微型樁豎向承載力的估算
1、微型樁的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用
微型樁直徑一般在150mm～300mm，但可以達(dá)到較大的深度。30年代由意大利首創(chuàng)，美國(guó)于40年代開(kāi)始使用微型樁，發(fā)展十分迅速。我國(guó)于1981年開(kāi)始研究，1985年在上海第一次使用。
與其它地基加固或基礎(chǔ)托換方法相比微型樁具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）承載力高：一根直徑為140mm長(zhǎng)度為4.7m，樁端進(jìn)入密實(shí)中砂層的微型樁的極限承載力為835kN；完全埋入土中的微型樁，能提供910kN的安全工作荷載。當(dāng)微型樁做在巖層中時(shí)，能夠承受的安全工作荷載可高達(dá)2720kN。
（2）沉降量小：一根樁端進(jìn)入硬塑粘性土長(zhǎng)為7m的微型樁，當(dāng)荷載加至314kN時(shí)，樁頂沉降僅為3.8mm，而一根樁端進(jìn)入砂狀強(qiáng)風(fēng)化巖長(zhǎng)度為11m的微型樁，當(dāng)荷載加至648kN時(shí)樁頂沉降僅為2.2mm。
（3）所需施工場(chǎng)地較小，在平面尺寸1.1m2.5m和凈空高度2.5m即可施工；
（4）樁孔孔徑小，因而對(duì)基礎(chǔ)和地基土幾乎都不產(chǎn)生附加應(yīng)力，施工時(shí)對(duì)原有基礎(chǔ)影響小；也不干擾建筑物的正常使用。
（5）能穿透各種障礙物，適用于各種不同的土質(zhì)條件。
由于微型樁具有以上優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)隨著我國(guó)加固改造業(yè)的興起，應(yīng)用越來(lái)越多。目前，微型樁主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：（1） 建筑物增層及改造；（2） 地基不均勻沉降事故中的基礎(chǔ)托換；（3）岸（基坑）邊及地下洞室上方建筑物的基礎(chǔ)托換。
2、微型樁的施工
微型樁的施工一般按以下工序進(jìn)行：成孔---清孔---安放鋼筋籠---注漿成樁。
2.1 成孔：一般采用地質(zhì)鉆成孔，視工程及地質(zhì)條件可采用干成孔或泥漿護(hù)壁循環(huán)成孔。鉆機(jī)經(jīng)改造后，樁孔距建筑物墻（柱）邊最近可為350mm，必要時(shí)也可采用斜孔。
2.2 清孔：若采用泥漿護(hù)壁循環(huán)成孔，則成孔后應(yīng)進(jìn)行水沖清孔。
2.3 安放鋼筋籠：清孔后應(yīng)及時(shí)安放鋼筋籠，在建筑物改造或基礎(chǔ)托換工程中，由于受建筑物層高的限制，鋼筋籠通常分幾節(jié)制做，安放時(shí)再進(jìn)行焊接。
2.4 注漿：注漿方法國(guó)外與國(guó)內(nèi)有較大區(qū)別。國(guó)外通常采用二次灌漿，所灌材料一般為凈水泥漿。而國(guó)內(nèi)一般采用一次灌漿，具體施工一般有以下兩種：（1） 先向孔內(nèi)拋小石子（石子粒徑一般為15～30mm），然后向孔內(nèi)壓力注水泥砂漿或凈水泥漿。（2）直接向孔內(nèi)壓力注水泥砂漿。注漿壓力一般為0.3～0.5MPa。
3 微型樁的承載力：
微型樁單樁承載力應(yīng)該由單樁靜載荷試驗(yàn)來(lái)確定，但在實(shí)際工程中由于事故的緊迫性，往往沒(méi)有時(shí)間或場(chǎng)地來(lái)做靜載荷試驗(yàn)，因此經(jīng)驗(yàn)公式的準(zhǔn)確性就顯得十分重要。美國(guó)對(duì)微型樁承載力的估算按兩種方法來(lái)確定：一種是打入樁來(lái)估算，另一種是按注漿的土錨來(lái)考慮，
為安全起見(jiàn)一般是按打入樁來(lái)考慮。而在我國(guó)無(wú)論是《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-91）還是《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-94），均未有微型樁承載力的估算公式。因此在設(shè)計(jì)中，一般工程技術(shù)人員為安全起見(jiàn)常按普通鋼筋混凝土灌注樁的承載力經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算微型樁的單樁承載力。但微型樁一般是采用壓力灌漿的方式灌注水泥砂漿或水泥漿而成，一部分漿液滲入樁周土體（特別是對(duì)于粗顆粒土），與普通灌注樁相比樁與樁周土體結(jié)合更加緊密。因此，樁側(cè)阻力及樁端阻力均比普通鋼筋混凝土灌注樁要大的多。表1為實(shí)際工程中微型樁承載力實(shí)測(cè)值與估算值的比較結(jié)果。
表1 微型樁單樁豎向極限承載力實(shí)測(cè)值與估算值
編號(hào) | 樁長(zhǎng) (m) | 樁徑 (mm) | 樁周土 | 樁端土 | 注漿壓力 (MPa) | 注漿比* | 承載力實(shí)測(cè)值 (kN) | 計(jì)算值 (kN) | 實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之比 |
1 | 4.7 | 140 | 密實(shí)砂土 | 砂土 | 二次注漿 | 2.5～3.5 | 415 | 137 | 3.03 |
2 | 11 | 220 | 粉質(zhì)粘土 | 強(qiáng)風(fēng)化巖 | 0.4 | 2.1～2.7 | 648 | 379 | 1.71 |
3 | 7 | 220 | 粉質(zhì)粘土 | 粉質(zhì)粘土 | 0.4 | 1.9～2.4 | 314 | 209 | 1.5 |
