微型樁技術在既有建筑基礎加固中的應用

李 明，陳啟春

(成都四海巖土工程有限公司，四川 成都 610094)

1 工程概況

1.1 基本情況

建筑場地位于成都市錦江區三圣鄉，用地面積約為29 591 m2，總建筑面積約125 000 m2。場地地貌單元屬岷江水系三級階地。

1.2 地層概況

地層主要由第四系全新統人工填土層(Q4ml)及第四系中下更新統冰水堆積物(Q1+2fgl)組成，下伏白堊系灌口組(K2g)泥巖。

素填土：黃色、褐黃色，松散，稍濕；主要為前期附近地區施工棄土及建筑垃圾。為該層在場地內普遍分布，層厚0.40～4.50 m。

黏土：褐黃色或磚紅色，硬塑；含灰白色黏土團塊，偶見斜向裂隙，其間充填有灰白色黏土，見少量的鈣質結核和鐵錳質氧化物，具弱膨脹潛勢。局部地段表層因長期受水浸泡而呈可塑狀。該層在場地內普遍分布，層厚0.60～2.90m。

泥巖：紫紅色、棕紅色；主要成份為黏土礦物，泥狀結構，巨厚層構造；可見灰白色礦物(石膏)斑點、團塊及其條帶。局部夾薄層泥質粉砂巖。根據其風化程度可劃分為全風化泥巖、強風化泥巖和中等風化泥巖三個亞層。

泥巖與上覆第四系地層呈不整合接觸，且頂板埋深起伏較大，強風化和中等風化巖層由于巖石性質的不均勻而形成差異風化，其間分布有厚度<1.0m的夾層。中等風化泥巖巖體質量等級為Ⅳ級。

1.3 水文地質概況

勘察期間在場地鉆孔內未見地下水。僅部分地段有少量地表積水。

2 基礎設計概況

2.1 墩基礎設計

根據項目規劃6#、7#樓附近為兩層商業用房，設計基礎形式為獨立基礎。由于地下室開挖時，部分獨立基礎未開挖，設計單位根據現場條件及考慮施工作業安全可行的原則，采用回填后施工人工挖孔灌注墩的形式替代原有獨立基礎，并對相應圖紙進行修改。商業用房墩基礎布置見圖1。

圖1 墩基礎設計平面圖

采用人工挖孔嵌巖墩基礎，以中風化泥巖為持力層，地基承載力特征值fak=1000 kPa；墩身混凝土強度等級C30，承臺、地梁混凝土強度等級C30，護壁混凝土強度等級C25，單墩承載力特征值2 500 kN。

人工挖孔墩終孔時，應進行墩端持力層檢驗，孔底下3倍墩身直徑或5m深度范圍內不能存在土洞、溶洞、破碎帶或軟弱夾層等不良地質條件。人工挖孔墩基礎結構見圖2。

圖2 墩基礎結構圖

2.2 墩基礎施工及監測

本項目墩基礎于2013年11月進場開挖，2014年3月中旬全部施工完成，并順利通過結構驗收。上部主體結構于2014年4月開始施工，施工周期約2個月，2014年9月地下室上部開始進行覆土及綠化施工。

2015年4月初，施工單位現場巡查時發現，該區域20軸至28軸商業用房內填充墻體發生局部開裂現象，疑似基礎沉降引起，建設單位召集相關責任主體現場協商處理。調查發現2015年3月底因紅線外市政自來水管爆裂，大量水體涌入施工現場，致使場地被淹，已施工的化糞池上浮破壞，前后共發生3次類似事件，可能造成土體浸水，軟化持力層造成基礎沉降，決定對該段基礎進行沉降觀測，以判斷基礎是否穩定。監測單位對該段設置沉降監測點12個，2015年4月13日進行首次觀測，觀測間隔周期為7天，至2015年7月26日停止監測，歷時106天，其中最大點沉降值為0.4 mm，最小值為0.11 mm，按根據《建筑變形測量規范》(JGJ 8—2016)可視為處于穩定狀態。監測期間，施工單位人員日常巡視也未發現異常狀態。

3 沉降問題及原因

2015年7月，建設單位決定在該側已有建筑物外側另外增加一跨，以滿足客戶用房需求。設計單位于2015年7月20日提供施工圖紙，2015年8月總承包單位開始施工。至2015年10月初，新增跨施工基本完成，且頂部覆土1.5m以滿足綠化需求。現場巡視發現，該區域沉降加劇，不僅填充墻體裂縫加大，而且承重梁端頭也開始出現裂縫。

項目部召集相關單位責任人及相關專家進行現場查看，并查閱相關施工資料，最終判定以下原因導致基礎沉降：①原墩基持力層判定不準，部分基礎未置于連續穩定的中風化持力層，基礎下存在強風化泥巖軟弱層；②新增跨結構自重及上覆土重量，加大了原墩基礎荷載，且該段時間內本區域降雨較多，場地雨水管網尚未形成，排水不暢，導致雨水下滲，軟化基礎土體，造成已施工的墩基礎承載力不足，引起基礎沉降。基于以上原因，該區域20軸至28軸墩基礎應進行加固處理。

