许厚材1 严海2
1.北京城建集团有限责任公司,北京 100088
2.北京岩土工程勘察院有限公司，北京 100190
摘要：北京大学人民医院西直门院区西配楼改造工程，为满足医疗使用功能，在建筑外部增加3部电梯。拟建电梯持力层为房渣土，天然地基不满足上部结构对地基的要求。结合本工程的实际情况，选择微型桩复合地基处理技术对地基进行处理，施工结束后的检测结果表明，施工质量、微型桩单桩竖向承载力、复合地基承载力均满足设计和验收规范要求，取得了预期的效果，可为类似工程设计和施工提供参考。
关键词：微型桩 钢管桩 地基处理 既有建筑加固改造
1、概述
1.1工程概况
北京大学人民医院西直门院区西配楼改造工程位于北京市西城区，西邻北礼士路，北侧是住院楼，南侧是感染楼和污水处理站，东侧是医院花园。西配楼原为能源中心和宿舍楼，地下一层，地上六层，建筑高度23.15m。为满足医疗使用功能，在建筑东北角增加两部电梯，西南角增加1部电梯；
1.2工程地质概况
新增电梯位于现状西配楼，场地平坦，钻孔孔口地面标高为49.53～49.61m。根据勘察报告，钻探最大孔深20.00m，止于④层卵石，地层分为4大层：
①层房渣土：该层厚度4.70～4.90m，层顶标高为49.53～49.61m。
②层黏土：该层厚度为1.10～1.20m，层顶标高为44.71～44.84m。
③层粉砂-细砂：该层厚度为5.80～6.10m，层顶标高为43.61～43.74m。
④层卵石：该层厚度为8.00～8.20m，层顶标高为37.53～37.81m。
1.3水文地质条件
本工程勘察期间，20m深度范围内未见地下水，近3-5年地下水最高水位埋深约24.50m。地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀性可按微腐蚀性考虑。本场区人工填土及沉积土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。
2、微型桩设计
2.1地基处理要求
处理后复合地基承载力特征值不小于190Kpa，处理后的地基须满足变形要求，沉降量不大于30mm，沉降差<0.002L。
2.2微型桩地基处理设计
（1）电梯地基处理采用注浆钢管桩复合地基，设计使用年限50年；
（2）注浆钢管桩单桩承载力特征值不小于180kN，处理后的复合地基承载力特征值不小于190kPa。
（3）注浆钢管桩桩长12m，桩径200mm，桩端进入④层卵石层不少于1.0m，孔内植入φ108mm壁厚4.5mm的Q345无缝钢管，钢管长度12.0m。
（4）填土层孔段采用水灰比为0.45～0.55的水泥浆注浆处理，注浆压力0.2～0.5MPa;注浆钢管桩桩身采用M30水泥砂浆，注浆压力0.2～0.5MPa。
（5）桩顶设厚度为100mm的褥垫层，材料为粒径不大于30mm的碎石、石屑或粗砂等，褥垫层夯填度不大于0.90。铺设范围为基础素混凝土垫层外边线再向外200mm。
（6）微型钢管桩间距，1#、2#电梯为0.75m×0.75m，3#电梯为0.65m×0.75m，局部有调整。
2.3质量检验要求
（1）质量检验应符合《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）及国家和地方有关规范标准要求[1]。
（2）施工质量检验应检查施工记录、原材料的检验报告、桩数、桩顶标高、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。
（3）桩身完整性检验宜采用低应变动力试验进行检测。检测桩数不得少于总桩数的10%，且不得少于10根。每个单体的检测桩数不得少于1根。
（4）承载力检验宜在施工结束28d后进行，其桩身强度应满足试验荷载条件；复合地基承载力的验收检验应采用复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验。
（5）复合地基静载荷试验的数量不应少于总桩数的1%，且不得少于3根。每个单体的检测桩数不得少于1根。
（6）桩的竖向承载力检验应采用静载荷试验，检测桩数不得少于总桩数的1%，且不得少于3根。每个单体的检测桩数不得少于1根。
（7）成桩过程中，应抽样做桩体试块，每台机械每台班不应少于1组。
（8）桩的竖向承载力检验，静载荷试验最大加载量不小于360kN；复合地基承载力检验，静载荷试验最大加载量不小于380kPa。
3、施工技术要点
3.1施工顺序
本工程注浆施工分两个阶段进行，第一阶段：进行填土层水泥浆注浆加固，第二阶段：进行钢管桩灌注水泥砂浆施工。
（1）填土层水泥浆注浆加固
