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【摘 要】 小直径钢管桩一般指直径小于300mm的插入式或灌注式钢管桩，它具有工艺简单、施工迅速、应用范围广泛、特别适合于狭小空间支护施工等特点。现对小直径钢管桩在工业厂房的应用进行简单论述。
【关键词】 小直径钢管桩；支护
小直径钢管桩的定义
小直径钢管桩一般指直径小于300mm的插入式或灌注式钢管桩。利用人工预成孔插入的或轻型机械打入的带孔小直径空心钢管，并在平面上布设成一定形状，再向管内高压灌注水泥砂浆。水泥浆液通过钢管上有规律的孔向桩周围土体渗透，再通过挤压和固化等方式，使桩周一定范围内的土体得到加固，并形成钢管+水泥砂浆土复合体，从而改善钢管桩的受力情况。钢管项部用联系梁相互牢固连接，形成排桩，使单桩悬臂受弯改变为整体承受弯矩，以增加排桩整体稳定性和抗弯、抗扭能力。
小直径钢管桩与普通抗滑桩的最大区别是单桩的截面小、长径比大；刚度及承载力虽低，但这些单桩通过一定方式组合，在其顶部用刚性梁将其联系起来，同时通过压浆对相邻岩土体进行固化改造之后，可将桩周经改造后的土体纳为组合桩的一部分，充分调动桩间及邻近岩土体的承载能力，达到共同抗滑的目的。将两排或多排小直径钢管桩顶部用联系梁连接起来，形成的空间排架结构具有一定的刚度、抗弯抗剪能力较强、组合形式灵活、施工便捷、工程适应性强、对环境影响小等优点。
小直径钢管桩的加固原理
小直径钢管桩是在小型钻孔中下入钢管，再進行压力注浆，形成钢管混凝土钻孔桩；成桩后在桩项浇筑联系梁，将钢管桩联成一个空间刚架体系。这样整个微型钢管桩体系和桩间岩土体作为一个整体结构进行工作。这种桩型集中了钢管桩和微型桩的优点。
一、注浆加固
小直径钢管桩采用预成孔插管压浆法施工。成孔后将钢管放入钻孔中，然后向钢管内压入水泥砂浆。水泥砂将通过钢管上的溢浆孔或钢管底部的预留孔隙向钢管外翻浆，管外水泥砂浆在压力作用下向周围土体渗透，再通过挤压和固化等方式，使桩周一定范围内的土体得到加固，并形成钢管+水泥砂浆土复合体，从而改善钢管桩的受力情况。
（1）在注浆压力作用下，水泥砂浆在滑动面处可以扩散到很大的范围，浆液凝固后，使滑动面附近土体形成“水泥土"，使滑动带土层的性质得到改善。同时由于浆液的渗透性，将滑体和滑面下稳定岩土层粘聚形成一个扩散的复合体，从而改善了滑面处土体的抗滑作用。
（2）通过水泥砂浆的充填、挤密，使土体密度加大，孔隙减少，渗透系数减小，从而减少地表水的渗入，提高滑体的稳定性。
（3）向钢管内注入水泥砂浆，水泥砂浆与钢管混合体相当于钢管混凝土，这种桩在受到横向力作用时，钢管与混凝土共同作用，因此抗弯刚度大为提高。由于钢管对管内的水泥砂浆的约束作用使得钢管桩受水平荷载作用下的抗弯强度较一般的混凝土要高，从而提高了钢管桩的整体抗弯强度。
二、联系梁作用
小直径钢管桩为多排群桩的形式布置，桩顶用联系梁相互连接起来，形成了一个空间刚架体系，这样整个小直径钢管桩体系和桩间岩土体作为一个整体结构进行工作，载荷由桩一土复合结构共同承受，具有类似复合型挡土墙的作用，可承受较大弯矩和剪力，起着抗滑挡墙的作用。
单桩桩顶一般是自由的，其桩顶无弯矩，桩身刚度较小、弯矩较大。在小直径钢管排桩桩顶用联系梁将钢管桩固结相联，使其成为一个空间排架结构，有效的提高了钢管桩的抗弯刚度。排架结构在滑坡推力作用下，由于联系梁的存在，使桩顶产生负弯矩并使弯矩沿桩身重分配，从而减小桩身的最大弯矩。
当联系梁的刚度相对于钢管桩的刚度足够大时，钢管桩顶部由于联系的作用，属于嵌固端，其抗弯刚度明显提高，桩身弯矩减小，桩顶弯矩加大，最大弯矩的位置和位移零点的位置下称，土的塑性区向深层发展，能充分发挥深层土的抗力；从而提高了水平承载力，减小了水平位移。
联系梁对钢管桩的约束起到了减小弯矩，并使弯矩沿桩身重分配的作用。在联系梁的约束作用下，钢管桩的位移约为桩顶自由情况下的1/2。联系梁对钢管桩的约束实际上为有限约束，这种有限约束有利于提高排桩承受滑坡推力，提高小直径钢管桩的抗弯刚度。
