微型桩施工工艺标准.doc

微型桩的构造与施工工艺1 微型桩概况微型桩最早由意大利人FLizzi提出的，起初在英美等国称之为“网状结构树根桩（Reticulated Rcot Piles）”，到了日本，简称为RRP工法，又叫土的加筋，20世纪80年代到了国内称之为微型桩（Micro Piles）或者称之为树根桩（Rcot Piles）。其是一种较小直径的钻孔灌注桩，直径一般在1030cm，长细比一般大于30，桩体由压力灌注的水泥砂浆或小石子混凝土与加劲材料组成。根据不同的用途，用于微型桩的加劲材料可以是钢筋、钢管或其他型钢。微型桩可以是垂直布置，也可以是倾斜布置；可以成排布置，也可交叉成网状布置形如树根。我国于80世纪开始研究，并在上海地区首先应用。最初的微型桩主要用于老旧建筑的基础补强和托换等。微型桩的技术较为简单，施工方便，适用于狭窄的施工作业区；对土层适应性强；施工振动、噪音小；桩位布置形式灵活，可以布置成斜桩；与同体积灌注桩相比，其承载力较高。近年来迅速发展，广泛应用于各种土木建筑工程，目前已在深基坑开挖支护、地面沉陷修复、路基加固以及边坡加固等方面得到了成功应用。2 微型桩的特点根据工程的特点，微型桩可以采用不同的结构布置形式，就深基坑或边坡而言，其结构布置形式可将微型桩体系分为以下四种类型：桩锚微型桩体系、独立微型桩体系、平面桁架微型桩体系以及空间桁架微型桩体系。2.1 桩锚微型桩体系桩锚微型桩体系就是在基坑开挖面上按照一定的距离和形式布置微型桩，各微型桩通过连接横梁传递土体压力，并通过锚杆（索）传递带稳定土层中，这种结构形式适用于基础与边坡中之间距离小且比较软弱的土体。2.2 独立微型桩体系独立微型桩体系就是在基坑的开挖面上或自然坡面上按照一定的间距布置多根或多排微型桩，各根桩相互独立，桩与桩间的相互作用仅通过土体进行传递。这种结构形式比较适合于滑体完整性较好且强度较高的土体。2.3 平面桁架微型桩体系将坡面上布置的多根或多排微型桩通过连系梁将其顶端横向连接在一起而形成的结构体系称为平面桁架微型桩体系。这种结构形式适合于坡体发育有两种结构面，且完整性较差的边坡。2.4 空间桁架微型桩体系空间桁架微型桩体系是在平面桁架微型桩体系的基础上用连系梁将沿着边坡走向的多排微型桩连接在一起而形成的结构体系。对于坡体发育有两种以上的结构面，岩体软弱破碎和完整性很差的边坡可采用这种结构。3 微型桩作用机理对于基坑开挖和边坡加固，常使用微型桩预加固技术，针对潜在滑体使用微型桩进行加固，然后进行开挖或进行其他支护措施。微型桩的存在，特别是在微型桩采用了连系梁形成桁架体系后，侧土压力由桩和桩间岩土体共同承担。从而使得整个微型桩体系和桩间岩土体作为一个整体结构进行工作。此时微型桩具有类似抗滑桩的作用，可承受较大的弯矩和剪力。在桩顶作用连系梁之后，各根微型桩和桩间岩土体更加紧密的联系在一起，能够有效的控制墙面上加固区域拉裂缝的形成和发展。3 微型桩的施工工艺及侵蚀防护31 施工工艺微型桩的施工一般按以下工艺进行：成孔-清孔-安放加劲材料-注浆成桩3.1.1 微型桩的工艺过程和一般钻孔灌注桩的区别：600mm钻孔灌注桩的工艺流程：400mm钻孔灌注桩的工艺流程：微型桩的基本施工工艺： 钻机就位就位钻机在工作平台搭就后，移动钻机使转盘中心大致对准护筒中心，起吊钻头，位移钻机，使钻头中心正对桩位。