狭窄场地迷你桩施工技术

狭窄场地迷你桩施工技术

胡君

四川兴林建设工程有限公司

【摘要】迷你桩又称微型钢管桩，是一种以高压水配合钻头成孔、以钢管为永久护壁内置钢筋笼并注浆成型的一种端承桩桩基。迷你桩施工设备小、对土层适应性强、布置形式灵活、单桩承载力高等优点，能适应建筑密集、场地狭窄、净空受限、环保要求严等特殊施工环境下施工具有较大的应用前景。

【关键词】狭窄  迷你桩   施工   

0 引言

随着社会进步与城市的不断发展，城市可用土地资源越来越少。常见的大型设备施工桩基础在一些因施工用地不足的区域逐渐被一种小型迷你桩基所替代。迷你桩又称微型钢管桩，是一种以高压水配合钻头成孔、以钢管为永久护壁内置钢筋笼并注浆成型的一种端承桩桩基。迷你桩施工设备小、对土层适应性强、布置形式灵活、单桩承载力高等优点，能适应建筑密集、场地狭窄、净空受限、环保要求严等特殊施工环境下施工具有较大的应用前景。迷你桩细长比大，桩身垂直度控制难度大、气动锤冲击成孔，高压气体会引起渣土飞扬，泥水外溅等环境问题突出，以及桩径较小，钢筋笼安装效率低等难题题。如何提高迷你桩桩身垂直度、减少环境污染以及提高钢筋笼效率是迷你桩施工亟待解决的难题。

1 工艺技术特点

针对施工中碰到的上述问题，通过技术创新及引进，改进现有的老式气动式迷你桩钻机，增加钢套管限位箍和泥水截止帽装置，提升桩身垂直度及降低成孔过程中环境污染，同时提出了一种边制作边下放的迷你桩钢筋笼安装方法，可快速完成钢筋笼下放，提高了施工效率。通过一系列的优化和改进，成功解决了迷你桩施工中技术难题，改进后的工艺特点如下：

1.1成孔效率高。采用气动潜孔锤冲击钻进，破岩效率高，桩孔钻进速度快。

1.2单桩承载力高。迷你桩为钢管嵌岩桩，成孔后采用气举反循环清孔，孔底零沉渣，沉降量小，成桩质量好，承载力高。

1.3环保性能好。采用 ODEX 钻头带钢套管钻进成孔，无需泥浆护壁，可适应复杂地层，施工过程对周边环境影响少，环保性能好。

1.4机械化施工，速度快，成本低。采用气动式钻机，以压缩空气作为动力，钻头在空气潜孔锤和钻机扭矩作用下进行冲击回转钻进，机械化施工程度高，有利于降低成本。

适用于复杂地质条件下的桩基施工，尤其适合市区内建筑密集，施工场地狭小，净空受限，环保要求高等条件下桩基施工。

2工艺原理

迷你桩的施工过程是一种湿作业成孔工艺，分土层钻进与岩石钻进。土层钻进时利用气动式或液压式钻机，以压缩空气作为动力，ODEX 钻头在空气潜孔锤和钻机扭矩作用下进行冲击回转钻进，并同步将永久钢套筒一起钻进至基岩顶部，到达基岩后改用潜孔式冲击钻头（Down-The-Hole Hamer）进行嵌岩部分的钻孔施工。整个过程通过高压水的冲刷循环排出岩石颗粒。成孔清渣完毕后，内置钢

筋笼并注浆成桩。

3 工艺流程概述

3.1 地质钻探

（1）准备施工前应获取桩位的地质钻探资料，原则上每个承台至少一孔、地质复杂的一桩一孔。对照地质报告，查清桩长及覆盖层厚度，确定钢护筒埋入深度，制定施工方案，安排设备进场。

（2）地质钻探的岩样需妥善标记和保管，钻芯的位置和水平标高应按正确的顺序排列，并用芯样盒保存，方便桩基施工中随时查看岩样变化情况。

3.2施工准备、排污处理

（1）施工准备主要有场地平整、测量放样、水电布置、注浆配合比报验等。

（2）机械就位前，进行场地平整，并在墩位四周设置集水沟和沉淀箱。

3.3 测量及放样

桩中心控制点采用全站仪测量放样， 并拉“十字”交叉线对桩位进行保护。

3.4钻孔

（1）钢套管加工

根据设备立轴的高度，施工前可把钢套管切割成 2~2.5 m 每节。同时，在首节管底加焊管靴以利于钻头带动钢套管下沉。

（2）钻机就位

将履带式风动钻孔机立轴调整至倾斜状态，吊机配合将首节钢套管套在钻杆上，打开 ODEX 钻头底部的扩孔器，钢套管卡在 ODEX 钻头上方，调整钻机立轴至垂直状态，钻机移至桩孔的设计位置，使钻头与桩中心对准，并利用平水尺或角度仪把钻机立轴调较至 90°垂直状态，使桩机准确就位。

