微型钢管桩基础在工程中的应用

微型钢管桩基础在工程中的应用

韩文博

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摘要：微型钢管桩基础因施工简便，近年在地基加固及基础补强工程得到广泛应用。微型钢管桩由于桩长径比比较大，在软弱土层中须考虑压屈作用，单桩承载力应给予折减。本文通过实际工程案例，探讨微型钢管桩基础单桩承载力的计算方法，及介绍其构造注意事项。

关键词：微型钢管桩基础；压屈作用；基础补强

引言：微型钢管桩基础施工简便，钻孔后经护壁清孔，下钢管再注浆即可成桩，施工机具对周边场地要求不高。钻孔可进入强风化岩层以下，其单桩承载力特征值可达到600kN~1000kN，在既有基础加固和补强方面拥有明显优势。但其桩长径比较大，在计算单桩桩身承载力时，须考虑周边土层约束较弱而引起的压屈作用，进行验算桩身稳定系数后折减取值。

1.项目概况

本工程位于佛山市南海区里水镇，总建筑面积约556509平方米，地上14栋高层建筑，其中5栋为50层148.05m超高层建筑，9栋为33层98.75m超高层建筑，均为剪力墙结构。带1~2层地下室，框架结构。其中某栋塔楼原设计桩基础为旋挖灌注桩基础。因局部桩承载力未满足设计要求，须进行补桩处理。综合考虑现场情况，采用微型钢管桩基础对其周边进行补强处理。

项目天然地面标高为1.37m～1.5m，桩顶标高为-0.450m，现场该桩位土质情况如下：素填土自3.22m至0.52m，层厚2.7m；粉砂层自0.52m至-7.97m，层厚8.5m；淤泥质土自-7.97m至-12.67m，层厚4.7m；强风化泥质粉砂岩自-12.67m至-44.75m，层厚32.08m。综合考虑地质因素，该孔位土质变化较均匀，土层中不存在强夹层、软弱下臥层和碎石层，钻孔施工可操作。拟设计桩底标高为-24m，桩顶标高为-0.45m，有效桩长为23.55m，持力层为强风化岩层，桩入岩深度为11.33m。

2.桩身承载力计算

采用桩径D=250mm，Q345钢管外径D1=168mm，壁厚t=5mm，C30混凝土。桩身截面示意如下：

再由《桩规》5.3.5进行单桩承载力计算，可得按此桩底标高设计，土层提供的单桩承载力可大于桩身受压承载力，故单桩承载力特征值可取812kN。

3.基础桩反力计算

采用联合承台结合微型钢管桩的方案进行补桩，桩反力通过桩身线刚度及联合承台刚度进行了重新分配。因微型钢管桩桩径与现有灌注桩差别较大，须采用有限元计算方式真实反映不同桩径及桩刚度下的反力分配。将桩基布置输入盈建科结构计算软件YJK1.8.1.0，进行桩承台有限元耦合计算，求得其桩反力如图3所示。计算结果显示，新增微型钢管桩反力均小于其单桩承载力特征值，而重分布后原灌注桩反力亦小于其原单桩承载力特征值。

4.桩身关键节点构造

因微型钢管桩为偏心受压构件，钢管在弯矩作用下，可能存在偏拉受力，须对其进行严格的构造处理，保证拉应力的传递。桩顶及钢管连接的关键节点应加强构造措施，如下图：

结束语：

（1）微型钢管桩因长径比比较大，在工程的实际应用中应验算其压屈作用后，对承载力折减使用。

（2）桩身刚度宜取全截面组合参与，得出保守值。

（3）桩侧土若有可液化土，应按规范考虑计算长度的修正，对结果影响较明显。且本工程应根据《桩规》5.3.12对承台底以上1.5米，承台底以下1.0米土层进行非液化处理。

（4）不同桩径采用联合承台分配反力的情况下，宜采用有限元计算进行真实模拟。

（5）偏心受压构件应采取有效措施加强受拉构件的连接作用。

参考文献：

[1]建筑桩基技术规范.JGJ94-2008.

[2]混凝土结构设计规范.GB50010-2010.

[3]钢管混凝土结构技术规范.GB50936-2014.

[4]商冬凡王铁成强万明苗雷强.古塔移位工程沉降控制复合地基优化设计[J].建筑结构.2016.