随着我国工程建设的不断发展，基坑支护在工程项目中大量出现，并且成为工程中必须解决的重大问题，微型钢管桩在特定的条件下的设计和施工得到了越来越多的重视。采用改造球阀排出钢管桩内的泥浆，防止淤泥沉淀，充分使水泥浆充盈提高桩身质量，对微型钢管桩的施工工艺进行了改进措施，效果明显，成功地解决了钢管桩水泥浆包桩不饱满的现状。
1 工程概况
山大二院外科病房楼基坑支护工程，地处济南市北园大街247号，拟建外科病房楼长80m宽40m高约95m，其中主楼长80m宽23m高约95m，地上二十三层，地下两层，裙楼长80m，宽17m，高约20m，地上五层，地下两层，地下车库两层，长80m宽20m；建筑面积约为56106平方米，其中地下室面积约为9543平方米。基坑平面开挖尺寸约99.1m×81.6m，基坑拟开挖深度12.0-15.1m。外科病房楼坡道支护工程，位于正在建设的外科病房楼东北侧，长31.2m，宽约10m。地下车库入口坡道从自然地坪到*深5.3m，成自然坡度。该工程建设单位为山东大学**医院。
2 工程地质条件
该场地勘察单位为山东省深基础工程勘察院，场地地层主要以杂填土•淤泥•粉土•粉质粘土•卵石•粉质粘土混碎石及全-中风化辉长岩为主，上部为河流冲击和湖泊沉积，下部为山前冲洪积，下伏基岩为燕山晚期侵入辉长岩。各层如下：
①层杂填土：杂色，松散，稍湿-湿；主要又粘性土混碎砖块•碎砾石组成。场区普遍分布，厚度：1.60-2.50m，平均1.9m。
②层淤泥：灰黑色，流塑，干强度中等，韧性中等，富含有机质，有腥臭味，见贝壳碎片。场区普遍分布，厚度：0.50-3.40m，平均1.06m。
③层粉质粘土：灰黑色，可塑，富含有机质，有腥臭味，见贝壳碎片。场区普遍分布，厚度0.60-1.70m，平均1.04m。
③-1层粉土：黄褐色，湿，稍密；厚度：0.80m。
④层粉土：黄褐色，很湿，稍密；厚度：0.60-2.00m。平均1.16m。
⑤层粉质粘土：灰黑色，可塑，富含有机质，有腥臭味，见贝壳碎片。场区普遍分布，厚度0.30-1.80m，平均1.03m。
⑥层粉土夹粉质粘土：灰褐色，可塑，夹薄层粉土。场区普遍分布，厚度：0.80-2.90m，平均1.62m。
⑦层粉土：黄褐色，湿，稍密；场区普遍分布，厚度0.60-3.50m，平均1.48m。
⑦-1层粉质粘土：灰褐色，可塑，厚度：0.60m。
⑧层粉质粘土：灰黑色-灰绿色，可塑-硬塑，底部混少量姜石。场区普遍分布，厚度：1.70-4.00m，平均2.46m。
⑨层粉土：灰绿色，湿，稍密；厚度：0.50-1.10m，平均0.78m。
⑩层粉质粘土：灰绿色，可塑-硬塑，干强度高，含约10-20%的姜石，粒径0.2-3.0cm。场区普遍分布，厚度：1.80-4.40m，平均3.14m。
⑩-1层姜石：黄绿色，中密，很湿，含量70-80%，粒径0.5-4.0cm，*大8cm。厚度：0.60-2.00m，平均1.16m。
⑪层粉质粘土：褐黄色，可塑-硬塑，混少量小姜石。场区普遍分布，厚度4.2-7.00m，平均5.63m。
⑫层卵石：青灰色，中密，卵石成分灰质岩，粒径0.2-2.0cm，呈亚圆状，含量50-70%，粒间充填砾石，钙质胶结。厚度：0.40-2.20m，平均1.51m。
⑫-1层粉质粘土混碎石：褐黄色，硬塑，砾石成分灰质岩，粒径0.2-4cm，含量10-20%，铁锰质侵染。厚度：0.90m。