现场管线调查→已开挖基坑素土回填至自然地面标高→钻孔至孔深5.5m→水泥浆注浆→孔口溢浆→封闭注浆管外侧与钻孔之间间隙→压力注浆→待凝不少于12h。
（2）进行钢管桩灌注水泥砂浆施工
填土层注浆待凝不少于12h→钻孔至设计孔深→钢管安装→灌注水泥砂浆→孔口溢浆→封闭钢管外侧与钻孔之间间隙→压力注浆→桩头处理→褥垫层施工。
3.2浆液制作
（1）制浆材料应按规定的浆液配合比计量，计量误差应小于5％。水泥等固相材料宜采用质量(重量)称量法计量。
（2）各类浆液应搅拌均匀，测定浆液密度，浆液使用前应过筛网过滤。
（3）注浆过程中应不停缓慢搅拌，搅拌时间应小于浆液初凝时间。
（4）浆液制作所用各种材料应符合设计及有关规范要求。
3.3钢管桩制作
（1）钢管规格与材质应符合设计要求，表面无老锈和油污。
（2）注浆钢管桩钢管的连接应采用套管焊接，焊接强度与质量应满足现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202的要求。
（3）钢管桩应设置定位筋，以确保钢管在钻孔中的位置及每根钢管桩周围均有等厚的浆体，钢管的保护层厚度不小于35mm。
（4）钢管接长时，应采取措施保证整个钢管的平直。
3.4钻孔施工
（1）施工前应进一步对施工范围内的地下管线进行调查，可以采取人工开挖的方法进行探查。
（2）钢管桩施工应采用机械成孔，应根据土层条件采用泥浆护壁或钢套筒护壁等措施，以避免孔壁坍塌。
（3）注浆钢管桩的桩位施工允许偏差为桩径的±80mm，桩身的垂直度允许偏差为±1%，桩径允许偏差0～+30mm。
（4）应采用跳孔间隔施工，先施工周边墙底下的注浆钢管桩，然后再施工其余部位的钢管桩。
（5）钻孔深度应满足设计要求，不得小于设计孔深。
3.5注浆施工
（1）各个钻孔分两次进行注浆，先进行回填土孔段的注浆，待凝12h后进行水泥砂浆灌注施工。
（2）注浆前必须对钻孔进行清孔，保证注浆效果，注浆采用自孔底注浆法，注浆管下端距离孔底不得大于200mm。
（3）注浆施工时，应采取间隔施工、间歇施工等措施，以防止相邻桩孔移位和窜孔。
（4）应缩短桩孔成孔和注浆之间的时间间隔。
（5）注浆时，应采取措施保证桩长范围内完全灌满水泥浆或水泥砂浆。
3.6褥垫层
（1）褥垫层厚度为100mm，材料为粒径不大于30mm的碎石、石屑或粗砂等。
（2）褥垫层铺设范围为基础素混凝土垫层外皮再向外200mm。
（3）褥垫层夯填度不大于0.90。
4、施工效果
经过检验，施工过程中的各项质量检验合格。施工结束后，桩身完整性满足规范要求，质量合格。经第三方检测单位检测，褥垫层夯填度小于0.90，满足设计要求。单桩的竖向承载力大于180KN，复合地基承载力不小于190KPa，满足设计要求。
5、变形监测
（1）变形监测
根据设计图纸要求对原有建筑物、新建1#、2#、3#电梯井道及地下热力管线在施工及使用期间按《建筑变形测量规范》要求进行沉降观测[2]。对该工程在结构施工、主体完工、内外装修直至沉降基本稳定的完整过程进行沉降观测，达到“确切反映实际变形程度或变形趋势”的基本要求。
建筑物楼沉降观测从地上二层开始观测初始值（初始值为两次独立观测的平均值），施工期至地上2层开始观测第一次，以后每个月观测1次，共计12次。热力管线监测4次。
（2）监测结果
本工程自工程施工前开始首次观测，直至主体结构施工完成沉降稳定后，沉降观测点历时335天共13次。累计沉降最大值为-0.19mm，累计沉降平均值为-0.13mm，没有超过本工程设计的控制值10mm。施工完毕后沉降趋于稳定。
经过对本建筑的连续监测，建筑位移值一直未超过安全警戒值，说明建筑一直处于正常稳定状态。
6、结束语
本工程采用微型桩复合地基处理技术对地基进行处理，施工结束后的检测结果表明，微型桩单桩竖向承载力、复合地基承载力均满足设计和验收规范要求，取得了预期的施工效果。
微型桩施工具有施工设备简单、施工速度快、能够在狭窄的作业空间进行施工等优点[3]，在既有建筑改造工程等施工空间小的工程中，具有较好的适应性和应用前景。
参考文献
[1] JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[s].
[2] GB 50497-2009建筑基坑工程监测技术规范[s].
[3] 张旭东.微型钢管灌注桩基础托换技术[J].探矿工程-岩土钻掘工程,2013,(1):73-75.
作者简介：许厚材(1974.11)，男，汉族，江西赣州，北京城建集团有限责任公司，教授级高级工程师，硕士，主要研究方向建筑施工、岩土工程与地基处理。100088