微型钢管灌注桩设计与施工

微型钢管灌注桩设计与施工

1工程概况

广州市珠江两岸环境建设是广州市“二年一中变”的重点工程项目，是广州市实现“山水”城市目标的重要组成部分。沿江路堤岸是十里长堤较特殊的一段，堤岸年代久远，是经过多次修筑而成的，结构形式多样复杂，海珠桥—江湾桥段，堤岸人行道最窄处仅3. 5m左右。人行道上遍植榕树，I I.紧邻交通繁忙的沿江路，环境狭窄、干扰大。为了使珠江两岸景观工程能体现宏伟、大气的特点，该段堤岸须加宽处理。根据现有堤岸的状况}i=经过多方案比较，最后采取了堤岸悬飘3. 4m的方案。

2徽型翎管灌注桩的奔用

木工程堤岸悬飘段采用预制梁板结构，在人行道上设钻孔灌注桩来平衡抗拔。预制梁的支承桩选型需考虑以卜几个方而:原堤岸修建的时间较旱，有的堤岸还是采用木桩基础，因此不考虑直接利用原堤岸承压;不能破坏原堤岸的结构;为了不影响航道水流，不考虑贴着堤岸挡上墙的位置在江中设桩;原堤岸修建时间己久，为了堤岸不发生局部失稳的情况，不采用冲击力、振动力大的施工方法;沿堤岸内侧有供电电缆、电讯电缆、给排水管等市政设施。

因此，经过多方而的比较，最后采用微型钢管灌注桩(见图1)。

此种桩为一种“小径高强”的桩型，具有穿透能力强、桩径小、桩横截而单位而积承载能力高、施工方便、适用于施工场地狭窄、地卜地质结构复杂的场地施工等优点。为了不穿破挡上外墙，以免漏浆。在设计上将此桩中心定在离原堤岸边500mm的位置上。

3微型钥管灌注桩的设计

3. 1微型钢管灌注桩的工作机理

微型钢管灌注桩受荷载后，钢管起双重作用，纵向受压承受荷载，环向受拉约束管内水泥浆桩体，桩体在受到侧向约束卜，横向变形受到阻止，形成二向受压的应力状态，水泥浆桩体抗压强度大幅度提高，桩身水泥浆的承载能力也相应提高。钢管外侧的水泥固结体能够保护钢管，增加桩身摩擦力，提高耐久性，山于钢管与水泥浆的共同作用，即提高了其截而承载力，也改善水泥浆的脆性性能，大大提高了抗弯刚度，从而减少了桩身因长细

比较大而发生纵向弯曲失稳的可能性，允许桩采用较大的长细比。

钢管桩的承载力山两部分组成，一是桩周地基上的摩阻力，这部分首先作用于钢管外侧的水泥浆固结体，然后通过水泥浆固结体与钢管之间的界而粘结力传递到钢管，最后才山钢管、水泥浆共同分担。另一部分是基岩提供的桩端端承力，桩端端承力则山桩底基岩承载力和桩周基岩粘结力共同组成，山于桩周摩阻力在数值上远小于桩端端承力，并且两者之间存在时间上的不同步性，所以桩的承载力主要山桩端端承力提供。

3. 2工程地质概况

工程地质情况山上至卜为:①0 ~ -3. 25m填上，②-3. 25m ~ -5. lm中砂，③-5. lm ~ -9.25 m淤泥，④-9. 25m ~ -12. 75m细砂，⑤ -12. 75m ~ -15. 45m砾砂，-15. 45m以卜为中风化泥岩。

3. 3微型钢管灌注桩的计算

木工程拟采用成孔φ220mm的钢管桩，桩长暂定为20m桩身进入中风化岩层4m}钢管为φ168 mm ×6mm的无缝钢管，桩身填充材料采用水泥浆高压灌注，水泥浆强度为20MPa .(见图2)

3.1.1计算桩身稳定系数Ψ

此桩按桩顶铰接，桩底嵌于岩石内的模型来计算。

m=4.5 mN/m'

b},=0.9 (1.5d+0.5) =0.9x (1.5x0.22+0.5) =0.747m

E=2.2 x 10，N/nmu=2.2x10'0 N/m}

叮r

_}r x 110_

4

1_15x10\" mm'=1_15x1()一' m

。一S_ mbu -1EI一1

} ,=0 h=16>生竺一”8

a

lc=0.7 x 3.78=2.646

lc/d=2.6460.22=12

查表得:平-0.92

式中:m桩侧上水平抗力系数的比例系数

b-桩身的计算宽度

lc桩的计算长度

3.1.2计算桩身承载力R,{

钢管而积:A=3054mm,

水泥浆而积:A};=220}}rr }4-3054=34959mm}

R,{=}(乓'A+平。无A})

