深層水泥攪拌樁－鋼花管噴錨復(fù)合支護技術(shù)在高層建筑深基坑工程中的應(yīng)用

　　摘要：本文根據(jù)筆者多年建筑施工實踐，詳細介紹了深層水泥攪拌樁及鋼花管支護技術(shù)原理，并結(jié)合工程實例，詳細闡述了深層水泥攪拌樁-鋼花管噴錨復(fù)合支護技術(shù)在建筑基坑工程中的設(shè)計與施工技術(shù)，并對監(jiān)測及效果進行了評價和總結(jié)。

　　關(guān)鍵詞：深層水泥攪拌樁；鋼花管噴錨；建筑基坑；監(jiān)測
　　
　　1引言

　　隨著我國城市建設(shè)和改造的迅猛發(fā)展，基坑支護工程技術(shù)也不斷的進步，深基坑工程常處于城市繁華、建筑用地緊張、舊城改擴建及高層建筑物的地段，基坑支護雖屬臨時工程，但技術(shù)復(fù)雜卻遠甚于永久性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)，稍有不慎，不僅危及基坑本身安全，而且會殃及臨近的建筑物、道路、橋梁等，它涉及到圍護工程、土方開挖與支撐工程、降水工程、結(jié)構(gòu)工程等，因此其支護結(jié)構(gòu)類型的選擇至關(guān)重要。深層水泥攪拌樁結(jié)合鋼花管噴錨支護技術(shù)在近幾年得到較大的發(fā)展，而且此方法安全可靠，節(jié)約工期，適用于工程建筑項目的基坑支護。
　　
　　2工作原理

　　2.1深層水泥攪拌樁工作原理

　　深層水泥攪拌樁是一種應(yīng)用較廣泛的地基加固、基坑支護止水的方法，它是利用水泥等材料作為固化劑，通過特定的攪拌機械，就地將軟土和水泥漿液強制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥加固體，從而提高地基土強度和物理力學(xué)性能、增大變形模量。它適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、粘性土、素填土及無流動地下水的飽和松散砂土等地基；在基坑支護中深層水泥攪拌樁還作為基坑的超前支護結(jié)構(gòu)。

　　根據(jù)工程地質(zhì)的揭露情況，地層中含有砂層的，在攪拌水泥漿液的同時可放置一定比例的水泥粉，以增加水泥漿液的稠度和止水效果。

　　2.2鋼花管支護技術(shù)原理

　　鋼花管支護是土釘墻支護結(jié)構(gòu)的一種方法。它的基本原理是借助于加固材料在主動區(qū)（滑動區(qū)）所產(chǎn)生的拉力傳到阻抗區(qū)以增加滑動面上的垂直應(yīng)力，進而提高土層的抗剪強度，且在滑動面上加固材料可借助于土層提供的被動土壓力，產(chǎn)生剪力和彎矩以抵抗主動區(qū)的滑動，達到穩(wěn)定開挖面的目的。即基坑土體開挖時所產(chǎn)生的不平衡主動區(qū)土壓力通過混凝土面層和鋼花管錨固體，最終均由鋼花管錨桿承擔，開挖邊坡的基坑坑隆起及整體穩(wěn)定性亦通過鋼花管對土體的加固來實現(xiàn)。

　　基坑土方開挖前先行坡頂阻水溝的施工，后進行分層開挖；在第一層土方開挖后，在土體表層噴射第一層混凝土。

　　鋼花管錨固支護結(jié)構(gòu)由兩部分組成，即鋼花管錨固和噴射鋼筋混凝土面層。鋼花管采用一定管徑的鋼管，制作成濾管（花管），入土端加工成樁尖狀，濾水孔對向，孔眼前端（造管尖端）焊接鋼筋或角鋼板，構(gòu)成孔前倒刺及保護塊，然后采用沖擊錘或土釘將鋼花管按設(shè)計角度及位置擊入土中再進行高壓注漿。坡面采用掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，同時設(shè)置加強筋并與錨頭焊接，然后噴射第二層混凝土。

　　在上層鋼花管錨固注漿完成一定的時間后，再進行下一層的土方開挖，并對該層進行噴錨支護，噴錨工作完成后，及時對基坑底部排水溝、集水井的施工。

　　鋼花管錨桿支護技術(shù)的設(shè)計主要根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）的規(guī)定進行。
　　
　　3工程應(yīng)用實例

　　3.1工程概況

　　湖南某工程位于城市中心，該項目工程為框架結(jié)構(gòu)，地上十八層，設(shè)一層地下室，地下室基坑52.0m×92.0m，開挖深度5.0m～5.5m，基坑周邊長約288.00m，基坑支護面積約1580m2?；又ёo結(jié)構(gòu)主要采用深層攪拌樁作止水帷幕加鋼花管錨固支護結(jié)構(gòu)，共分四個支護段。

　　3.2工程地質(zhì)情況

　　根據(jù)巖土工程勘察報告，場區(qū)地形平坦，場地土、巖層分別為填土、沖積層、殘積層和花崗巖，具體見表1。

　　場地地下水水位埋深約1.50m，地下含水量豐富，地下水主要是上層滯水、承壓水。

　　3.3施工難點分析 [Page]

