摘要：对软土地基的某工程进行了地基沉降分析，通过处理方案比较，应用注浆钢管桩对该地基进行了处理，有效处理了该工程不均匀沉降问题。通过实际工程证明了注浆钢管桩微型桩对软土地基处理的可行性。
关键词：软土地基；注浆钢管桩；不均匀沉降
Application of grouting steel pipe pile in soft soil foundation
reinforcement
Wu Yifeng
（Shanghai design and Research Institute Co.Ltd，Shanghai，200434） Abstract: the foundation settlement of a project on soft soil foundation is analyzed. Through the comparison of treatment schemes, the grouting steel pipe pile is used to treat the foundation, which effectively deals with the uneven settlement of the project. The feasibility of grouting steel pipe pile micro pile in soft soil foundation treatment is proved by practical engineering.
Key words: soft soil foundation; Grouting steel pipe pile; Uneven settlement
1. 引言
注浆钢管桩是一种微型桩，采用小直径钢管,通过分段制作（开孔），分段压入的方式沉桩，钢管沉入后可作为注浆通道，能较有效保证成桩质量。压浆后，注浆体除了填充管内空间，还能通过管壁开孔切入周边土体，可对周边土体起到有效的加固作用，既能提高注浆体与土体的侧摩阻力，同时能对桩身的沉降起到
有效控制作用。注浆钢管桩地基加固适用于淤泥质土、人工填土等地基处理，由于所需施工空间小，处理效果好，主要用于既有建筑的地基加固，也可用于新建建筑的地基加固。根据现有的相关研究成果，注浆钢管桩在软土地基地区有着较广泛的应用
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。
2、工程概况
本工程位于江苏省连云港市灌云县灌河口海域，为典型的软土地区。本工程为2层框架结构，基础采用桩基础，基础完工后，回填土压实回填，地坪采用建筑地坪，于2019年10月份完工。至2020年4月，建筑地坪发生了较大程度的不均匀沉降，地坪开裂翘起现象严重，且随着时间推移，沉降有逐渐扩大的趋势。截至2020年4月，最大沉降量达到了100mm以上，严重影响了建筑物的日常使用。
本工程主体结构采用桩基，桩型采用预制方桩，桩长24m，以Ⅲ2-2层粉砂为持力层，根据沉降观测结果，主体结构沉降较小，累计沉降量均在5mm以内，主体结构是安全的。
连云港大部分地区均为软土地基，本工程所在地位于海边，土层分布情况如下图所示：
图1
各土层性状简述如下表。
表1
层号 土层名称 比贯入阻力平均值Ps（MPa） 性状 Ⅰ1-1 素填土 0.40 新近填土，湿～饱和，灰黄，松散 Ⅰ1-2 淤泥 0.25 饱和，灰色，流塑 Ⅲ1-1 淤泥质土 0.50 饱和，灰色，流塑 Ⅲ1-2 粘土 1.96 饱和，草黄色，可塑 Ⅲ2-1 砂质粉土 5.79 饱和，草黄色，中密 Ⅲ2-2 粉砂 16.27 饱和，草黄色，密实 Ⅲ2-3 砂质粉饱和，灰黄色，中密～土夹粘土 密实 Ⅲ3 粉质粘土 塑 饱和，灰色，软塑～可 Ⅲ3t 粉砂 饱和，灰黄色，中密～密实 表层素填土松散，为新近填土，填土下有平均厚度15m左右的淤泥及淤泥质土。根据地质资料显示，该层淤泥层埋深浅，呈饱和流塑性，具有承载力低、压缩性大、固结时间长等特点。
综合分析现场不均匀沉降情况及地质情况，引起地坪不均匀沉降的主要原因在于淤泥土层的高压缩性；此外在主体结构工程桩沉桩及基础开挖过程中，浅部淤泥土受到扰动，基础浇筑完成后，回填土施工过程中缺乏有效压实，也是不均匀沉降的原因之一。
3、后期沉降量估算
根据当地经验，未经地基处理的普通地坪或基础，淤泥土固结时间可长达10年以上，累计变形量可达30cm以上，目前场地内发生的沉降量应远未达到固结完成的程度。而后续剩余沉降量的大小，将会对处理方案的选择产生很大影响，因此有必要对后续沉降量进行估算。
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）,沉降计算采用分层总和法，室内地坪设计标高为绝对标高4.450m，原状地坪按照3.000m考虑，土容重按照18.5kN/m计算。考虑地面设备等使用荷载，考虑地坪附加活荷载为5kN/m。各土层压缩模量考虑实际应力区间，按照压缩曲线确定，取值如下表。
表2
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土层名 层顶绝对标高（m） 层底绝对标高（m） 土层埋深（m） 土层厚度（m） 压缩模量（MPa） Ⅰ1-1层填土 1.8 1.26 0.99 0.54 1.461 Ⅰ1-2层淤泥 1.26 -1.29 3.54 2,55 1.31 Ⅰ1-2层淤泥 -1.29 -7.44 9.69 6.15 2.02 Ⅲ1-1层淤泥质土 -7.44 -13.5 15.75 6.06 3.243 Ⅲ1-1层淤泥质土 -13.5 -15.94 18.19 2.44 4.292 Ⅲ1-2层粘土 -15.94 -16.74 18.99 8 0.11.34 Ⅲ2-1层--21.2.26.3砂质粉土 16.74 19.04 29 3 91 根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），沉降计算公式如下：
