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【摘要】对注浆微型桩的特点进行分析，介绍了微型桩的承载力计算方法，探讨提高其承载力的方法，并对旋挖桩施工流程及施工工艺进行了研究和总结，可供类似工程参考。
【关键词】注浆微型桩地基处理应用
中图分类号：TU47文献标识码：A 文章编号：
1．前言
微型桩被广泛用于地基处理、挡土结构、边坡支护、输电线路等工程，现采用的微型桩一般为注浆微型桩。注浆微型桩一般是指桩径150~300mm、长细比大于30、桩长不大于30m的小直径灌注桩。微型桩桩体主要由压力灌注的水泥浆、水泥砂浆或细石混凝土与加筋材料所组成，根据设计承载要求，加筋材料一般可为钢筋、钢棒、钢管或型钢等。微型桩布置灵活，可根据工程需要做成垂直的，也可以是倾斜的，可以是单根的，也可以是成束的。
对于荷载较小且较为分散的低层民用建筑或工业建筑，由于施工简便、造价较低，微型桩具有非常适用好的使用性。同时，它除了可以用于新建工程的地基处理，还能用于现有工程的基础托换、基础加固，特别对于场地狭窄、净空高度不高的工程，优点十分突出。
2．注浆微型桩特点
微型桩施工具备以下几个特点：
1）桩体承载力高。注浆微型桩一般采用静力压浆，并进行稳压工作，使得桩壁与周围土层接触不好的地方就会被强行压入的水泥浆强制充填，从而使桩侧与桩周土体接触良好。通过静力压浆后，大部分浆液会被压入到桩间土体的孔隙中去，在一定的压力下，浆液会沿阻力最小的方向流动，并充填于桩间土体中的空隙中，使密度增大，地基土的承载力提高。这对于人工填土和砂性土尤为明显。根据已有工程的实践资料[1]，经注浆微型桩处理后的地基桩间土的强度一般会提高10%~ 30%。
2）施工所需场地小。在平面尺寸0.6m×1.8m，净空高度2.2m以上，即具备施工条件，因此对于旧基础加固十分有利。
3）沉降量和抗拔位移小。按有关试验显示[1]，直径150mm的微型桩在进入华北粘土层4.5m的桩长情况下，当下压荷载加至192kN时，其沉降量仅为9.21mm；上拔荷载加至156kN时，抗拔位移仅为7.9mm。
4）适应性广泛，适用于各种不同的土质条件。
5）施工过程中产生的噪音和振动小，施工方便。
6）施工对基础和地基土几乎不产生附加应力，施工时对原有基础扰动小; 也不影响建筑物的正常使用。
7）渗透性压力灌浆对桩周土壤产生固结效果，且立竿见影。
3．微型桩承载力计算及提高承载力方法
3.1 单桩承载力计算
微型桩一般常按普通钢筋混凝土灌注桩的承载力经验公式来估算微型桩的单桩承载力。计算式如下：
Ra=1/K(Uqsiali+ qpaAp)
式中，Ra为单桩竖向承载力特征值(kN)；qsia为第i层土侧阻力特征值(kPa)；qpa为桩端土层极限端承力(kPa)；U为桩身截面周长(m)；li为第i层土的厚度(m)；Ap为桩端扩径截面积(m2)；K为安全系数,一般可取1,如果对沉降有特殊要求的托换工程，可适当增大。
由于微型桩一般是采用压力灌浆的方式灌注水泥砂浆或水泥浆而成，在压力作用下，一部分浆液渗入桩周土体，其实际注浆量远远大于计算注浆量。因此，微型桩的实际单桩承载力比理论计算会增加不少。
3.2 复合地基承载力计算
微型桩复合地基是由桩间土与注浆微型桩桩体组成的复合地基。一般情况下，复合地基的承载力应通过复合地基静载荷试验确定。
3.3 提高微型桩承载力的方法
提高微型桩承载力主要有两种方法：1）对微型桩进行二次灌浆；2）对桩间土进行补强。
如果遇软弱土层或对承载力要求较高，可在初次灌浆凝固后再进行二次灌浆，显著提高微型桩承载力。这种补浆措施能大大提高浆土结合物的性能，提高桩的断面面积和承载力，在软弱土层中效果尤佳。在孔隙较大土层中(如填土层、砂层)，灌浆压力是提高单桩承载力的最主要因素。目前微型桩二次灌浆压力一般为2MPa。