⑬层粉质粘土混碎石：褐黄色，硬塑，砾石成分灰质岩，粒径0.2-5cm，含量10-20%，铁锰质侵染。厚度：0.60-5.20m，平均2.65m。
⑭层卵石：青灰色，中密，卵石成分灰质岩，粒径0.2-3.0cm，呈亚圆状，含量50-70%，粒间充填砾石，钙质胶结。场区普遍分布，厚度：0.10-1.80m，平均0.87m��
⑭-1层粉质粘土混碎石：褐黄色，硬塑，砾石成分灰质岩，粒径0.2-3cm，含量10-20%，铁锰质侵染。厚度：1.30m。
⑮层全风化辉长岩：灰绿色，硬塑；原岩结构，构造不清，矿物成分已风化成土状•砂状，局部碎块状。场区普遍分布，厚度：1.60-4.70m，平均3.40m。
⑯层强风化辉长岩：灰绿色；中粗粒结构，块状构造，主要矿物成分为辉石•斜长石及角闪石，为硬质岩，场区普遍分布，厚度：1.40-11.40m，平均6.84m。
层中风化辉长岩：灰绿色；细粒结构，块状构造，主要矿物成分为辉石•斜长石及角闪石，为硬质岩，该层未穿透。
本区地下水类型为第四系孔隙潜水及基岩风化裂隙水，该处地下水埋深约1.8m。
3 基坑设计方案
（1）基坑南侧为原有支护桩支护。
（2）东北侧施工微型钢管桩，桩径220mm，合计37棵，桩长分别为18棵12m，10棵9m，9棵6m，间距500mm，复合水泥注浆。冠梁截面高300mm，宽500mm，支护桩钢管进入冠梁深度不少于250mm。
（3）工程桩及支护桩：工程桩为12棵，支护桩1棵，桩径800mm，配筋12Φ16（三级钢），长12.6m，预留筋600mm，加强筋Φ12@2000，环筋φ8@200，混凝土为C⒊0.
（4）东北及东侧由于相对较浅，故采用自然放坡，只做帷幕用于截水。
（5）止水帷幕采用高压旋喷桩，封闭除南侧以外的部分，桩径600mm，桩间距0.4m，桩顶标高为-1.5m，旋喷桩采用双重管法，每延米喷射水泥量不少于200Kg，水泥浆的水灰比为0.8-1.0（具体根据现场试验调整），水泥采用32.5复合水泥。
（6）降水设计
在基坑内开挖较深的部分布置1个降水井，用以疏干地下水。开挖后在基坑深处设置集水坑，用以排水施工。降水井，外径600mm，内径500mm，井深15m。
4 微型钢管桩施工方法
采用DPP-3B-100汽车钻机成孔，采用鱼尾合金钻头正循环**钻进，施工工艺为注水泥浆。
4.1 测量放线
据甲方提供的基准点和高程点，利用全站仪测放所有桩位，并用水准仪测定所有标高，验收后，正式施工。
4.2 钻机就位
钻机就位时，钻头尖对准桩位，对位误差≤2.0cm通过调整液压支腿调整钻机平整稳定。保证主动钻杆垂直地面，既主动钻杆垂直度偏差<15%L。
4.3 钻孔孔径控制
微型桩是先成孔再在孔内成桩，成孔孔径的大小直接关系到成桩的直径。为避免施钻过程引起的动应力影响相邻孔壁的稳定，施工时采用跳孔分批实施的方案。钻孔过程中针对不同地层的稳定情况，主要采用调整钻进速度、泥浆比重控制、复核钻头直径等钻进工艺来保证成孔孔径满足设计要求。
4.4 桩长控制
设计微型桩作为一个复合受力结构，需要承受抗拉，抗压，抗剪等应力，桩长穿过软弱面深入下部稳定地层，如桩长不足将达不到预期的效果。为控制钻进深度，钻机就位后及时复核钻具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的机上余尺来校验成孔达到的深度。如孔壁稳定情况较差，提钻过程中碰撞了孔壁，将发生塌孔现象，并在孔底形成沉渣，则在下钢管前应对钻孔进行清孔，以保证桩长。