工艺流程及工艺要点
1.工艺流程：
平整场地---注浆管制作---测量放线---孔距定位----钻孔机就位钻孔（每3m接钻杆一次）---清洗钻孔---注浆机安装---安装下放钢管---安装注浆管----拌制水泥浆---注水泥浆---多次补浆直至上口翻浆---连系梁施工
2.工艺要点
（1）平整场地；场地平整为下一步的测量放线及钻孔机安装提供便利条件，对孔位的准确度、钻孔的垂直度等工程质量具有重要影响。
（2）注浆管制作：根据施工方案要求的深度进行下料。
（3）测量放线：根据设计要求的间距、排距及设计提供的标高进行测量放线。
（4）孔距定位：根据设计的孔洞直径、间距、排距使用筷子打入地下进行定位；
（5）微型桩定位：根据微型桩定位，在成孔位置上安装钻孔机底盘。
（6）钻孔及钢管制作：钻孔前按设计方案要求将钢管接长，搭接部位采用绑接焊，并在四周帮条搭接焊，焊缝应饱满，并应检查钢管的垂直度，施焊前应试焊；钢管全长钻出浆口，直径10～20mm，间距400mm，出浆孔呈梅花型交错布置。
（7）清孔：在注水泥浆前，要对桩孔进行清孔，使孔内泥浆全部排出，要求孔底沉渣厚度不大50mm；
（8）注浆机安装：在现场指定位置固定注浆机，电源由指定的配电箱接入，采用6平方三相五线制电缆，把拌制的水泥浆放入灰槽内，然后由注浆机注浆。
（9）安装下放钢管：待孔清洗后及时在孔内安装预先制作好的钢管，钢管露出地面100mm。便于接入注浆管。 （10）安装注浆管：及时进行注浆，注浆管由注浆机接入，下至注浆孔的底部。
（11）拌制水泥浆：水泥浆采用专用机械进行拌制，水灰比控制在0.5～0.7之间，把拌制的水泥浆放至注浆灰槽。
（12）注水泥浆：注浆管需装设压力表，注浆压力为0.2～0.5Mpa，水灰比控制在0.5～0.7之间，注浆后暂不拔管，直至水泥浆从管外流出为止，拔出注浆管，密封钢管端部，加压数分钟，待水泥浆再次从钢管外流出为止。
（13）多次补将注浆：若一次注浆难以得到冲盈系数要求，需要多次间隙补浆，直至翻浆为止。
（14）微型桩施工中，应仔细测量孔深、钢管长度及注浆管长度，避免出现假桩断桩现象。
（15）严格控制桩顶桩底标高。一般在钢管上口焊接一根钢筋，钢筋直径为20，长度为0.5m，来避免钢管下落，或在钢管顶面侧面割孔，穿入钢筋固定。
（16）桩位偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4%，垂直度不超过1%。
施工质量控制
1.原材料的检测及验收
1.1水泥进场时，必须有质量证明书，水泥应符合现行水泥标准的规定要求，必须有制造厂的试验报告单、质量检验单、出厂证等证明文件。并应对其品种、标号、包装（或散装仓号）、出厂日期等检查验收。对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月（快硬硅酸盐水泥为一个月）时，应复查试验，并按其试验结果使用。
1.2钢管进场须附有质量证明书或检验报告单。验收内容包括查对标牌、外观检查，并按有关标准的规定抽取试样作机械性能试验。合格后方可使用。
1.3焊条的规格型号均符合要求。
2.单桩检验及验收
单桩质量检验及验收主要包括桩位、标高是否准确，成孔、清孔、钢管的制作安放、水泥浆的配制和灌注等各工序施工质量，原始资料是否齐全、准确、清晰。
2.1桩位的确定必须进行测量和复测。钻机就位后须进行桩孔对位误差检测和钻机水平检查，要求安装水平、稳固，底座大梁必须垫实，不得有悬空现象。
2.2钻孔完工后，须检查和校正孔深，桩孔深度应不小于设计深度；孔径偏差经测井仪检测或钻头外径测量应符合规定。
3.全部工程质量检验与验收
3.1桩位偏差，按总桩数抽查10%，但不少于3根。
3.2灌注桩用的原材料必须符合设计要求及施工规范的规定。
3.3分项工程质量评定合格。
3.4分部工程質量评定合格。
结束语