=0.92x (215x3054+O.Fx10x34959)

=S61kN

3.1.3计算单桩竖向承载力设计值R

Q},<=Qn<+Qm<

。—桩的水平变形系数

=入aN} } q-},1}+入NqN}Ai>

=7S1kN

R= Q},{/1.65=473kN

式中:入:厂一侧阻挤上效应系数

入、—桩端闭塞效应系数

因此单桩竖向承载力设计值取450kN。木工程预制梁在堤岸产生的压力为738kN，因而在每根梁卜设两根钢管桩就能满足要求。同时，木工程为了增强桩的防腐能力，将钢管的壁厚取为8mm. 并且还在钢桩的外表而涂两层防锈漆。

4微型钢管灌注桩的施工

4.1微型钢管桩的施工工艺

测量放线 钻进成孔 清孔 安装下放钢管 安装注浆管 注水泥浆 振动拔升注浆管 密封钢管口 二次加压 振动拔升注浆管 完成

4.2微型钢管灌注桩的施工要点

4.2.1桩身端应支承于稳定基岩，必要时进行超前钻探。

4.2.2测量放线要确保桩位的准确，保证钻机平稳、钻杆垂直。

4.3.3钢管搭接部位要用套筒搭接焊，套筒高度不

小于钢管直径两倍，套筒壁厚不小于钢管壁厚，在套筒周边焊接，焊接应饱满。钢管驳接时，应检查垂直度，防止接头弯、折。

4.2.4在中168钢管的管壁上开出浆孔，上部4m不开孔，4m以卜部分沿竖向每隔250mm钻两个Φ10的孔，出浆孔交错布置，入中风化岩段，出浆孔间距从250mm加密至15 0mnm钢管端头用开孔钢板焊封。

4.2.5在注水泥砂浆前，要对桩孔进行清孔，要求孔底沉渣厚度不大于50mm桩身入基岩深度不小于4m。

4.2.6水泥浆强度要求达到20MPa，水灰比严格控制在0.4一0.45之间。

4.2.7注浆管需装设压力表，注浆压力为0.3 ~0.5MPa，注浆后暂不拔注浆管，直至水泥浆从中168钢管内、外均流出浆液为止，拔出注浆管，密封钢管口部，加压数分钟，待水泥浆从钢管外再次溢出为止。

4.2.8微型桩施工中仔细测量孔深、钢管长度、注浆管长度，绝对避免桩端断桩现象。

4.2.9严格控制桩顶、桩底标高，必须按设计保证足够的入岩深度。

4.3微型钢管灌注桩的施工难点

成孔是微型钢管灌注桩的施工难点。由于堤岸墙身大部分为花岗石条石组砌而成，其基础为抛石（散石)堆填而成，且堤岸墙身石缝和间隙较多，桩孔内泥浆稠度受到珠江河水

的涨退影响，泥浆还会从条石间隙及河床处泄漏而产生流失现象。施工时采用相应的技术措施:

4.3.1遇到坚硬层，如花岗石块体、混凝上地而，采用金刚石钻头钻进成孔。

4.3.2钻进抛石层时，山于石块松动，容易发生卡钻，或提起钻杆再次下钻时抛石受潮水涨退影响引起滚动，抛石再次进入钻孔内。采用粘上水泥浆护壁，根据抛石层的空隙率和泥浆流失程度确定泥浆稠度和水泥掺入量，Jl二适量加入速凝剂，以固结抛石层和堵塞孔洞;当抛石层松动情况较大时采用一次成孔，先扩大孔径钻进，在抛石层处灌注C15细石混凝上(加5 %速凝剂)，初凝后，重新按Φ220mm钻进成孔。

4.3.3钻进软弱上层—砂层和淤泥层容易塌孔，可加大泥浆比重护壁，或先对软弱上层进行固结处理后再按} 220mm钻进成孔。

5微型钢管灌注桩的实施效果

直接在花岗石条石砌筑的堤岸钻孔，穿透3.5m厚花岗石砌体、3m厚抛石层、砂层和淤泥层，进入中风化岩层，桩长20m~24m 。经现场进行随机抽验，抽3根钢管灌注桩作静载试验，对钢管灌注桩施加试验荷载为设计值(450 kN)的2倍，桩沉降量均未超过5mm，且卸载后回弹率高，桩承载力能达到设计要求，保持了珠江堤岸的原状，对于城市景观和传统风貌起到积极的保护作用，既没有破坏沿堤岸内侧铺设的市政设施，又确保了沿江路的交通畅顺。

6结语

木工程沿江中路悬飘试验段现己投入使用了二年多，基木满足了设计和使用要求，应用效果比较满意。微型钢管灌注桩具有桩径小、承载力高、桩身质量可靠等优点，在特殊工程中是一种很好的新型桩型。