微型桩在基坑工程中的应用分析

王 刚 韩 青

(山西冶金岩土工程勘察有限公司,山西 太原 030000)

0 引言

近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平不断提高，各类建筑与市政工程逐渐增多。特别是20世纪80年代后，我国各类高层建筑如雨后春笋般出现，而一般高层建筑都配备地下室，少至1层，多至3层以上，因此，基坑工程也逐渐增多。此外，随着我国城市化进程加快，我国人民的人均土地面积在不断减少，不到世界人均土地面积的1/10，开发地下空间已经成为当今人类面临的最重要的问题之一。目前，开发地下空间主要有三大矛盾：人口、资源、环境。发达国家已就这三大矛盾积极展开研究，找出可以平衡这三大矛盾的技术，从而医治“城市综合症”，实现城市可持续发展。

微型桩具有主要特点：非开挖施工，对土体扰动小；施工机具小，适用于狭小的施工作业区；桩位布置灵活；对土层实用性强；施工振动、噪声小[1，2]。近年来，微型桩应用于基坑支护和滑坡防治工程中，取得了较好的成效。

1 微型桩的定义与特点

1.1 定义

微型桩，又称树根桩，为一种较小直径桩，桩径100 mm～300 mm，或长细比大30[2]，由于微型桩的构造与普通桩的构造有所不同，为了保证钢筋保护层具有足够的厚度，使微型桩可以发挥相应的工作性能，因此微型桩直径不易过大，直径较大的微型桩在经济上不合理同时施工也比较困难。微型桩的施工工艺主要有钻孔、强钢筋和压力注浆，加筋材料众多，一般选用型钢、钢筋、刚花管的一种或是多种组合。注浆材料一般选用水泥砂浆或细石混凝土，顶部连系梁采用钢筋混凝土材料。

1.2 特点

与传统强支护结构相比，微型桩在基坑工程中可以得到和普通结构同样的效果，但是设计、施工周期短。对于一些小型基坑、防灾工程及加固工程来说，微型桩的快速有效的功能十分适合。微型桩的特点主要有以下几个方面：

1)微型桩直径小，对地基产生的附加应力较小，施工基础结构的影响小，不干扰建筑物的正常使用，同时施工噪声小，非常适合在人口密集的地带施工；

2)微型桩施工方便，施工机械简单，对于因缺少施工场地或场地在偏远地区等施工条件受到限制，以至于一般桩基施工设备无法展开的情况下，微型桩施工十分方便，同时施工时对建筑物的影响较小；

3)微型桩适用性较强，可以设置在不同土质的基坑中，特别是在地质情况比较复杂的基坑工程中。当基坑开挖条件、开挖位置和开挖区域受到严重限制时，微型桩还可发挥挡土墙、抗滑桩等传统支护结构无法发挥的作用；

4)微型桩的抗震能力较强，与传统的支护结构不同，微型桩属于柔性结构，柔性较大，无论承受竖向荷载或是水平荷载，都易与周围岩土体形成复合结构，与周围岩土体共同发生协调变形。

2 微型桩的应用

目前，微型桩在工程中以桩结合其他结构为主要围护形式，有以下3种型式：

1)微型桩体系。

在边坡中采用多排多列的微型桩作为支护结构，同时与钢筋混凝土梁或顶板结合，可以有效减少桩顶位移，同时这种空间结构可以有效抵抗土体的侧向土压力。

2)微型桩结合注浆技术。

根据不同的土体情况，在微型桩中插入竖向钢花管，同时注浆，将花冠、钢筋、砂浆与土体组合，形成复合微型桩作为支护结构，既发挥了土体自身的承载力，同时降低了工程的成本，十分经济[3]。

3)微型桩结合其他支挡结构。

这种类型中，微型桩主要有两种作用，一种作为结构的地基结构，如微型桩十重力式挡墙，类似于目前较为广泛采用的桩基托梁挡土墙结构[4]，主要用于河岸严重冲刷、陡坡岩堆、稳定性较差的陡坡覆盖土、基岩埋藏较深、与既有线紧邻等地段路基以及山坡较陡、覆盖土层稳定性较差、承载力较低，基岩埋藏又较深时。另一种为联合支护型式，如微型桩和土钉或锚索联合支护。微型桩作为主要的支护结构，与土钉结合，增强面层整体性，提高刚度；与锚索结合，锚索控制微型桩桩顶位移，增强桩群稳定性。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