桩间土一般采用灌浆法进行补强。灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液，灌浆孔向外扩张形成圆柱狀浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。这种压密的地基土与微型桩桩体土形成复合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。
4．施工工艺
4.1 微型桩成孔
微型桩的成孔，一般是采用小型钻机钻孔，采用水或泥浆作为循环冷却钻头和除渣手段。在饱和软土层钻进时，经常遇到流砂层，钻进时，进尺速度要慢，依靠岩心管在流砂层表面磨动旋转，加上孔内泥浆，使其孔壁表面形成泥皮，以达到护孔目的。表土层松散时，用套管护孔，套管口一般高出地面10cm。钻至设计标高时，进行清孔，到溢出较清的水为止。
成孔亦可采用高风压干式成孔，干式成孔过程中如遇回填土及沙层根据施工需要用泥浆循环护壁钻至岩没面后再采用干式成孔。
4.2 钢筋笼安放
每段钢筋笼的长度可以视现场条件和机具的吊放能力而定，一般每节长5~6m。由于微型桩的直径均较小，故钢筋的混凝土保护层1.5~2.0cm，对于特殊要求另作处理。
4.3 灌浆
灌浆管一般放在钢筋笼内，一起放到钻孔内。为防止泥浆进入管内，需在管底口用黑胶布或聚乙烯胶布封住管底。按设计承载力要求较高，可采用二次灌浆工艺。灌浆压力一般为2Mpa。二次灌浆在一次灌浆液初凝后进行。
5．结语
由于微型桩的施工技术比较简单、造价较低和用途广泛等特点，微型桩在地基处理、基坑支护等方面有很大的应用，具有广泛的应用前景。微型桩采用压力灌浆，使桩与土体的关系变得更为复杂，到目前为止，微型桩的设计计算尚未形成系统的理论，其配置桩径、桩长等，仍然依赖于实践和经验。
参考文献：
[1]苏荣臻，鲁先龙，满 银成桩方式对微型桩承载力影响的室内试验研究[J]建筑科学，2012（3）。
[2]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S]
【关键词】注浆微型桩地基处理应用
中图分类号：TU47文献标识码：A 文章编号：
1．前言
微型桩被广泛用于地基处理、挡土结构、边坡支护、输电线路等工程，现采用的微型桩一般为注浆微型桩。注浆微型桩一般是指桩径150~300mm、长细比大于30、桩长不大于30m的小直径灌注桩。微型桩桩体主要由压力灌注的水泥浆、水泥砂浆或细石混凝土与加筋材料所组成，根据设计承载要求，加筋材料一般可为钢筋、钢棒、钢管或型钢等。微型桩布置灵活，可根据工程需要做成垂直的，也可以是倾斜的，可以是单根的，也可以是成束的。
对于荷载较小且较为分散的低层民用建筑或工业建筑，由于施工简便、造价较低，微型桩具有非常适用好的使用性。同时，它除了可以用于新建工程的地基处理，还能用于现有工程的基础托换、基础加固，特别对于场地狭窄、净空高度不高的工程，优点十分突出。
2．注浆微型桩特点
微型桩施工具备以下几个特点：
1）桩体承载力高。注浆微型桩一般采用静力压浆，并进行稳压工作，使得桩壁与周围土层接触不好的地方就会被强行压入的水泥浆强制充填，从而使桩侧与桩周土体接触良好。通过静力压浆后，大部分浆液会被压入到桩间土体的孔隙中去，在一定的压力下，浆液会沿阻力最小的方向流动，并充填于桩间土体中的空隙中，使密度增大，地基土的承载力提高。这对于人工填土和砂性土尤为明显。根据已有工程的实践资料[1]，经注浆微型桩处理后的地基桩间土的强度一般会提高10%~ 30%。
2）施工所需场地小。在平面尺寸0.6m×1.8m，净空高度2.2m以上，即具备施工条件，因此对于旧基础加固十分有利。
3）沉降量和抗拔位移小。按有关试验显示[1]，直径150mm的微型桩在进入华北粘土层4.5m的桩长情况下，当下压荷载加至192kN时，其沉降量仅为9.21mm；上拔荷载加至156kN时，抗拔位移仅为7.9mm。
