既有建筑加固工程的微型桩技术

既有建筑加固工程的微型桩技术

杨启胜

安徽省核工业勘察技术总院安徽省芜湖市241003

摘要：结合某既有建筑加固改造工程，为了满足结构加固改造设计及地基基础加固设计要求，使用一种新型的微型桩技术。实际工程应用表明，这种新型的微型桩技术对于既有建筑地基基础加固工程具有较好的适用性，特别适用于需紧邻既有建筑或在既有建筑内部进行地基基础加固施工的工程，且具有成桩效率高、成桩质量易于保证的特点。这种新型的微型桩技术可推广应用于既有建筑地基基础加固等类似工程项目。

关键词：既有建筑，地基基础加固，微型桩技术

目前，由于各种原因而需要对既有建筑进行加固改造的工程日益增多，既有建筑加固的市场需求和市场容量巨大。既有建筑加固改造工程，一般首先遇到的就是地基基础的加固问题，一些工程还需要对既有建筑进行地下功能的拓展和开发。既有建筑地基基础加固工程，由于设计要求或者施工条件限制，一般要求加固施工使用的机械设备能够尽可能地紧邻既有建筑或是能够在既有建筑内部施工。因此，既有建筑地基基础加固施工对施工设备的性能及施工工艺一般都有着特殊的要求，目前岩土工程施工使用的常规设备及施工工艺在地基基础加固工程中往往难以适用。

1微型桩的基本概述

微型桩主要是指直径不超过300mm的灌注桩，且其深度较深，也可以称之为锚定桩、小桩、根桩等。当施工条件比较困难时，微型桩能够使地面受到的扰动较小，产生的震动以及噪声较小。尽管微型桩的费用比直径大的打入桩相比要高很多，但施工场地比较狭窄，施工机具进出十分的困难，施工环境以及工作条件比较差，微型桩能够很好地解决这些问题。跟微型桩的直径相比，其承载力十分的强，但沉降量却很小。完全埋在土中的微型桩，能提供910kN的安全工作荷载。当微型桩在岩层中时，能承受的安全工作荷载高达2720kN。

2微型桩技术在既有建筑加固改造简单应用

2.1既有建筑概况

某既有建筑设计、建造于20世纪30年代，东西向长约46m，南北向宽约19.1m。既有建筑地上3层，首层办公用，层高约3.66m，二层为篮球场(东、西两端为看台)，层高约6.4m，三层为坡屋盖，层高约7m；地下1层，层高约3m。

既有建筑地上为钢筋混凝土、砌体混合结构，地下室为素混凝土结构，基础为素混凝土条形基础。既有建筑地下室结构平面详见图1。

图1既有建筑地下室结构平面图

2.2具体施工工艺

(1)钢管桩施工设备。此既有建筑地下室通道为人行楼梯，其宽度为1.2m，进行钢管桩施工前，需将原地下室的顶板拆除，暂时保留原地下室梁，梁下施工净高为2.2m。传统的钻机基础上进行设备体量以及施工能力的改造，这样就不需受到施工空间的限制，并且能够有效满足钢管桩的施工。

对钻杆中心跟墙体的距离进行控制时，需按照微型钻机的长度方向以及墙体的距离而定，将距离控制在0.4～0.5m，这样微型钻机体量以及施工能满足地下室的施工条件，成桩能力能够满足钢管桩的设计要求。

(2)钢管桩的施工。微型钻机在成孔时需要根据实际的地质条件，选择合适的成孔方式，主要成孔方式有两种：①螺旋钻杆成孔工艺。对于那些自立性较好的孔壁，或者较坚实的地层可以使用螺旋钻杆成孔的方式。对于那些容易出现塌孔的地层，需要保护好孔壁，具体可以使用水泥浆来护壁，成孔后，往孔里放置钢管或者钢筋笼，进一步加固孔壁。②套管跟进成孔工艺。外套管自身就具备了保护孔壁的优势，跟螺旋钻杆成孔工艺相比，对于地层具有较高的适应性，并且对于有地下水的地层也同样适用。成孔后，将套管中的内管拔出，需要先将钢筋笼放置在孔内才能够拔出外套管。套管跟进成孔方式在实际成孔过程中，内管在冲进时会有泥浆产生，所以为了减少对地基基础的不利影响，需要采取措施对泥浆进行阻挡。按照此工程所具有的特点，经过多方对比，放线成套跟进成孔以及成桩工艺具有一定的意义。在成孔过程中，钢管桩作为外套管要随着钻进逐节下放，当桩长跟设计孔深都与相应的设计成孔需求符合时，拔出内管即可成桩，所以成孔、成桩同时完成。为了避免地基基础受到浸泡，可以采取地面硬化、设置集水坑及集浆池等保护措施。

(3)钢管桩接桩工艺。进行钢管桩接桩时，通常使用的接桩形式有两种，分别是：①焊接接桩；②硫磺胶泥接桩。在对该工程钢管桩实际所能够承受压力的特点进行分析后，表明该工程可用的接桩方式为焊接接桩。而由于地下室中有横梁会对施工造成影响，因而所使用的钢管桩的单节长度为1m，而其他部分的长度为1.2m，每根钢管桩中有20～25个的桩节。利用焊接方式接桩时，每个焊缝的长度约为0.77m，每根钢管桩的总焊缝长度为15～20m，焊接接桩接头时间为1d左右，且施工需要在地下室内进行，受泥浆所影响，难以有效确保接桩的质量。

接桩中使用连接件接桩的功效较高，将单个的接头跟桩管之间连接的时间一般控制在1min左右。为了对接桩连接件的可靠性及力学性能进行验证，需要按照图2的方式连接，进行抗拉和抗弯试验各两组。抗拉强度设置为1168.7kN，抗弯强度设计为68.5kN/m。对连接试件进行试验发现连接件的抗拉和抗弯强度都大于有效壁厚5mm的设计值，满足设计要求。

(4)检验钢管桩抗压静载。正式进行钢管桩施工前，选用试验桩3根，3根试验桩在受到最大加载量为500kN时，所对应的沉降分别为8.12，7.73和7.88mm；当使用荷载为200kN时，3根试验桩发生沉降分别为1.1，1.4和4.19mm。检验后发现与实际设计的要求相符。在地下室进行钢管施工时，使用锚桩法检验2根工程桩的承载力，其中工程桩的Q-s曲线如图3所示。实践表明，两根工程桩的最大加载量为500kN时，沉降分别为7.34和7.0mm。而当荷载为200kN时，两根工程桩的沉降分别为0.84和1.08mm。工程桩承载力检验满足设计需求。

图2钢管桩连接试件图3工程桩Q-s曲线

3结论

通过该项目微型桩技术的应用，可以得出如下几点认识：

(1)使用的改进的微型钻机，由于体量小，且具备可拆卸、重新组装的特性，具备本项目要求的施工能力，对于该项目具有较好的适用性。

(2)结合本工程施工特点提出的微型桩施工工艺，具有成桩效率高、成桩质量易于保证的特点。

(3)在既有建筑地基基础加固施工项目中，需要开发新型施工设备、研究新型施工工艺，才能满足既有建筑地基基础加固施工的技术需求。

(4)该新型微型桩技术可推广应用于类似工程，特别是受场地影响或设计要求需要紧邻既有建筑或在既有建筑内部进行施工的情况。

参考文献

[1]张绍坤.既有建筑加固工程的微型桩技术[J].资源信息与工程，2016年5期.

[2]孙训海，佟建兴，杨新辉，罗鹏飞，杜世伟.微型桩在软土地基加固工程中的应用[J].岩土工程学报，2017年z2期.