拟建工程位于四川省广元市，北侧为滨河南路，其余三侧为规划道路。基坑深度为8.15 m～9.05 m，基坑重要性等级为二级。

3.2 水文地质条件

根据地勘报告揭露，本工程的地层主要以砂土和卵石为主，现根据野外特征将场地地层的分布及特征描述如下：

色杂，稍湿，松散～稍密状为主，以含砾粉质粘土为主，含建筑垃圾及原建筑物基础等，局部为块石，砂、砾石含量在5%～15%之间，较不均匀，最大粒径达50 cm，回填时间较长。该层均有分布，层厚1.00 m～2.60 m。

灰黄色、棕黄色，软可塑，含有铁锈斑纹，无摇振反应，干强度中，韧性中，切面稍光滑。该层仅局部勘探孔揭露。层厚0.50 m～1.60 m，层顶埋深1.00 m～2.50 m。

灰黄色，饱和，稍密～中密，矿物成分主要以石英、长石为主，含云母碎片。该层局部粉粘粒含量较高，呈含中砂粉质粘土。层厚0.50 m～3.20 m，层顶埋深1.10 m～3.10 m。

灰黄色、棕黄色，硬可塑，含有铁锈斑纹，无摇振反应，干强度中，韧性中，切面稍光滑。该层仅局部勘探孔揭露。层厚0.60 m～2.00 m，层顶埋深2.00 m～4.50 m。

灰黄色，饱和，稍密～中密，矿物成分主要以石英、长石为主，含云母碎片。该层仅局部勘探孔揭露。层厚0.40 m～1.10 m，层顶埋深3.80 m～4.50 m。

灰色，浅灰色，饱和，稍密～中密，局部为砾砂。颗粒多呈次亚圆形～次棱角状，磨圆度一般，母岩成分为中～微风化凝灰岩。大于20 mm粒径的卵石含量占21%，粉粘粒含量19.3%，根据现场钻探揭示，碎石(卵石)最大粒径达到10 cm左右，普遍粒径在3 cm～5 cm，分选性较差，级配良。重型动力触探修正后击数在6.20～17.70之间，离散性较大。控制层厚4.80 m～12.10 m，层顶埋深2.60 m～5.20 m。

第⑥1层：强风化石英闪长岩(J3h)。

紫红色，原岩结构构造已遭受破坏，岩石已强烈风化为碎石状，岩芯破碎，锤击声脆，用手不易折，风化蚀变较强烈。风化程度差异性较大。层厚2.00 m～2.50 m，层顶埋深15.90 m～16.70 m。

第⑥2层：中风化石英闪长岩(J3h)。

灰绿色，见云母片，原岩结构较清晰，致密，岩芯呈短柱状，较破碎，中细粒状结构，块状构造，风化裂隙和构造裂隙一般发育。钻孔岩芯采取率在65%～90%，岩石RQD指标约40%～50%，岩石饱和单轴抗压强度46.30 MPa～67.0 MPa，平均值为56.6 MPa，系较硬岩，岩体完整程度属较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级。该层仅局部控制，层顶埋深17.90 m～19.20 m，揭露层厚6.30 m。

涉及本工程基坑设计的土层物理力学指标如表1所示。

勘察期间实测各钻孔地下水埋深为0.90 m～2.50 m，水位标

高为10.20 m～10.85 m，受场地地形及钻探泥浆护壁影响，略有起伏，属孔隙型潜水，主要赋存于上部中砂及圆砾层中，水量较大，常年地下水水位变幅在1.50 m左右，主要受大气降水的入渗补给，以蒸发及侧向渗流为主要排泄途径。底部基岩无明显裂隙水发育。

表1 土层物理力学指标

3.3 围护形式

本工程基坑支护设计采用自然放坡、多排高压旋喷加筋排桩。自然放坡坡度为1∶1，坡高1 m。放坡表面挂网喷射C20混凝土，如图1所示。

3.4 监测结果分析

利用理正计算软件对基坑进行计算，得出基坑围护结构发生的最大位移为2.61 mm，将计算结果与工程监测结果对比，发现监测的围护结构水平位移大多都在2.0 mm～4.0 mm。实际监测水平位移的最大值出现在桩顶，为5.1 mm，满足规范要求。在开挖过程中排桩位移发展缓慢，基坑稳定性良好。

4 结语

本文主要介绍了微型桩的特点、定义及应用范围，通过工程实例分析，发现微型桩具有施工方便，施工周期短，成本较低等特点，具有广阔的应用前景。