4 基礎加固處理

4.1 基礎加固方案

根據本項目具體基礎結構形式，結合現場條件，設計單位提出基礎加固方案。方案一：在原墩基兩側重新開挖墩基礎，對原基礎進行托換，頂部采用地梁連接。方案二：在原承臺四周施工微型樁4根，加大承臺尺寸對原基礎進行托換。

由于本項目上部結構已施工完成，采用方案一加固時，需破除部分已施工的地梁，會對原建筑結構造成一定的破壞，施工期間存在較大安全隱患，必須對原結構進行必要的加固。通過反復討論必選，認為方案二對原基礎及上部結構擾動較小，可操作性較好，故選擇方案二對該工程基礎進行加固。加固微型樁布置見圖3。

圖3 微型樁加固平面布置圖

微型樁設計樁徑d=300 mm，樁長約13 m，進入中風化泥巖不少于8 m，采用機械成孔，按摩擦樁設計，極限側阻力標準值qsik≥120 kPa，單樁豎向承載力不低于800 kN。樁頂嵌入承臺100 mm，樁頂主筋錨入承臺內不小于35 d。微型樁與承臺連接構造見圖4。

圖4 微型樁與承臺連接構造圖

4.2 微型樁施工

微型樁施工過程中發現，上部約5 m范圍為基坑肥槽回填土，土質松散，含水量較大，鉆進過程中極易塌孔、埋鉆，無法成孔。根據現場實際條件，采用高壓噴射注漿預先對孔壁進行固結。高壓噴射注漿深度為5 m，旋噴后固結體直徑不小于800 mm，平面位置同樁位。旋噴采用水泥標號為P·O42.5，水灰比0.8，注漿壓力25 MPa，漿液流量大于30 L/min，提升速度0.2 m/min。7 d后待旋噴體有一定強度后，再進行鉆孔樁施工，以保證回填土段孔壁不坍塌，鉆進順利。

微型樁設計直徑300 mm，采用70型巖土錨固鉆機鉆進施工，高壓風提供鉆進動力。

孔位和角度嚴格測量，實際孔位和設計孔位誤差控制在±50 mm以內。鉆孔完成后逐根拔出鉆具。再裝上φ25軟風管至孔底，用高壓風清孔。

開始鉆進時用1/3的氣量進行沖擊鉆進(嚴禁旋轉)，穿透混凝土面，進入地層200 mm以上后逐漸加大氣量并開始旋轉。在施工過程中必須密切注意進尺的速度，方便中風化位置的確定。鉆至設計要求孔深度后繼續鉆進200 mm，并加大供氣量將孔內殘渣完全排出。在鉆進過程中操作手必須密切注意鉆機施工情況，防止卡鉆及鉆頭脫落情況的發生，同時因施加過大的壓力而導致鉆機的傾倒。

微型樁主筋為6φ25螺紋鋼(HRB400)，箍筋為φ8圓鋼間距為150 mm。鋼筋進場后，送試驗室復檢，復檢合格后方可用于工程中。

鋼筋籠在施工現場統一制作。受室內層高的影響，鋼筋截取為3 m和2 m的長度，錯開1 m連接，保證接頭不在同一截面，均采用專用接頭機械連接。主筋連接好后，綁扎箍筋。再下放連接好的鋼筋籠，逐步連接上部鋼筋，最后一段按設計標高截取鋼材。主筋保護層厚度為50 mm。

樁身混凝土強度等級為C45，塌落度200 mm。受場地限制，且每根樁澆筑量少的情況影響，由人工用斗車轉運混凝土進行澆筑。澆筑前先將振動棒置于孔內，距離孔底約500 mm處開始振搗，隨混凝土澆筑逐步提升振動棒的高度，直至孔口。

4.3 加固方案實施效果

微型樁加固施工中及完成后，監測單位對該段進行了連續監測，結果顯示變形逐步趨于穩定。隨后施工單位對已開裂的填充墻體拆除重建，對開裂的梁柱進行了補強加固，安全交付業主使用。

5 結 語

本文通過微型樁在工程中的實際應用，采用合適的微型樁施工工藝，取得了預期的加固效果。

1)基礎施工期間應對基礎持力層進行嚴格的判定及驗收，施工中必要的保護，特別注意施工期間的防排水工作，以免給后期造成較大的隱患。

2)微型樁工藝可在較小的室內空間施工，解決了室內空間狹小對施工的限制，由于其施工便捷、對既有基礎擾動較小，是既有建筑加固的優選方案。

3)微型樁施工前預先采用高壓噴射注漿固結，可有效保證填土段成孔施工，保證了微型樁的成孔質量，微型樁承載力得以正常發揮。

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