（3）土层钻孔

钻孔机完成桩位定位及垂直度校核后，启动风机，压缩空气通过钻杆传送至气动潜孔锤驱动ODEX 钻头，再由钻机带动钻头做慢速回转运动（顺时针），进而不断形成对孔底不同扇面的土体或孤石冲击破碎的效果。同时利用潜孔锤排出的压缩空气，对钻头进行冷却和将破碎的土体颗粒排出孔外，从而实现桩孔钻进。

首节钢套管下沉完毕，钻机带动 ODEX 钻头反钻10圈（逆时针），使扩孔器回收，钻头变小，方便钻头抽出套管。钢套管接长时，把钻杆倾斜后套入钢套管后立直，使新加套管与已埋入土中的套管采用对接焊施工方法接长至设计长度。

（4）岩层钻孔

初步清渣及收集岩样后，把所有钻杆、钻头抽出拆除，然后改用 Φ250 mm DTH 潜孔锤 , 进行嵌岩部份钻孔，其嵌岩直径不小于 250 mm，直至达到设计要求的嵌岩深度为止。DTH 潜孔锤施工，成孔期间，同时进行排渣及取样工作。待迷你桩钻孔完成后，再利用压缩空气及清水把钻孔内的泥碎、石屑及石粉等作初步清理，待钻孔清洁完成及验收合格后把所有钻杆及钻头等抽出拆除，并再次检查孔深。

3.5 清孔

迷你桩钢筋笼安装前，采用气举反循环工艺进行清孔工作，先把桩孔注满清水，然后把一条直经约 75~100 mm 的喉管放进至桩孔底部，喉管外接高压风管，入风口离底部约 1 m，利用气举法把桩孔内的泥渣及石碎抽排出孔外，期间不断往桩孔内灌注清水，以保持孔内水头高度，直至孔底无沉渣、水质不浑浊。

3.6 安装钢筋笼

钢筋连接采用套筒连接。每隔 2 m 设置一个“米”字形钢筋分隔器，并以此作为钢筋笼定位器。迷你桩钢筋笼主筋间距较小，以及部分施工区域高度受限，迷你桩钢筋笼安装采用一种边制作边下放工艺

操作步骤如下：

①将钢筋切割成 3m 一节，两端加工丝牙。②制作专用吊具，吊具通过悬挂套筒与阶段钢筋一端丝牙连接。③吊机通过挂盘起吊阶段钢筋至桩孔上方。④在桩孔上方将阶段钢筋绑扎成钢筋笼，同步安装注浆管。⑤每绑扎好一段下放一段。⑥下放完一段，通过插入钢棒将钢筋笼承托在钢套管顶部，卸载吊具，重新起吊另一组阶段钢筋。⑦下一组钢筋吊至桩孔上方，与上一节段钢筋笼逐根连接，连接完成后，每 2m 设置分隔器，同时用卡箍将钢筋绑扎成钢筋笼。⑧重复步骤③ ~ ⑦直至钢筋笼下放完毕。

3.7 注浆

迷你桩注浆采用无收缩水泥浆，浆液初拌后，进行漏斗测试以及做试压块。迷你桩注浆方法是把注浆管接入提前放至孔底的注浆钢管，透过高压注浆泵把现场拌好的泥浆以水下注浆方式，由底部开始缓缓地向上灌注，直至水泥浆液由桩管顶流出才停止灌注。

3.8桩基承载力检测

迷你桩承载力检验采用静载试验检测，检查依据采用美国 ASTM1143/D 1143M-07 标准。迷你桩设计承载力不小于 2250 kN，测试荷载按 1.5 倍进行，即 3375 kN。试验程序采用循环荷载试验。迷你桩注浆满 28 天以及试压件 28 天强度满足要求后 , 按照 LECM 挑选其中 2 根进行静载荷试验来验证桩基设计是否达到设计要求。载荷试验按照英国规范BS8004 进行, 采用快速循环加载卸载方式,逐渐加大荷载。当达到设计荷载 1.5 倍时 , 保持荷载 72 小时 , 再按照加载的方式反循环卸载。通过观测记录总沉降量和残余沉降量，判定是否满足承载力要求。

4 小结

迷你桩施工技术采用 Odex 及 Down-The-Hole Hammer 全套管钻孔工艺，其优点是低噪音、低振动及低污染。在施工过程中不会对邻近地面、斜坡、湖泊、公用市政设施及结构构成不良影响，社会效应和环境效益明显。

该技术施工所用机具小，灵活性强，施工占用面积少，在高密度建筑的城市中施工，减少了征拆周边建筑及公共设施的数量，节约了大量工程拆迁的费用，同时做到了成桩效率高，受外界干扰少，桩身质量有保障。

参考文献

[1]李冕贵.微型桩(迷你桩)用于限高操作空间的地基处理方法应用实例[J].广东建材,2017,33(03):45-48.

[2][傅璐璐,付雅文.注浆型迷你桩的实践应用与开发[J].广东建材,2012,28(08):21-23.

[3]韩凯吉,王小军.微型钢管桩芯-旋喷桩复合桩基的计算分析与数值模拟研究[J].路基工程,2017(06):67-72.

[4]陈光飞,刘国成.微型桩桩基托梁挡土墙在松软地基中的应用分析[J].施工技术,2017,46(S2):267-269.