小直径钢管桩支护作业空间要求小，施工对周围环境影响小，施工迅速等优点，能有效节约土地资源，经济效益及环境效益巨大，特别适用于老厂房工艺改造及扩建等工程。
【关键词】 小直径钢管桩；支护
小直径钢管桩的定义
小直径钢管桩一般指直径小于300mm的插入式或灌注式钢管桩。利用人工预成孔插入的或轻型机械打入的带孔小直径空心钢管，并在平面上布设成一定形状，再向管内高压灌注水泥砂浆。水泥浆液通过钢管上有规律的孔向桩周围土体渗透，再通过挤压和固化等方式，使桩周一定范围内的土体得到加固，并形成钢管+水泥砂浆土复合体，从而改善钢管桩的受力情况。钢管项部用联系梁相互牢固连接，形成排桩，使单桩悬臂受弯改变为整体承受弯矩，以增加排桩整体稳定性和抗弯、抗扭能力。
小直径钢管桩与普通抗滑桩的最大区别是单桩的截面小、长径比大；刚度及承载力虽低，但这些单桩通过一定方式组合，在其顶部用刚性梁将其联系起来，同时通过压浆对相邻岩土体进行固化改造之后，可将桩周经改造后的土体纳为组合桩的一部分，充分调动桩间及邻近岩土体的承载能力，达到共同抗滑的目的。将两排或多排小直径钢管桩顶部用联系梁连接起来，形成的空间排架结构具有一定的刚度、抗弯抗剪能力较强、组合形式灵活、施工便捷、工程适应性强、对环境影响小等优点。
小直径钢管桩的加固原理
小直径钢管桩是在小型钻孔中下入钢管，再進行压力注浆，形成钢管混凝土钻孔桩；成桩后在桩项浇筑联系梁，将钢管桩联成一个空间刚架体系。这样整个微型钢管桩体系和桩间岩土体作为一个整体结构进行工作。这种桩型集中了钢管桩和微型桩的优点。
一、注浆加固
小直径钢管桩采用预成孔插管压浆法施工。成孔后将钢管放入钻孔中，然后向钢管内压入水泥砂浆。水泥砂将通过钢管上的溢浆孔或钢管底部的预留孔隙向钢管外翻浆，管外水泥砂浆在压力作用下向周围土体渗透，再通过挤压和固化等方式，使桩周一定范围内的土体得到加固，并形成钢管+水泥砂浆土复合体，从而改善钢管桩的受力情况。
（1）在注浆压力作用下，水泥砂浆在滑动面处可以扩散到很大的范围，浆液凝固后，使滑动面附近土体形成“水泥土"，使滑动带土层的性质得到改善。同时由于浆液的渗透性，将滑体和滑面下稳定岩土层粘聚形成一个扩散的复合体，从而改善了滑面处土体的抗滑作用。
（2）通过水泥砂浆的充填、挤密，使土体密度加大，孔隙减少，渗透系数减小，从而减少地表水的渗入，提高滑体的稳定性。
（3）向钢管内注入水泥砂浆，水泥砂浆与钢管混合体相当于钢管混凝土，这种桩在受到横向力作用时，钢管与混凝土共同作用，因此抗弯刚度大为提高。由于钢管对管内的水泥砂浆的约束作用使得钢管桩受水平荷载作用下的抗弯强度较一般的混凝土要高，从而提高了钢管桩的整体抗弯强度。
二、联系梁作用
小直径钢管桩为多排群桩的形式布置，桩顶用联系梁相互连接起来，形成了一个空间刚架体系，这样整个小直径钢管桩体系和桩间岩土体作为一个整体结构进行工作，载荷由桩一土复合结构共同承受，具有类似复合型挡土墙的作用，可承受较大弯矩和剪力，起着抗滑挡墙的作用。
单桩桩顶一般是自由的，其桩顶无弯矩，桩身刚度较小、弯矩较大。在小直径钢管排桩桩顶用联系梁将钢管桩固结相联，使其成为一个空间排架结构，有效的提高了钢管桩的抗弯刚度。排架结构在滑坡推力作用下，由于联系梁的存在，使桩顶产生负弯矩并使弯矩沿桩身重分配，从而减小桩身的最大弯矩。
当联系梁的刚度相对于钢管桩的刚度足够大时，钢管桩顶部由于联系的作用，属于嵌固端，其抗弯刚度明显提高，桩身弯矩减小，桩顶弯矩加大，最大弯矩的位置和位移零点的位置下称，土的塑性区向深层发展，能充分发挥深层土的抗力；从而提高了水平承载力，减小了水平位移。
联系梁对钢管桩的约束起到了减小弯矩，并使弯矩沿桩身重分配的作用。在联系梁的约束作用下，钢管桩的位移约为桩顶自由情况下的1/2。联系梁对钢管桩的约束实际上为有限约束，这种有限约束有利于提高排桩承受滑坡推力，提高小直径钢管桩的抗弯刚度。
工艺流程及工艺要点
1.工艺流程：