桩位偏差应控制在20mm以内，直桩的垂直度偏差不宜大于1%，斜桩的倾斜度应按设计要求做相应调整。保持钻机底盘水平后，即可开始钻孔。斜桩成孔时，采用钻机脚板垫高到要求的方法，用罗盘检查钻杆的倾斜度。 成孔一般采用地质钻成孔，也可采用洛阳铲冲击成孔。视工程地质条件可采用干成孔或泥浆护壁循环成孔。微型桩施工时应防止出现穿孔和浆液沿砂层大量流失的现象，可采用跳孔施工、间歇施工和增加速凝剂掺量等措施来进行处理。 清孔采用泥浆护壁成孔，成孔后进行水冲清孔。钻孔时，泥浆比重控制在1.18左右，清孔后泥浆比重控制在1.12左右。 安放加筋材料及回填石料加筋材料一般采用钢筋、钢管或其他型钢，通长配置。微型桩采用的碎石粒径不宜过大，以防卡在钢筋笼上，通常以不超过l10桩径为宜。粒径数毫米的瓜子片含泥量高，易浮在水泥浆表面，会显著减少压浆量和降低桩身强度。在成孔之后至回填碎石期间，最可能产生缩径和塌孔现象，因此应尽可能缩短吊放加筋材料和注浆管的时间。碎石的填充量采取体积计算，先计算钻孔(扣除加筋材料、注浆管的体积)的容积，可获得每孔应投入碎石的数量。考虑到钻孔容积计算的误差和投放时空隙的变化，投入量允许有1020的变化幅度。投入量过小往往是缩径或碎石级配不良所致，会导致桩身强度不够。 注浆水泥浆配制：水泥浆将水灰比控制在0.40.6之间，水泥浆宜用高速搅拌机制浆，以确保搅拌均匀，减少离析，再转入低速搅拌储浆桶，边搅边注浆。 微型桩注浆参数的选择:微型桩注浆参数主要包括：注浆龄期、水泥浆液的配比、注浆压力、注浆量和注浆持续时间。注浆参数的选择是注浆技术的关键。 注浆龄期的选择注浆龄期是指桩身材料的强度达到要求时所需要的时间。由于注浆时要施加较高的压力，必须要等到桩身具有一定的强度之后才可注浆。 水泥浆液配比水泥浆液配比是指水和水泥及水泥掺料的质量比。不同浓度的浆液具有不同的性能，稀浆液便于输送，渗透能力强：中等浓度的浆液有填食、压密的作用；高浓度浆液对于已经注入的浆液有脱水作用。浆液如果采用水泥浆，水灰比应选择在04：106：1之间：采用水泥水玻璃浆液时，水灰比应在1：106：1之间。在实际注浆时，一般先用稀浆液，然后在用中浓度的浆液，最后用高浓度的浆液。必要时可掺入适量的外加剂以改善浆液的性能，提高注浆效率。用作防渗堵漏的树根桩，允许在水泥浆液中掺入不大于3的磨细粉煤灰。 注浆压力当注浆压力超过桩周土的上覆土自重压力和强度时，将有可能导致上覆土层的破坏，桩身上抬。因此，注浆压力一般以不使地层结构破坏或发生局部和少量破坏为前提。注浆压力与桩长、桩端土层的性质有关，桩身越长，桩端土强度越高，则所需的注浆压力越大；桩身越短，桩端土层强度越低，则所需的注浆压力越小。此外，在不同的阶段，所需要的注浆压力也不同，注浆开始阶段由于要克服很大的初始阻力，所需的压力较大；平稳注浆过程中，所需的压力较小；注浆结束时，由于浆液已经充满地层，此时所需要的压力较大。一般情况下，可通过注浆试验结果确定注浆压力。 确定注浆量注浆量是指每根桩从开始压浆至终止压浆所使用浆液的体积。在浆液水灰比为O5O55之间的情况下，对于常规桩距的桩，桩端注入水泥量可按公式估算。 注浆持续时间注浆持续时间是指从注浆开始结束注浆的时间段。一般情况下，桩的注浆持续时间不超过2小时，也可以采取多次注浆技术来提高注浆的效果。 初次注浆:清孔至孔口冒出的泥砂达到符合要求的泥浆比重时（注浆前不能终止清孔），才能开始注浆。