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（式1）
（式2）
地基变形计算深度
满足下式要求：
（式3）
经计算，在弹性半空间假定下，场地中点的计算最终稳定沉降量为：
，这与当地的经验基本符合。
即考虑目前已经发生的沉降约100mm，后续使用过程还将发生最大约300mm左右沉降，这对后期使用将会产生严重影响。必须对地坪下填土及淤泥土进行地基处理，以消除后期沉降的影响，其中对淤泥土的处理是关键。
4、方案选择
由于引起不均匀沉降的原因为场地厚层淤泥和回填土质量问题，本次地基处理需同时考虑表层填土处理及深层淤泥土处理；由于本工程已投入使用，若大规模挖除表层回填土对工程进度影响过大，故主要考虑挖除浅部土层后采取以下处理方案。
方案一：锚杆静压桩地基加固。
锚杆静压桩采用200mm*200mm小方桩，分段静压，单截桩长2000mm~3000mm，总桩长20m~22m，以穿透淤泥层进入老土层3倍桩径为准，锚杆静压桩在房间内满布，桩间距2000mm~3000mm。在地坪标高设置钢筋混凝土板，桩顶进入混凝土
板并连成整体。然而由于主体结构基础采用桩基，后压入的锚杆静压桩挤土效应明显，压入淤泥土层后将会对主体结构桩基产生较大挤压作用，对主体结构桩基产生安全隐患；此外锚杆静压桩施工需要提供较大反力，现场无处可安装压桩用反力架。
方案二：水泥土搅拌桩地基加固。
水泥土搅拌桩桩径500mm，桩间距1500mm~2000mm，桩长15m。桩顶铺设250mm厚褥垫层，上设钢筋混凝土结构板。搅拌桩处理成本低，经济性好，然而本次地基加固为室内加固，空间狭小，搅拌桩施工操作困难。且由于淤泥层厚度大，压缩性高，即使经水泥土搅拌桩处理后的复合地基仍将具有不小的沉降量，难以满足使用方的沉降控制需求。
方案三：注浆钢管桩方案。采用直径100mm，壁厚3mm钢管，桩长约20m~22m，以穿透淤泥层进入老土层50cm为准，钢管桩在房间内满布，桩间距1200mm~2000mm，具体间距根据不同区域使用荷载确定。地坪设置钢筋混凝土板，桩顶进入混凝土板并连成整体。注浆钢管桩压桩设备较小，适合室内施工；钢管直径较小，且为空心，压桩力较小；压桩时对主体结构桩基产生的挤土效应较小，安全性较高；注浆后水泥浆与周边淤泥形成固化体，对单桩承载力有明显提高。在不影响主体结构安全性的前提下，应能满足使用方的沉降控制需求。
综上所述，考虑安全性、施工可行性，及处理后的效果，用注浆钢管桩对本工程地基进行处理是可行的技术方案。
5、地基加固方案
考虑到淤泥土承载力低，变形大，表层回填土质量缺乏保证，采用复合地基方案将难以满足控制地坪沉降要求，故本次注浆钢管桩按照桩基础设计。
本工程注浆钢管桩方案采用直径100mm钢管，壁厚3mm，桩长20m~22m，以桩端进入III1-2粘土层不少于5d为准，单桩承载力特征值为45kN。
根据相关文献研究,采用两阶段压浆工艺后，单桩承载力能够提高2.2倍；按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012），桩侧摩阻力可提高至1.3倍，
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本工程执行《建筑地基基础设计规范》规定，预估注浆后单桩承载力特征值可提高至55kN。
桩间距控制在1200mm~2000mm之间。单截桩长控制在2m~3m之间，每一截桩对称设置两个直径30mm出浆孔3]，钢管连接采用套筒焊接。本工程钢管采用静压法沉桩。
注浆采用水灰比0.5的水泥浆，材料为42.5级普通硅酸盐水泥。 由于部分房间有设备基础，且设备较重，在设备基础下桩间距加密至1200mm~1300mm；部分房间荷载较轻，且地下管线复杂，为避免损坏，桩间距适当放宽至2000mm。
压桩至设计标高后，需将孔内淤泥作清孔处理，后采取两阶段压浆，一阶段采用压力注浆，注浆压力约0.5Mpa，注浆量达到两倍钢管体积时注浆结束；间隔15~20min后进行二阶段压力注浆，注浆压力2.5~3.0Mpa，注浆量达到三倍钢管体积时注浆结束3]。具体注浆压力根据现场实际情况调整。
另在地坪标高设置250mm厚钢筋混凝土板，桩顶与钢筋混凝土板整体连接，桩顶进入混凝土50mm~100mm。
6、处理结果评价
注浆钢管桩施工完成后，进行了单桩承载力检验，均能满足试桩承载力要求。本工程处理后进行了持续的沉降观测，根据近四个月的沉降观测数据，各沉降观测点单月沉降均小于1.5mm，累计沉降均小于4mm，后续沉降将进行持续观测。
7、结论
本工程为已建项目的软土地基处理，在有限的空间内施工，且取得了很好的处理效果，结果表明：
1.
注浆钢管桩用于地基处理，挤土效应小，对原主体结构基础影响小，可保证主体结构安全性。
[
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2.
注浆钢管桩用于软土地基处理，尤其针对本工程所在地的深厚淤泥层的沉降控制，可起到比较理想的处理效果。
3.
注浆钢管桩两阶段注浆后，单桩承载力可得到大幅提高，提高幅度尚有待进一步试验验证。
参考文献： 1.
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）[S].中国建筑工业出版社. 2.
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）[S].中国建筑工业出版社. 3.
宗综凌，武江传，李青松，张魁.微型静压钢管桩注浆成桩工艺试验研究[J], 施工技术，2018年2月上.第47卷.第3期.
4.
董梅，陈炳三.摩擦性微孔注浆钢管桩在配电房加固工程中的应用[J],淮海 工学院学报，2019年12月.第28卷.第4期.
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