平整场地---注浆管制作---测量放线---孔距定位----钻孔机就位钻孔（每3m接钻杆一次）---清洗钻孔---注浆机安装---安装下放钢管---安装注浆管----拌制水泥浆---注水泥浆---多次补浆直至上口翻浆---连系梁施工
2.工艺要点
（1）平整场地；场地平整为下一步的测量放线及钻孔机安装提供便利条件，对孔位的准确度、钻孔的垂直度等工程质量具有重要影响。
（2）注浆管制作：根据施工方案要求的深度进行下料。
（3）测量放线：根据设计要求的间距、排距及设计提供的标高进行测量放线。
（4）孔距定位：根据设计的孔洞直径、间距、排距使用筷子打入地下进行定位；
（5）微型桩定位：根据微型桩定位，在成孔位置上安装钻孔机底盘。
（6）钻孔及钢管制作：钻孔前按设计方案要求将钢管接长，搭接部位采用绑接焊，并在四周帮条搭接焊，焊缝应饱满，并应检查钢管的垂直度，施焊前应试焊；钢管全长钻出浆口，直径10～20mm，间距400mm，出浆孔呈梅花型交错布置。
（7）清孔：在注水泥浆前，要对桩孔进行清孔，使孔内泥浆全部排出，要求孔底沉渣厚度不大50mm；
（8）注浆机安装：在现场指定位置固定注浆机，电源由指定的配电箱接入，采用6平方三相五线制电缆，把拌制的水泥浆放入灰槽内，然后由注浆机注浆。
（9）安装下放钢管：待孔清洗后及时在孔内安装预先制作好的钢管，钢管露出地面100mm。便于接入注浆管。 （10）安装注浆管：及时进行注浆，注浆管由注浆机接入，下至注浆孔的底部。
（11）拌制水泥浆：水泥浆采用专用机械进行拌制，水灰比控制在0.5～0.7之间，把拌制的水泥浆放至注浆灰槽。
（12）注水泥浆：注浆管需装设压力表，注浆压力为0.2～0.5Mpa，水灰比控制在0.5～0.7之间，注浆后暂不拔管，直至水泥浆从管外流出为止，拔出注浆管，密封钢管端部，加压数分钟，待水泥浆再次从钢管外流出为止。
（13）多次补将注浆：若一次注浆难以得到冲盈系数要求，需要多次间隙补浆，直至翻浆为止。
（14）微型桩施工中，应仔细测量孔深、钢管长度及注浆管长度，避免出现假桩断桩现象。
（15）严格控制桩顶桩底标高。一般在钢管上口焊接一根钢筋，钢筋直径为20，长度为0.5m，来避免钢管下落，或在钢管顶面侧面割孔，穿入钢筋固定。
（16）桩位偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4%，垂直度不超过1%。
施工质量控制
1.原材料的检测及验收
1.1水泥进场时，必须有质量证明书，水泥应符合现行水泥标准的规定要求，必须有制造厂的试验报告单、质量检验单、出厂证等证明文件。并应对其品种、标号、包装（或散装仓号）、出厂日期等检查验收。对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月（快硬硅酸盐水泥为一个月）时，应复查试验，并按其试验结果使用。
1.2钢管进场须附有质量证明书或检验报告单。验收内容包括查对标牌、外观检查，并按有关标准的规定抽取试样作机械性能试验。合格后方可使用。
1.3焊条的规格型号均符合要求。
2.单桩检验及验收
单桩质量检验及验收主要包括桩位、标高是否准确，成孔、清孔、钢管的制作安放、水泥浆的配制和灌注等各工序施工质量，原始资料是否齐全、准确、清晰。
2.1桩位的确定必须进行测量和复测。钻机就位后须进行桩孔对位误差检测和钻机水平检查，要求安装水平、稳固，底座大梁必须垫实，不得有悬空现象。
2.2钻孔完工后，须检查和校正孔深，桩孔深度应不小于设计深度；孔径偏差经测井仪检测或钻头外径测量应符合规定。
3.全部工程质量检验与验收
3.1桩位偏差，按总桩数抽查10%，但不少于3根。
3.2灌注桩用的原材料必须符合设计要求及施工规范的规定。
3.3分项工程质量评定合格。
3.4分部工程質量评定合格。
结束语
小直径钢管桩支护作业空间要求小，施工对周围环境影响小，施工迅速等优点，能有效节约土地资源，经济效益及环境效益巨大，特别适用于老厂房工艺改造及扩建等工程。