初次注浆时注浆泵正常压力控制在0.3Mpa左右，微型桩施工如出现缩颈和塌孔的现象，应将套管下到产生缩颈或塌孔的土层深度以下。注浆工作时，注浆液应均匀上冒，直至灌满，孔口冒出浓浆，压浆才告结束；注浆过程应连续，如因其他原因间断，立即处理。注浆管的提升应根据注浆压力变化进行，每次提升高度不超过50cm，直至水泥浆完全置换孔内泥浆从孔口溢出为止。注浆完毕，立即拔初次注浆管，每拔2m补注一次，直至拔出为止。在整个注浆过程中，严格控制注浆顶面标高（设计桩顶标高以上加灌长度应大于50cm）。 二次注浆:待初次注浆液达到初凝，一般是在57小时后开始二次注浆。二次注浆管一般代替一根钢筋，由注浆泵通过注浆管压入注浆液，并从注浆管的开口处溢出，在注浆压力的作用下顶开橡皮套，冲破初凝的水泥浆，挤压填充桩体与土壁之间的空隙，以提高桩的承载能力。二次注浆的挤压效果受注浆压力、初凝时间、水灰比、土层特征等因素影响。二次注浆的注浆压力为24Mpa。一般从底部往上层注浆，注浆时边注边上拔。应保持一定的上拔速度，上拔速度太快则水泥浆不能充分溢出，达不到注浆效果；速度太慢则大量的水泥浆沿桩体向上溢出，造成材料浪费。拔管后应立即在桩顶填充碎石，并在12m范围内补充注浆。3.1.2 微型桩的注浆和成桩情况和一般钻孔灌注桩的区别：钻孔灌注桩是直接用标号大于C30的混凝土浇筑，而微型桩是用碎石通过注浆凝固而成，因为钻孔灌注桩口径大，内置较大直径注浆导管，而微型桩只能用口径较小注浆管。从成桩的形状上来看，也有很大区别如图1： 钻孔灌注桩成桩后 微型桩成桩后3.3 侵蚀防护微型桩的腐蚀主要是金属材料的腐蚀问题。微型桩加筋的腐蚀是一种电解现象，钢材发生腐蚀，应在其阴极和阳极同时发生反应，引起这种反应的力就是两级区的电位差。引起微型桩腐蚀的主要原因和地下水的腐蚀介质作用，微型桩通过形状差异的地层、双金属作用以及地层中存在的杂散电流。微型桩的防护应满足以下基本要求：应按微型桩的使用年限、微型桩所处环境的腐蚀程度及微桩破坏后果等因素确定防护类型与标准；微型桩防护的有效期应等于微型桩的使用有效期；采取防护措施的加筋应能将荷载传递到桩体；微型桩及其防护系统在制作、运输、安装过程中不应受到损坏；用作防护的材料在预料的工作温度范围内保证不开裂、不变脆或液化，具有化学稳定性，不与相邻材料发生反应，并保持其抗渗性。微型桩的腐蚀防护主要有以下几个方法：镀锌处理；表面涂环氧树脂；采用套管；提前对腐蚀程度进行估算，加筋尺寸适当加大。、4 质量检验对承受竖向荷载的微型桩，采用静载试验来检验其承载能力和沉降特性；对作为抗拔的树根桩，采用抗拔静载试验检测其抗拔力；对作为复合地基的树桩桩，除检测单桩承载力外，还应检测复合地基静载；桩身完整性可采用低应变进行检测。参考文献1 王志.浅谈树根桩的设计施工要点及应用J.中国科技信息.2010.10:75-76.2 李连祥,李术才. 基坑工程中微型桩系统技术J.地下空间与工程学报.2008.12(7):1264-1268.3 范海红.微型桩的构造与施工工艺问题探讨J.工程技术.2010:179.4 刘涛,陈伟.微型桩在深基坑支护中的分析研究J. 世界科技研究与发展.2008.10(30):621-623.5建筑地基处理技术规范JGJ7920026建筑地基基础设计规程GB5000720027基础工程施工手册8建筑施工计算手册