王巖秋

（山東國信環(huán)能集團股份有限公司，山東德州 253000）

1 工程概況

1.1 建筑物概況

某電廠新建中水處理工程實驗樓（共4 層），層高3.6m，東西向長度36.0m（等分為6 個開間），南北向進深18.0m（柱距為6.0m+6.0m+6.0m）。

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報告的建議，雜填土及素填土均不宜作為基礎(chǔ)的持力層。本單體層數(shù)為4 層，最大的單柱荷載標準值為1937kN，結(jié)合工程實際及經(jīng)濟因素，對深厚雜填土未采用挖除或注漿措施，擬采用微型鋼管樁穿透雜填土，樁端進入中風化石灰?guī)r，樁側(cè)進行后注漿改善雜填土性能。

1.3 微型鋼管樁施工工序

定位→埋設(shè)護筒→鉆機就位→成孔→清孔→下鋼管（后注漿管對稱焊在鋼管兩側(cè)，除頂部2m 不加工外，沿注漿管徑向4 個φ6 孔均勻布置，長向間距500mm 加工成花管）→一次砂漿（灰砂比為0.3，待孔口冒漿后提升注漿管至孔口下3～4m 深度補漿）→二次注漿（一次注漿初凝后，采用1～1.5MPa 壓力向后注漿管壓入純水泥漿）。

2 微型鋼管樁優(yōu)點及其加固機理

2.1 微型鋼管樁優(yōu)點

微型鋼管樁除具有普通微型樁的優(yōu)點之外，有以下自身的特點：①樁身抗彎剛度大：樁身加筋為鋼管，用于以水平力為主的的支擋結(jié)構(gòu)及邊坡支護時，表現(xiàn)出很好的適用性。②無斷樁現(xiàn)象：軟土地區(qū)施工時，由于土體較軟易出現(xiàn)塌孔，所以樁的截面積減小更有甚者樁身截面無水泥砂漿即斷樁，對其承載力影響較大。微型鋼管樁由于鋼管的連續(xù)性不會出現(xiàn)斷樁，即便出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象，鋼管及內(nèi)部的水泥砂漿依然能夠能夠?qū)⒑奢d傳遞至更深土層，且微型樁一般采用后注漿的工藝，樁周土層經(jīng)過后壓漿可以得到改善，所以縮徑或塌孔對其承載力亦不會出現(xiàn)很大的影響。③樁身材料確定的承載力高：微型鋼管樁樁端為巖石的情況下，可將樁置于巖石，基樁作為嵌巖樁，充分發(fā)揮其樁身材料確定的承載力高這一優(yōu)點。

2.2 微型鋼管樁加固機理

（1）樁間土的改良作用：樁體一般需進行后注漿，后注漿液在壓力作用下向樁身四周擴散，樁身直徑類似于形狀復(fù)雜的“多節(jié)擴孔樁”。

（2）復(fù)合樁基的作用：當基樁與周圍土體共同承擔上部結(jié)構(gòu)荷載時，樁體和樁間土的變形模量的差異性，基底應(yīng)力會向樁體集中，因此，基樁的存在使得基底下一定深度范圍內(nèi)土層中的附加應(yīng)力減小，從而也就減少了變形計算深度范圍內(nèi)的土層在附加壓力下產(chǎn)生的壓縮變形。

（3）樁側(cè)摩阻力的提高作用：微型鋼管樁在最后成樁前要進行高壓后注漿，且壓力需保持一段時間，以確保高壓后注漿液能夠強制充填進入樁身側(cè)壁與樁周土層接觸不良之處。

（4）微型鋼管樁本身構(gòu)造和鋼管混凝土類似，樁身鋼管內(nèi)部水泥砂漿會受到鋼管約束的作用，另外，高壓后注漿改良了樁間雜填土的性能，使得雜填土對樁身也能提供一定的側(cè)向約束作用。

