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微型桩在地基加固中的承载机理及应用研究：理论、影响因素与工程实践

一、引言

1.1研究背景与意义

随着现代工程建设规模的不断扩大与建设环境的日益复杂，对地基承载能力和稳定性的要求愈发严格。在各类地基加固技术中，微型桩以其独特优势在工程实践中得到了日益广泛的应用。微型桩一般指桩径小于300mm、长细比大于30的小直径桩型，其概念于20世纪50年代由意大利的F.Lizzi提出，并由Fondedile公司首先开发利用，最初应用于加固在二次世界大战中受到破坏的历史性建筑。

微型桩之所以被广泛应用，在于其具备诸多突出优点。在施工条件受限的情况下，微型桩所需施工场地较小，能在狭窄空间作业，如在城市建筑密集区的旧房改造、基础托换等工程中优势显著。其施工引起的附加应力小、噪声和震动小，对周边环境和既有建筑的影响减至最低，特别适用于对环境要求较高的城市中心区域建设。在软土地区等特殊地质条件下，微型桩能较好适应，有效提高地基承载力，控制沉降量，且传力明确，通过压力注浆，桩与桩周土紧密结合，桩端下虚土及持力层被胶结加固，明显提高桩周土的力学性能、增加单桩承载力。如今，微型桩已不再局限于基础加固，在增层改造、房屋加固、建筑物纠偏、建筑物加固防震、地基加固、基础托换、边坡加固、深基坑支护等众多工程领域都发挥着重要作用。

尽管微型桩应用广泛，但目前其承载机理的研究仍存在不足。现有研究对微型桩在复杂地质条件（如岩溶地区、深厚软土地区等）下的承载特性认识不够深入，不同地质条件对微型桩承载性能的影响规律尚未完全明确。在多因素耦合作用下，如上部结构荷载的复杂性、地下水的动态变化、桩-土-结构相互作用等，微型桩的承载性能变化机制研究尚显薄弱。而在实际工程中，这些复杂因素往往同时存在，使得微型桩的工作状态极为复杂。准确把握微型桩在复杂条件下的承载机理，是保障工程安全、优化设计和施工的关键，对提高工程质量、降低工程造价、推动地基加固技术发展具有重要意义。

在工程实践方面，深入研究微型桩承载机理能为地基加固工程提供更科学、准确的设计依据。设计人员可根据不同地质条件和工程需求，合理确定微型桩的桩径、桩长、桩间距等参数，优化桩体布置，提高地基加固效果，避免因设计不合理导致的工程事故或资源浪费。在施工过程中，依据承载机理研究成果，可制定更合理的施工工艺和质量控制标准，确保微型桩的施工质量，提高施工效率，减少施工风险。

从理论发展角度而言，微型桩承载机理研究有助于完善桩基础理论体系。微型桩作为一种特殊的桩型，其承载特性与传统大直径桩存在差异，深入研究其承载机理能够丰富桩土相互作用理论，为桩基础理论的进一步发展提供新的思路和方法。同时，也能为数值模拟分析提供更准确的理论基础，提高数值模拟的精度和可靠性，促进地基加固技术的数字化发展。

综上所述，对微型桩在地基加固中的承载机理展开深入研究，不仅具有重要的现实意义，能够解决当前工程实践中的诸多问题，而且对地基加固理论的完善和发展具有深远的推动作用。

1.2国内外研究现状

微型桩自20世纪50年代被提出后，在国内外得到了广泛的研究与应用，相关研究主要集中在承载机理、设计计算方法、施工工艺以及工程应用等方面。

国外对微型桩的研究起步较早。20世纪50年代，意大利的F.Lizzi提出微型桩概念后，Fondedile公司率先将其应用于古建筑地基加固与托换工程。早期受施工技术限制，微型桩直径一般为100mm，设计承载力为400kN。在后续实践中，微型桩在多种土质条件下展现出良好的承载性能，在欧洲迅速发展。1962年被应用于英国古建筑基础加固，同一时期德国在地铁施工中采用微型桩。在西班牙，微型桩成功应用于水蚀性石灰溶岩地区的建筑物基础。随着地下工程建设的发展，微型桩在地基加固、托换工程及地下隧道开挖等领域应用愈发广泛。在承载机理研究方面，国外学者通过现场试验与理论分析，对微型桩的荷载传递规律、侧摩阻力与端阻力发挥机制等进行了研究。例如，有研究通过在火山灰和砂土中的试桩试验，分析了微型桩在特定土质中的承载特性。但由于微型桩应用的地质条件和工程环境复杂多样，目前对于微型桩在复杂地质条件下的承载特性研究仍有待深入。

国内对微型桩的研究始于20世纪80年代。起初主要用于老旧建筑的基础补强和托换，随着技术的发展与工程需求的增加，微型桩在各类土木建筑工程中得到广泛应用，如楼房基础托换、深开挖基坑支护、地下连续墙壁沟稳定及滑坡防治等。在承载机理研究方面，国内学者通过现场试验、室内模型试验和数值模拟等手段开展了大量研究。一些学者通过现场静载荷试验，研究微型桩在不同地质条件下的竖向承载性状，分析桩径、桩长、桩间距等因素对承载性能的影响。还有学者利用数值模拟软件