4）适应性广泛，适用于各种不同的土质条件。
5）施工过程中产生的噪音和振动小，施工方便。
6）施工对基础和地基土几乎不产生附加应力，施工时对原有基础扰动小; 也不影响建筑物的正常使用。
7）渗透性压力灌浆对桩周土壤产生固结效果，且立竿见影。
3．微型桩承载力计算及提高承载力方法
3.1 单桩承载力计算
微型桩一般常按普通钢筋混凝土灌注桩的承载力经验公式来估算微型桩的单桩承载力。计算式如下：
Ra=1/K(Uqsiali+ qpaAp)
式中，Ra为单桩竖向承载力特征值(kN)；qsia为第i层土侧阻力特征值(kPa)；qpa为桩端土层极限端承力(kPa)；U为桩身截面周长(m)；li为第i层土的厚度(m)；Ap为桩端扩径截面积(m2)；K为安全系数,一般可取1,如果对沉降有特殊要求的托换工程，可适当增大。
由于微型桩一般是采用压力灌浆的方式灌注水泥砂浆或水泥浆而成，在压力作用下，一部分浆液渗入桩周土体，其实际注浆量远远大于计算注浆量。因此，微型桩的实际单桩承载力比理论计算会增加不少。
3.2 复合地基承载力计算
微型桩复合地基是由桩间土与注浆微型桩桩体组成的复合地基。一般情况下，复合地基的承载力应通过复合地基静载荷试验确定。
3.3 提高微型桩承载力的方法
提高微型桩承载力主要有两种方法：1）对微型桩进行二次灌浆；2）对桩间土进行补强。
如果遇软弱土层或对承载力要求较高，可在初次灌浆凝固后再进行二次灌浆，显著提高微型桩承载力。这种补浆措施能大大提高浆土结合物的性能，提高桩的断面面积和承载力，在软弱土层中效果尤佳。在孔隙较大土层中(如填土层、砂层)，灌浆压力是提高单桩承载力的最主要因素。目前微型桩二次灌浆压力一般为2MPa。
桩间土一般采用灌浆法进行补强。灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液，灌浆孔向外扩张形成圆柱狀浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。这种压密的地基土与微型桩桩体土形成复合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。
4．施工工艺
4.1 微型桩成孔
微型桩的成孔，一般是采用小型钻机钻孔，采用水或泥浆作为循环冷却钻头和除渣手段。在饱和软土层钻进时，经常遇到流砂层，钻进时，进尺速度要慢，依靠岩心管在流砂层表面磨动旋转，加上孔内泥浆，使其孔壁表面形成泥皮，以达到护孔目的。表土层松散时，用套管护孔，套管口一般高出地面10cm。钻至设计标高时，进行清孔，到溢出较清的水为止。
成孔亦可采用高风压干式成孔，干式成孔过程中如遇回填土及沙层根据施工需要用泥浆循环护壁钻至岩没面后再采用干式成孔。
4.2 钢筋笼安放
每段钢筋笼的长度可以视现场条件和机具的吊放能力而定，一般每节长5~6m。由于微型桩的直径均较小，故钢筋的混凝土保护层1.5~2.0cm，对于特殊要求另作处理。
4.3 灌浆
灌浆管一般放在钢筋笼内，一起放到钻孔内。为防止泥浆进入管内，需在管底口用黑胶布或聚乙烯胶布封住管底。按设计承载力要求较高，可采用二次灌浆工艺。灌浆压力一般为2Mpa。二次灌浆在一次灌浆液初凝后进行。
5．结语
由于微型桩的施工技术比较简单、造价较低和用途广泛等特点，微型桩在地基处理、基坑支护等方面有很大的应用，具有广泛的应用前景。微型桩采用压力灌浆，使桩与土体的关系变得更为复杂，到目前为止，微型桩的设计计算尚未形成系统的理论，其配置桩径、桩长等，仍然依赖于实践和经验。
参考文献：
[1]苏荣臻，鲁先龙，满 银成桩方式对微型桩承载力影响的室内试验研究[J]建筑科学，2012（3）。
[2]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S]