微型桩技术在既有建筑基础加固中的应用

李 明，陈启春

(成都四海岩土工程有限公司，四川 成都 610094)

1 工程概况

1.1 基本情况

建筑场地位于成都市锦江区三圣乡，用地面积约为29 591 m2，总建筑面积约125 000 m2。场地地貌单元属岷江水系三级阶地。

1.2 地层概况

地层主要由第四系全新统人工填土层(Q4ml)及第四系中下更新统冰水堆积物(Q1+2fgl)组成，下伏白垩系灌口组(K2g)泥岩。

素填土：黄色、褐黄色，松散，稍湿；主要为前期附近地区施工弃土及建筑垃圾。为该层在场地内普遍分布，层厚0.40～4.50 m。

黏土：褐黄色或砖红色，硬塑；含灰白色黏土团块，偶见斜向裂隙，其间充填有灰白色黏土，见少量的钙质结核和铁锰质氧化物，具弱膨胀潜势。局部地段表层因长期受水浸泡而呈可塑状。该层在场地内普遍分布，层厚0.60～2.90m。

泥岩：紫红色、棕红色；主要成份为黏土矿物，泥状结构，巨厚层构造；可见灰白色矿物(石膏)斑点、团块及其条带。局部夹薄层泥质粉砂岩。根据其风化程度可划分为全风化泥岩、强风化泥岩和中等风化泥岩三个亚层。

泥岩与上覆第四系地层呈不整合接触，且顶板埋深起伏较大，强风化和中等风化岩层由于岩石性质的不均匀而形成差异风化，其间分布有厚度<1.0m的夹层。中等风化泥岩岩体质量等级为Ⅳ级。

1.3 水文地质概况

勘察期间在场地钻孔内未见地下水。仅部分地段有少量地表积水。

2 基础设计概况

2.1 墩基础设计

根据项目规划6#、7#楼附近为两层商业用房，设计基础形式为独立基础。由于地下室开挖时，部分独立基础未开挖，设计单位根据现场条件及考虑施工作业安全可行的原则，采用回填后施工人工挖孔灌注墩的形式替代原有独立基础，并对相应图纸进行修改。商业用房墩基础布置见图1。

图1 墩基础设计平面图

采用人工挖孔嵌岩墩基础，以中风化泥岩为持力层，地基承载力特征值fak=1000 kPa；墩身混凝土强度等级C30，承台、地梁混凝土强度等级C30，护壁混凝土强度等级C25，单墩承载力特征值2 500 kN。

人工挖孔墩终孔时，应进行墩端持力层检验，孔底下3倍墩身直径或5m深度范围内不能存在土洞、溶洞、破碎带或软弱夹层等不良地质条件。人工挖孔墩基础结构见图2。

图2 墩基础结构图

2.2 墩基础施工及监测

本项目墩基础于2013年11月进场开挖，2014年3月中旬全部施工完成，并顺利通过结构验收。上部主体结构于2014年4月开始施工，施工周期约2个月，2014年9月地下室上部开始进行覆土及绿化施工。

2015年4月初，施工单位现场巡查时发现，该区域20轴至28轴商业用房内填充墙体发生局部开裂现象，疑似基础沉降引起，建设单位召集相关责任主体现场协商处理。调查发现2015年3月底因红线外市政自来水管爆裂，大量水体涌入施工现场，致使场地被淹，已施工的化粪池上浮破坏，前后共发生3次类似事件，可能造成土体浸水，软化持力层造成基础沉降，决定对该段基础进行沉降观测，以判断基础是否稳定。监测单位对该段设置沉降监测点12个，2015年4月13日进行首次观测，观测间隔周期为7天，至2015年7月26日停止监测，历时106天，其中最大点沉降值为0.4 mm，最小值为0.11 mm，按根据《建筑变形测量规范》(JGJ 8—2016)可视为处于稳定状态。监测期间，施工单位人员日常巡视也未发现异常状态。

3 沉降问题及原因

2015年7月，建设单位决定在该侧已有建筑物外侧另外增加一跨，以满足客户用房需求。设计单位于2015年7月20日提供施工图纸，2015年8月总承包单位开始施工。至2015年10月初，新增跨施工基本完成，且顶部覆土1.5m以满足绿化需求。现场巡视发现，该区域沉降加剧，不仅填充墙体裂缝加大，而且承重梁端头也开始出现裂缝。

项目部召集相关单位责任人及相关专家进行现场查看，并查阅相关施工资料，最终判定以下原因导致基础沉降：①原墩基持力层判定不准，部分基础未置于连续稳定的中风化持力层，基础下存在强风化泥岩软弱层；②新增跨结构自重及上覆土重量，加大了原墩基础荷载，且该段时间内本区域降雨较多，场地雨水管网尚未形成，排水不畅，导致雨水下渗，软化基础土体，造成已施工的墩基础承载力不足，引起基础沉降。基于以上原因，该区域20轴至28轴墩基础应进行加固处理。