3 樁基設(shè)計

本工程柱下采用五樁承臺，結(jié)合巖土工程勘察鉆孔的布置，選取三處鉆孔土層參數(shù)作為計算依據(jù)，樁身計算數(shù)據(jù)如下：P1 樁長 11.0m，P2 樁長 14.3m，P3 樁長 11.4m；樁徑均為 220mm，孔內(nèi)下放 φ127 鋼管（Q235B，壁厚 δ=5mm），樁身砂漿 M20，樁端入巖0.6m?；鶚冻休d力計算參數(shù)如下：嵌巖深徑比hr/d=0.6/0.22；Ap=0.037994m2；ψc=0.7；fc=9.6MPa；fy=215MPa；As=0.0019m2。

根據(jù)JGJ94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《樁基規(guī)范》），取下列二者計算的較小值作為單樁承載力特征值：

（1）側(cè)阻和端阻確定的承載力特征值：規(guī)范第5.3.9 條公式Quk=Qsk+Qrk=uΣqsikli+ζrfrkAp（偏于安全，設(shè)計暫不考慮雜填土經(jīng)后注漿改善所提供的側(cè)阻力）。

表1 樁基規(guī)范公式算法-單樁承載力特征值（單位：kN）

（2）樁身材料確定的承載力特征值：規(guī)范5.8.2 條公式N≤ψcfcAps+0.9f′vA′s。

根據(jù)表1，單樁承載力特征值Ra=min{Quk/2，N/1.35}=462kN，設(shè)計偏于安全取Ra=400kN 作為單樁承載力特征值，因此五樁承臺能夠滿足上部結(jié)構(gòu)的承載力要求。

4 現(xiàn)場靜載荷試驗及樁身壓縮量計算

根據(jù)JGJ106-2014《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《基樁檢測規(guī)范》）第3.3.1 條，基樁施工完畢，選取三根工程樁做樁基靜載試驗，根據(jù)《基樁檢測規(guī)范》4.1.3 條加載須達到2Ra即800kN，因此三根受壓試樁材料調(diào)整如下：水泥砂漿M30，鋼管采用φ127 鋼管（Q235B，壁厚δ=10mm）。根據(jù)上述計算公式Ra=（0.7×14300×0.037994＋0.9×215000×0.0036738）÷1.35=808.3kN。

基樁平面布置簡圖見圖1。

圖1 樁位平面布置

根據(jù)設(shè)計圖紙，試驗單樁承載力特征Ra=400kN，試驗反力由錨樁提供。試樁為工程樁，所以加載至800kN 時終止。試樁的p-s曲線見圖2。

圖2 試樁 p-s 曲線

試驗結(jié)果分析：P1、P2、P3 的p-s 曲線均為緩變型；樁頂荷載增大，樁頂沉降同時增加；試樁所施加荷載終止值均為800kN，樁頂沉降量最大值為1.93mm。

本工程微型樁樁端嵌巖，雜填土未經(jīng)注漿的情況下，可根據(jù)《樁基規(guī)范》第5.5.14 條按照單樁計算樁身的壓縮Se=ξeQjlj/EcAps，其中ξe=1.0、Qj=800kN，試樁其他參數(shù)見表2。

表2 樁身彈性壓縮量Se 計算

綜合沉降實測值及樁身彈性壓縮理論值比較分析，可以推測：樁周雜填土經(jīng)過樁側(cè)高壓后注漿后，性能得到明顯的改善，豎向受壓荷載作用下能提供樁側(cè)阻力。

5 結(jié)論

（1）樁端嵌巖情況下，單樁荷載-沉降曲線是緩變型，樁土相對位移小，樁側(cè)阻力發(fā)揮的程度尚需研究，工程設(shè)計偏安全可按嵌巖樁；

（2）荷載施加至2Ra時，最大樁頂沉降量1.93mm，因此，今后微型鋼管樁的設(shè)計時，可考慮以結(jié)構(gòu)允許的樁頂沉降量最大值對應(yīng)的荷載作為Ra；

（3）微型鋼管樁一般需后注漿，高壓漿液通過后注漿管向四周土層滲透或產(chǎn)生劈裂注漿現(xiàn)象，可改善樁周雜填土特性，建議計算Ra時即可考慮雜填土的側(cè)阻力。