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原作者:山东建筑工程学院建工系 孙剑平　徐向东　李树明　张鑫   出处:选自《施工技术》

【论文摘要】介绍劲性微型桩在地下洞室塌陷事故中的应用，劲性微型桩因其桩内型钢刚度大、承载力高，能克服因地基局部软弱而产生的缩颈及断桩对其承载力的影响，在地基加固及基础托换中应用前景较好。

　　 

图1　建筑平面及防空洞位置

        1998年8月发现该建筑物外纵墙窗台下多处出现斜向裂缝，该楼东侧1、2单元明显向北倾斜，建筑物在伸缩缝处明显错出，檐口错位达70mm，顶层出现暖气及自来水管道拉断现象。

1　建筑物检测结果

　　为查明建筑物倾斜原因，掌握建筑物沉降及倾斜的发展速度，为建筑物加固提供可靠资料，对建筑物进行了以下几个方面的检测。

    1.1　补充地质勘察
　　在建筑物外共钻孔32个，发现该建筑物东侧1、2单元下有1个废弃防空洞斜向穿过(见图1)。室外洞顶距地面约7.5m，洞高一般为1.7m，洞宽约2.0m。由于防空洞未做任何防护处理，其顶部已经塌落，且建筑物外北侧已有一处塌落至地面。
　　本次勘察揭露土层共分5层，自上而下为：①杂填土，灰褐色，可塑，湿，厚为1.4～1.8m;②黄土状粉质粘土，黄褐色，可塑，湿～饱和，层厚4.9～5.3m；③粉质粘土，浅褐红色，可塑～硬塑，湿，层厚6.1～7.8m；④碎石土，灰黄色，湿，中密～密实。

    1.2　沉降观测
　　经8月12日～9月4日现场观测，建筑物东侧1、2单元该段时间产生的沉降值最大为28mm，最小为15mm，建筑物沉降速度最大为4mm/d。由于时值雨季，大量地表水通过裂隙渗入防空洞，造成防空洞上部土体坍塌，建筑物沉降及倾斜发展很快。

    1.3　倾斜观测
　　经9月4日现场观测，该建筑物主体结构最大倾斜值位于北纵墙轴线处(伸缩缝东侧)，向北倾斜75mm，换算最大倾斜为0.41%，已超出《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)第5.2.4条规定0.4%的地基变形允许值。但没有超过《危险房屋鉴定标准》(CJ13—86)第2.5.1.1条规定0.7%的危房限值。

    1.4　建筑物裂缝
　　建筑物纵墙裂缝一般出现在一层窗台角部，顶层横墙出现斜向裂缝，楼板板缝有拉开迹象。由于该建筑物整体刚度较好，这些裂缝宽度较小，一般为0.2～0.3mm，最大不超过1mm。

2　处理方案

    2.1　设计思路
　　由于建筑物的倾斜已接近危房限值，且建筑物的沉降及倾斜的发展速度很快，因此首先要防止建筑物因防空洞突然坍塌而产生倒塌破坏，同时防止建筑物进一步倾斜而成为危房。由于建筑物目前的倾斜不超过前述0.7%的危房限值，且没有给居民在心理及日常生活上造成较大影响，考虑到施工对西侧3个单元居民生活的影响，综合考虑各方面的因素，决定不对其进行纠偏。

    2.2　处理方案
　　(1)封防空洞端口　首先将防空洞在建筑物两端处用细石混凝土封住。具体方法是先在建筑物外有防空洞部位各钻孔9个，孔径250mm，孔距750mm，梅花形布置，要求孔底达到防空洞下的原状土层。然后采用坍落度为120mm的C15细石混凝土向孔内灌注，直到灌满为止，将防空洞在建筑物进出口处堵死。
　　(2)劲性微型桩托换　由于雨水造成防空洞内塌陷，土体较软，为防止该部位产生缩颈或断桩，决定采用劲性微型桩，微型桩内配I10，采用压力灌注水泥砂浆(注浆压力为0.4MPa)形成桩身。
　　(3)压力灌浆　由于微型桩灌注水泥砂浆颗粒较粗、压力较小，防空洞及其上部塌陷土体不能有效加固，为防止该部分土体对微型桩产生负摩阻力。因此，当微型桩施工完成后，再采取压力注水泥浆的方法将防空洞及其上部松动的土体予以加固。具体做法是在已探明的防空洞部位钻注浆孔，间距为1.0m，孔深至防空洞洞底，成孔后放入注浆管，压力灌注纯水泥浆，注浆压力为1.5～2MPa。

3　微型桩加固设计及施工

    3.1　微型桩加固设计
　　考虑到防空洞上部土体已经部分坍塌，因此在微型桩设计时不考虑防空洞以上部分土体的侧摩阻力，也不考虑防空洞部位桩间土的承载力。设计桩径为220mm，微型桩深入防空洞下4.5～5m，为减小沉降，要求桩端进入碎石土0.5m。
　　微型桩单桩竖向极限承载力按下式计算^［1］：

Q_uk=u∑q_sikl_i+q_pkA_p

　　由于微型桩采用的是压力注浆，部分浆液渗入桩周土体，其侧摩阻力及端阻力均有提高。根据作者以往工程的实测结果所积累的经验，在本项工程中，将粉质粘土的侧摩阻力提高15%，碎石土的侧摩阻力及桩端阻力提高25%。计算出微型桩单桩竖向极限承载力为420kN。
　　为保证可靠传力，桩顶做承台与原基础形成整体。微型桩平面布置及剖面如图2所示。

图2　微型桩平面布置及剖面

        3.2　微型桩施工
　　微型桩施工首先在沉降较大的北纵墙开始。为缩短施工工期，共有4台XJ-100地质钻机同时施工。为防止施工引起建筑物产生附加沉降，微型桩成孔均采用干成孔，桩孔施工间隔进行。当微型桩孔遇到防空洞时，为防止防空洞底部塌落的松散软土塌入下部桩孔，在该部位反复提钻取土，成孔后应立即安放工字钢，将注浆管插至孔底，采用压力灌注水泥砂浆，水泥砂浆配合比为：水泥∶砂∶水∶减水剂=1∶0.6∶0.35∶0.02，注浆压力为0.4MPa，直至灌满为止。砂浆试块28d的平均抗压强度为48MPa。
　　在微型桩成孔过程中，发现防空洞在建筑物下有一分支沿北纵墙向西延伸，同时发现防空洞走向与原来估计的有所不同，根据具体情况，及时变更设计增加了微型桩的数量(见图2)。另外发现，防空洞在建筑物下的塌落程度比外面要严重，有的部位已塌落至基础底面，大部分已塌落至基础下2～3m。
　　为保证桩承台与原基础连接紧密，将原基础表面凿毛，冲冼干净后，刷界面剂。同时在原基础上，每隔400mm打直径30mm、深200mm的锚孔，梅花形布置，灌M20膨胀水泥砂浆后，插入长450mm、φ16插筋。

4　加固效果

　　本工程1998年9月7日～10月25日共打微型桩110棵，灌注水泥砂浆近100m³，水泥浆42m³。
　　在加固过程中，不间断地对建筑物进行沉降观测，观测结果表明，微型桩完成后，建筑物沉降未见发展，证明加固效果良好。