最大粒径不得大于12 mm。

注浆材料：普通硅酸盐水泥和少量速凝剂，浆液为水泥浆加1%～2%的速凝剂，模数为2.5～3.3。水灰比：第一轮注浆水灰比为1.1;第二轮注浆水灰比为0.9;第三轮注浆水灰比为0.7。

2.3 注浆量

水泥用量按平均水灰比0.90计算，根据勘察报告，压实回填素填土、压实回填级配砂石、粉土、细砂、粉质粘土的孔隙比为(0.850×2+1.250×2+0.949×2+1.150×2+0.934×2)/(2+2+2+2+2)=1.027。孔隙率为1.027/(1+1.027)=0.507。

图2 微管桩及注浆处理平面布置图

图3 微管桩成桩结构示意图

式中：Q为每m注浆量(L/m);v为加固土体积(m3);n为土的孔隙率;β为浆液填充系数，本加固地段综合值取0.75;α为浆液损耗系数，一般取1.15～1.30。

浆液注入率为37.2%。水泥用量t=320 kg/m。

2.4 注浆压力

本工程注浆以控制注浆量为主，注浆压力只作为参考。注浆压力以水泥浆液能顺利注入为原则，在注入率大于10 L/min的情况下，尽可能采用较小的注浆压力，减小地面冒浆的可能性。因此，注浆压力可按0.5～2.0 MPa控制。

2.5 单孔注浆处理范围

注浆处理，单孔平面上浆液有效扩散半径平均0.6 m，深度方向为现有自然地面下10～11 m。

2.6 参数试配

平整场地、清除建筑垃圾、疏干地表水及场地合理布置。工艺试注浆，以标定各项施工技术参数，其中包括：注浆压力、注浆量、灰浆水灰比、水泥浆经运输浆泵管到达喷浆口时间等。

2.7 边坡稳定性验算

按照现有的场地环境条件、地质条件、边界条件、拟定的边坡加固支护条件，根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)等，采用理正深基坑支护软件F-SPW4.3版进行边坡稳定性计算，抗滑移安全系数为2.642(大于1.3)，抗倾覆安全系数为1.975(大于1.6)，均满足《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第6.6.5条要求。此外由该计算结果可知，在拟定的支护加固条件下经计算，其抗隆起安全系数按照Prandtl法计算值为6.274，按照Terzaghi法计算值为7.691，基底隆起量计算值趋于0，说明其抗隆起安全系数也满足设计要求。支护结构截面验算按弹性支点法计算，其截面抗压强度、截面抗拉强度值也满足设计要求。

2.8 变形监测

根据《建筑变形测量规程》(JGJ/T8-97)，结合类似工程施工经验，在26#楼西侧横墙与前后侧纵墙相交部位(即26#楼西侧墙体两墙角)底层1.5 m、3.5 m高度分别设置1个垂直位移观测点、1个水平位移观测点。待25#楼基槽开挖时，在其东侧南角、中间、北角基坑侧壁顶部以下0.5～1.0 m深度设置1个垂直位移观测点、1个水平位移观测点。按规范要求对其变形监测，实行信息化动态施工。

按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)第7章有关规定，确定本基坑为二级基坑，以此确定围护结构墙顶位移监控值为60 mm，围护结构墙体最大位移监控值为80 mm，地面沉降最大位移监控值为60 mm，根据《基坑土钉支护技术规程》(CECS96：97)对支护体位移监控值一般为基坑开挖深度的3‰，以此确定本基坑最大水平位移监控值为11.1 mm。另根据《基坑工程手册》等有关文献对土钉墙支护体位移速率也有一定限制，一般为2～3 mm/d。对于26#楼的变形监测，以满足《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.3.4条规定的建筑物地基变形允许值为标准。

3 结语

本工程出现的问题，使得常用的施工方法在现场的狭窄空间无法使用，考虑到拟处理地段工程地质、水文地质、各种作用、边坡高度、邻近建筑物、环境条件、施工条件和工期等因素的影响，以及满足因地制宜、合理设计、安全使用、技术先进、经济合理、确保质量的要求，采用微管桩结合压密注浆方案对施工要点进行了说明。工程应用效果表明，微观桩狭窄空间基坑边坡支护能起到较好的作用。

［1］王丽丽，石开明.注浆微型桩及其复合地基［J］.低温建筑技术，2009(3)：94-95.

［2］GB50007-2002.建筑地基基础设计规范［S］.

［3］GB50202-2002.建筑地基基础工程施工质量验收规范［S］.

［4］GB50330-2002.建筑边坡工程技术规范［S］.

［5］JGJ120-99.建筑基坑支护技术规程［S］.

［6］JGJ79-2002.建筑地基处理技术规范［S］.

［7］JGJ123-2000.既有建筑地基基础加固技术规范［S］.

［8］工程地质手册编委会.工程地质手册［M］.4版.北京：中国建筑工业出版社.2007.

［9］JGJ/T8-97.建筑变形测量规程［S］.