4 | 12 | 220 | 填土、細(xì)砂 | 密實(shí)中砂 | 0.4 | 1.7～2.6 | 528 | 321 | 1.64 |
5 | 11 | 220 | 黃土狀 粉質(zhì)粘土 | 粉質(zhì)粘土 | 0.4 | 1.6～1.9 | 209 | 150 | 1.39 |
6 | 7 | 220 | 膨脹土 | 中砂 | 0.4 | 1.7～2.2 | 327 | 200 | 1.64 |
7〔3〕 | 12 | 150 | 填土 | 風(fēng)化巖 | 0.4 | 2.7～3.2 | 290 | 140 | 2.08 |
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* 注漿比：實(shí)際注漿量與計(jì)算注漿量的比值
** 編號(hào)2--6均為作者試驗(yàn)結(jié)果
*** 單樁豎向極限承載力計(jì)算值依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-94）算出
由表1可以看出微型樁承載力的實(shí)測(cè)值與按普通灌注樁而做的估算值相差很大。若按普通灌注樁的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算微型樁的承載力，偏差較大。因此對(duì)微型樁承載力的正確估算是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。
微型樁承載力的實(shí)測(cè)值與按普通灌注樁經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的估算值相差較大的原因主要是兩者的施工工藝不同，從前面所述微型樁施工工藝可以看出微型樁采用的是壓力灌漿，在壓力作用下，部分漿液滲入微型樁周?chē)馏w，其實(shí)際注漿量遠(yuǎn)大于計(jì)算注漿量，由表1可以看出，注漿比最小為1.6，最大為3.5。樁體實(shí)際直徑比設(shè)計(jì)值擴(kuò)大，樁與樁周土的結(jié)合更加緊密，樁端下虛土及其下持力層被膠結(jié)加固。樁周土體顆粒越粗，滲入的漿液越多，膠結(jié)加固的范圍越大，注漿比越大，承載力越高；土體顆粒越細(xì)則效果越差，注漿比越小，承
載力提高越小；這些均可在表1中反應(yīng)出來(lái)。
因此，為了反映上述實(shí)際情況，根據(jù)實(shí)際工程的測(cè)試結(jié)果及上述分析建議對(duì)微型樁承載力按下式估算：
其中：微型樁樁側(cè)摩阻力及端阻力修正系數(shù)。按下列方法取值：
（1） 對(duì)粘性土、粉土：1.15～1.20
（2） 對(duì)砂土：1.20～1.30
（3） 對(duì)碎石土：1.25～1.35
表2為按上述方法所得的計(jì)算結(jié)果，由表2可以看出，這樣算得的結(jié)果比較符合實(shí)際又有一定的安全儲(chǔ)備，因此是較為合理的。
表2 微型樁豎向極限承載力實(shí)測(cè)值與修正值
編號(hào) | 樁周土 | 樁端土 | 實(shí)測(cè)值 (kN) | 修正值 (kN) | 實(shí)測(cè)值與 修正值之比 |
1 | 密實(shí)砂土 | 砂土 | 415 | 178 | 2.33 |
2 | 粉質(zhì)粘土 | 強(qiáng)風(fēng)化巖 | 648 | 492 | 1.32 |
3 | 粉質(zhì)粘土 | 粉質(zhì)粘土 | 314 | 251 | 1.25 |
4 | 填土、細(xì)砂 | 密實(shí)中砂 | 528 | 417 | 1.27 |
5 | 黃土狀 粉質(zhì)粘土 | 粉質(zhì)粘土 | 174 | 180 | 1.16 |
6 | 膨脹土 | 中砂 | 327 | 245 | 1.33 |
7 | 填土 | 巖石 | 290 | 190 | 1.53 |
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4．工程實(shí)例：
濟(jì)南鐵路客站既有候車(chē)室建于1958年，原為二層建筑，層高均為6.6m。主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土內(nèi)框架，外砌承重磚墻。柱下采用100#塊石混凝土剛性單獨(dú)基礎(chǔ)，埋深為3.2m；磚墻下為漿砌毛石條形基礎(chǔ)，埋深2.7m。1993年在客站改建中，因功能需要，在其3.3m及9.9m高度處室內(nèi)增層，變成局部四層的建筑物。由于增層使原柱內(nèi)力增大，原來(lái)地基基礎(chǔ)不能滿(mǎn)足要求，決定采用微型樁對(duì)原基礎(chǔ)進(jìn)行托換。設(shè)計(jì)采用兩種不同長(zhǎng)度的樁：樁Ⅰ長(zhǎng)度為7m，樁端作用在含大量姜石的粉質(zhì)粘土層上；樁Ⅱ長(zhǎng)度為11m，樁端作用在砂狀全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖上。根據(jù)地質(zhì)資料，初估樁Ⅰ的單樁極限承載力為209kN，樁Ⅱ的單樁極限承載力為379kN。
工程施工前，進(jìn)行了單樁靜載荷試驗(yàn)，測(cè)得樁Ⅰ的單樁極限承載力為314kN，樁Ⅱ的單樁極限承載力為648kN。分別為估算值的1.5和1.71倍。根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果，將樁的側(cè)摩阻力提高20%，樁Ⅰ的端阻力提高20%，樁Ⅱ的端阻力提高30%，變更基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。該工程于1994年10月完成，使用至今未發(fā)現(xiàn)異常。