4.5 成桩质量的保证
为确保成桩质量，除严格检查进场原材料的质量外，应控制孔内注浆的工艺。为了保证注浆质量，等待高喷施工完毕后再进行注浆，采用纯水泥浆，水灰比0.8：1.1。微型桩注浆采用孔底返浆法，每孔的注浆过程应连续一次完成。将注浆管钢管下放至孔底，在孔底进行注浆排水灌注，一般注浆压力不低于0.6-0.8MPa并应控制浆液的水灰比，以保证注浆饱满，密实。为防止发生断桩，夹泥，堵管等现象，要控制好灌注工艺及操作，有序的拔管和连续注浆是保证成桩质量的关键，灌浆速度应适宜，速度太快孔内水及灰浆不易排出，形成断桩；提拔注浆管时速度和力度均应适中，如注浆速度过快，提升幅度过大，水泥砂浆直接冲刷孔壁，形成孔壁土体塌落，导致桩身夹泥，这种现象在砂质地层尤其容易发生。经过两个孔的实验，效果不好如图1，水泥浆上返包浆不饱满，不充盈；此时工地现场将立即启动QC小组研究制定对策。
图1 水泥浆不饱满
4.6 技术措施
4.6.1 钢管制作
钢管使用直径Ø168*6的焊管，钢管之间的联接采用焊条焊接如图2，达到规范要求。钢管上端焊接法兰盘，便于连接送浆管如图3。上法兰盘上焊接短管连接球阀，球阀上再连接短管及弯头短管如图4，便于连接蓝水带排浆。送浆管长度接近钢管桩长度，用白塑料管连接到法兰盘铁管上。
图2 钢管焊接
图3 法兰焊接
图4 上法兰盘焊接
图5 吊放钢管
4.6.2 钢管安装
当钻孔达到设计深度后，清孔，提钻，钻机移位，用吊车吊放钢管如图5。钢管下放必须居中，钢管通长，孔口按照设计标高安放，并固定。钢管入孔时按2m左右间隔在钢管外焊耳环定位器，保证钢管位于孔中央。固定钢管，露出垫层25cm如图6。
图6 钢管固定
图7 送浆管送入钢管内
4.6.3 注浆
上法兰盘上焊接短管连接球阀，球阀上再连接短管及弯头短管，便于连接蓝水带排浆。送浆管长度接近钢管桩长度，用白塑料管连接到法兰盘铁管上。注浆前应先把送浆管送入钢管内如图7，用螺栓把上法兰和钢管法兰加胶垫连接，密封堵住如图8。球阀打开，开动往复式注浆泵，水泥浆从钢管底端向四周注浆，水泥浆从球阀及钢管壁出浆如图9，待钢管内的泥浆和水泥浆混合液通过球阀排出，有新鲜水泥浆流出时关闭球阀。水泥浆在压力的作用下从钢管外围大量出浆，把泥浆顶出。注浆终止标准为：当孔口钢管周边有溢出新鲜水泥浆浆液时，停止注浆如图10。若浆体硬化不能充满孔中时，应进行补浆。孔口部分回填石子至地面平以提高水泥浆的强度。（根据现场条件试验确定）持压，已达到浆液对周围土壤缝隙的充分渗透。卸下螺栓拔出送浆管，用水泥浆灌满送浆管处的空缺部分如图11。
图8 法兰连接
图9 球阀排泥浆
图10 新鲜水泥浆排出
图11 补浆
5 取得的效果
通过改进球阀在注浆过程中起到排空钢管内泥浆，使水泥浆在压力作用下充满钢管，关闭球阀后，在压力作用下水泥浆通过管底向四周土壤缝隙进行充分渗透，返浆饱满如图12。微型钢管桩施工后冠梁浇筑，经过开挖，钢管桩的效果良如图13好通过验收。车库坡道顺利开挖。
图12 水泥浆饱满
图13 开挖后的效果
6 结语
通过山大二院外科病房楼基坑支护工程的施工，及时启用QC小组，找出原因，研究制定对策，采用技术革新，因地制宜，达到优良施工的目的。