微型桩在膨胀土地基加固中的应用

工程概况
山东省农业机械学校金工车间厂房为主副跨砖砌体结构，主跨跨度15m，檐口高度7.2m；副跨跨度6.5m，总建筑面积约1600m ，建筑平面布置如图1所示。主跨屋面梁为薄腹梁，副跨为薄腹梁与承重横墙间隔布置；采用毛石条形基础，基础埋深为1.15m。该厂房始建于1979年，原设计未考虑抗震，1986年进行了抗震加固。1991年发现厂房墙体出现裂缝并持续发展。1997年5月对该厂房进行了现场检测，主要检测了厂房承重砖柱的强度、厂房的不均匀沉降及倾斜、裂缝分布情况以及补充地质勘察。
1. 检测结果
2.1 砌体强度检测
选取部分承重排架砖柱及窗间墙，利用回弹法分别对砖及砂浆进行了检测，综合评定砖的强度等级为MU10；砂浆的强度等级为M0.4，不满足《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112—87）中“砂浆强度等级不宜低于M2.5”的要求。
2.2 墙体裂缝检测
通过裂缝检测发现，排架柱裂缝较小，依据《工业厂房可靠性鉴定标准》（GBJ144—90），变形裂缝宽度可评定为A级；墙体裂缝大部分为C级，个别为D级，厂房裂缝可综合评定为C级。
3. 建筑物倾斜检测
选取厂房四角抗震柱及部分中间抗震柱进行了倾斜检测，根据排架柱倾斜检测结果，依据《工业厂房可靠性鉴定标准》（GBJ144—90）可评定排架柱的倾斜变形等级为B级。
4. 沉降检测
沉降检测主要进行了两个方面的相对沉降：
（1） 沿厂房外围墙体基础的相对沉降检测，测点位置见图1。检测结果见表1、2、3、4。
表1 厂房1轴线（西山墙）相对沉降检测结果
　
测 点 1 2 3 4 5
相对沉降量（mm） 0.0 21.2 12.1 19.5 37.6
局 部 倾 斜（‰） 3.2 1.8 1.5 3.6
表2 厂房A轴线纵墙（南纵墙）相对沉降检测结果(mm)
测 点 6 7 8 9 10 11 12 13
相对沉降量 8.3 45.1 58.2 50.9 46.4 27.1 23.7 11.3
测 点 14 15 16 17 18 19 20 21
相对沉降量 15.5 0.0 12.3 7.9 4.5 8.8 21.3 43.4
测 点 22 23 24 25 26 27 　 　
相对沉降量 51.9 75.6 84.1 83.9 80.8 47.9 　 　
表3 厂房A轴线纵墙排架柱局部倾斜(‰)
测 点 6 7 9 11 13 15 17
局部倾斜（‰） 6.0 1.0 4.0 2.7 1.8 1.3 0.6
测 点 18 20 22 24 26 27 　
局部倾斜（‰） 2.8 5.0 5.3 0.5 5.5 　
表4 厂房东山墙相对沉降检测结果
测 点 28 29 30 31 32
相对沉降量 4.5 3.9 1.2 0.0 7.3
局部倾斜(‰) 0.1 0.6 0. 2 1.1
由表1、2、3、4可以看出：厂房相邻排架柱间的局部倾斜值大部分超过《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112—87）的“不超过0.001”的规定。
（2） 车间主跨A、B轴线排架柱相对跨中沉降。对厂房A轴、B轴与厂房中心线地面之间进行了相对沉降检测，检测结果见表5。
表5 车间主跨A、B轴相对跨中的沉降量 （mm）
轴线 相 对 沉 降 量 轴线 相 对 沉 降 量
A B A B
1 11.1 0.1 8 74.5 11.2
2 60.9 3.9 9 27.7 9.3
3 26.5 15.8 10 28.1 7.0
4 32.6 0.3 11 14.4 20.9
5 36.4 28.8 12 60.3 51.7
6 56.2 1.6 13 20.0 23.1
7 21.4 0.2 　 　 　
由表5可见，A轴线排架柱沉降量明显大于B轴线沉降量。
3 地基补充勘察
补充地质勘察揭示该场地地质情况如下：
(1) 素填土：颜色及成份较杂乱，呈暗黄色、浅黄色，主要成份为粉质粘土、粉土及粉、细砂等，稍湿，硬～坚硬状态。
(2) 粘土：褐黄色夹灰绿色，偶见直径1mm 左右的姜石，硬塑～坚硬状态，具有中等压缩性，层厚2.4～3.2m。该层土体的自由膨胀率 =58%， =1.67。
(3) 粘土：灰黑色，含有机质，可塑～硬塑状态，具有中～高压缩性，各处软硬不均，层厚为0.6～0.9m。该层土体的自由膨胀率 =58%， =2.55。
(4) 粉质粘土：灰黄、浅黄色，硬塑状态，层厚1.6～3.0m。
(5) 中砂：灰黄、浅黄色，主要成分长石、石英、云母等，中密状态，层厚2.6～3.5m。 =22.2。
地基中各层土的性质指标见表6。
表6 地基土性指标
土层 厚度(m) (%) (%) (%) ( ) (%) (%) （%）
填土 0.6～0.8 　 　 　 　 　 　 　 　 　
粘土 2.4～3.2 29.0 0.828 52.8 27.4 0.06 0.25 54 0.98 0.34
粘土 0.6～0.9 31.4 1.199 52.3 25.0 0.23 0.56 46 2.55 0.46
粉质粘土 1.6～3.0 19.8 0.759 32.4 15.9 0.24 0.27 　 　 　
中砂 2.6～3.5 　 　 　 　 　 　 　 　 　
4 建筑物裂缝原因分析
4.1 兖州地区大气影响深度
膨胀土的湿度系数：
（1）
对兖州地区，取 ， ，则

查表得兖州地区大气影响深度 。
大气影响急剧层深度为：0.45 4.6=2.1m。
4.2 裂缝原因分析
根据补充地基勘察及检测结果，建筑物出现裂缝的原因有以下几点：
（1） 由于该建筑物地基持力层为膨胀土，且基础埋深较浅，在大气急剧影响深度范围内，因此造成地基持力层土体含水量随季节变化而改变，致使地基随含水量的变化而升降