4 基础加固处理

4.1 基础加固方案

根据本项目具体基础结构形式，结合现场条件，设计单位提出基础加固方案。方案一：在原墩基两侧重新开挖墩基础，对原基础进行托换，顶部采用地梁连接。方案二：在原承台四周施工微型桩4根，加大承台尺寸对原基础进行托换。

由于本项目上部结构已施工完成，采用方案一加固时，需破除部分已施工的地梁，会对原建筑结构造成一定的破坏，施工期间存在较大安全隐患，必须对原结构进行必要的加固。通过反复讨论必选，认为方案二对原基础及上部结构扰动较小，可操作性较好，故选择方案二对该工程基础进行加固。加固微型桩布置见图3。

图3 微型桩加固平面布置图

微型桩设计桩径d=300 mm，桩长约13 m，进入中风化泥岩不少于8 m，采用机械成孔，按摩擦桩设计，极限侧阻力标准值qsik≥120 kPa，单桩竖向承载力不低于800 kN。桩顶嵌入承台100 mm，桩顶主筋锚入承台内不小于35 d。微型桩与承台连接构造见图4。

图4 微型桩与承台连接构造图

4.2 微型桩施工

微型桩施工过程中发现，上部约5 m范围为基坑肥槽回填土，土质松散，含水量较大，钻进过程中极易塌孔、埋钻，无法成孔。根据现场实际条件，采用高压喷射注浆预先对孔壁进行固结。高压喷射注浆深度为5 m，旋喷后固结体直径不小于800 mm，平面位置同桩位。旋喷采用水泥标号为P·O42.5，水灰比0.8，注浆压力25 MPa，浆液流量大于30 L/min，提升速度0.2 m/min。7 d后待旋喷体有一定强度后，再进行钻孔桩施工，以保证回填土段孔壁不坍塌，钻进顺利。

微型桩设计直径300 mm，采用70型岩土锚固钻机钻进施工，高压风提供钻进动力。

孔位和角度严格测量，实际孔位和设计孔位误差控制在±50 mm以内。钻孔完成后逐根拔出钻具。再装上φ25软风管至孔底，用高压风清孔。

开始钻进时用1/3的气量进行冲击钻进(严禁旋转)，穿透混凝土面，进入地层200 mm以上后逐渐加大气量并开始旋转。在施工过程中必须密切注意进尺的速度，方便中风化位置的确定。钻至设计要求孔深度后继续钻进200 mm，并加大供气量将孔内残渣完全排出。在钻进过程中操作手必须密切注意钻机施工情况，防止卡钻及钻头脱落情况的发生，同时因施加过大的压力而导致钻机的倾倒。

微型桩主筋为6φ25螺纹钢(HRB400)，箍筋为φ8圆钢间距为150 mm。钢筋进场后，送试验室复检，复检合格后方可用于工程中。

钢筋笼在施工现场统一制作。受室内层高的影响，钢筋截取为3 m和2 m的长度，错开1 m连接，保证接头不在同一截面，均采用专用接头机械连接。主筋连接好后，绑扎箍筋。再下放连接好的钢筋笼，逐步连接上部钢筋，最后一段按设计标高截取钢材。主筋保护层厚度为50 mm。

桩身混凝土强度等级为C45，塌落度200 mm。受场地限制，且每根桩浇筑量少的情况影响，由人工用斗车转运混凝土进行浇筑。浇筑前先将振动棒置于孔内，距离孔底约500 mm处开始振捣，随混凝土浇筑逐步提升振动棒的高度，直至孔口。

4.3 加固方案实施效果

微型桩加固施工中及完成后，监测单位对该段进行了连续监测，结果显示变形逐步趋于稳定。随后施工单位对已开裂的填充墙体拆除重建，对开裂的梁柱进行了补强加固，安全交付业主使用。

5 结 语

本文通过微型桩在工程中的实际应用，采用合适的微型桩施工工艺，取得了预期的加固效果。

1)基础施工期间应对基础持力层进行严格的判定及验收，施工中必要的保护，特别注意施工期间的防排水工作，以免给后期造成较大的隐患。

2)微型桩工艺可在较小的室内空间施工，解决了室内空间狭小对施工的限制，由于其施工便捷、对既有基础扰动较小，是既有建筑加固的优选方案。

3)微型桩施工前预先采用高压喷射注浆固结，可有效保证填土段成孔施工，保证了微型桩的成孔质量，微型桩承载力得以正常发挥。

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