　　本工程場地狹窄，三側(cè)有建筑物，其中東側(cè)為天然地基3層~4層的居民樓，西側(cè)為市政道路，北面為四層的臨建設(shè)施（見圖1）；基坑邊坡只有南面可以放坡超過1：1，其余基坑邊放坡接近于垂直，施工時還必須確保鄰近建筑物、市政道路、市政管線的安全。
　　
　　
　　
　　由于地下水位較高，且土質(zhì)相對較差，降水止水措施、基坑支護的好壞成為工程施工的關(guān)鍵。施工期正好是南方的多雨季節(jié)，因此，基坑開挖的止水、土體邊坡的穩(wěn)定是安全施工的保證。 [Page]

　　3.4主要技術(shù)措施

　　3.4.1深層水泥攪拌樁圍護及止水

　　采用深層水泥攪拌樁加固基坑四周土體，阻止四周地下水向基坑滲透，同時作為基坑的超前支護結(jié)構(gòu)，增加邊坡的穩(wěn)定性，見圖1。

　　深層水泥攪拌樁施工設(shè)計：

　　（1）攪拌樁采用一排Φ600@400mm，用32.5R普通硅酸鹽早強水泥，水灰比為0.50~0.55，水泥滲入量為45kg/m，泥粉10kg/m，見圖2；

　?。?）攪拌樁采用四攪四噴的施工工藝，樁端控制深度約7.0m，樁端進入穩(wěn)定的隔水層；

　?。?）攪拌樁樁位偏差不超過50mm，攪拌樁的垂直度偏差不超過1%；

　?。?）樁與樁之間必須保證其搭接質(zhì)量，相鄰樁施工的間隔時間不應(yīng)超過24h；

　　（5）使用攪拌漿機制漿時，每次投料后攪拌時間不得少于10min，制備好的水泥漿停置時間不得超過2h；

　?。?）鉆進噴漿攪拌至設(shè)計樁底標高，應(yīng)原地噴漿攪拌30s；

　　3.4.2鋼花管錨桿支護設(shè)計

　?。?）根據(jù)場地巖土工程勘察報告，其土層物理力學(xué)指標見表2。

　?。?）基坑四周根據(jù)放坡情況可分為三個區(qū)域：A、B、C區(qū)，其中A區(qū)在基坑的東面，B區(qū)在基坑的西、北面兩邊，長度占基坑支護的一半，C區(qū)在基坑的南面；A、B區(qū)采用土釘墻支護類型，C區(qū)采用天然放坡攪拌樁止水。

　　根據(jù)建筑物地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計，基坑支護采用鋼花管錨固支護結(jié)構(gòu)（土釘墻）類型，其基坑側(cè)壁重要性系數(shù)為1.0，基坑深度為5.5m，地下水位為-1.5m，墻面坡角90O；各區(qū)域的放坡參數(shù)的選取見表3。

　?。?）A區(qū)、B區(qū)支護剖面共設(shè)計四排鋼花管，其設(shè)計參數(shù)選取見表4，圖紙設(shè)計：見A區(qū)支護剖面圖、B區(qū)支護剖面圖及C區(qū)支護剖面圖（圖3、4、5）。

　　具體設(shè)計要求：

　　普通錨桿采用Φ48鋼花管作為錨桿，長度為6m~9m，傾角15°，壓力灌漿水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥漿，桿采用底部一次注漿，注漿壓力達到0.6MPa~0.8MPa，漿注滿后穩(wěn)壓3min~5min，注漿孔附近的混凝土應(yīng)具有抵抗注漿引起的壓力抗散作用；②鋼筋焊接長度：單面10d，雙面5d；若采用搭接，搭接長度為40d；③坡面采用掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，鋼筋網(wǎng)絡(luò)采用Φ6@200×200，骨架鋼筋采用2Φ16，沿錨桿位置布置。噴射混凝土總厚度100，強度等級為C20，見圖6、7；④錨固體強度均大于設(shè)計強度的70%，方可進行下一層的土方開挖；⑤在上層鋼花管錨桿注漿完成一定時間后，再進行下一層的土方開挖，并對該層進行噴錨支護，噴錨工作完成后，及時對基坑底部排水溝、集水井的施工。[Page]

　　3.5施工工藝流程

　　3.5.1深層水泥攪拌樁施工

　　1）工藝流程：測量定位→深層攪拌樁機就位→預(yù)攪下鉆→噴漿攪拌提升→重復(fù)攪拌下鉆→重復(fù)攪拌提升→至孔口→關(guān)閉攪拌機械→樁機就位；

　　2）施工技術(shù)措施

　?、贉y量要求：根據(jù)樁位軸線點及控制點，準確測放樁位，偏差≤50mm；

　?、跇稒C對中：施工時鉆頭嚴格對準樁位（誤差≤20mm）；調(diào)整樁機，保證起吊設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架的垂直度（垂直度偏差不得超過1%）樁位偏差不得大于50mm；

　　③漿液配制：嚴格按0.50~0.55的水灰比配制漿液，水泥摻入比10%~12%，以土層平均比重約1.6T/m3，樁徑Φ600mm進行計算：0.28m3/m×1.6T/m3×10%≈45kg/m（即每米樁體水泥用量按45kg控制），摻粘土粉10kg/m；按每樁一池漿的要求，一次性配制及使用；

　?、茔@頭檢查：每班開工前檢查鉆頭一次，當其直徑<560mm時應(yīng)及時更換或補焊；

　?、輸嚢铇稇?yīng)采用“四攪四噴”工藝，即噴漿過程中按：“兩下兩上”的順序進行，下和升的速度符合施工設(shè)計要求；

　?、奘褂?2.5R普通硅酸鹽水泥，每批水泥應(yīng)有合格證及材料性能試驗報告。不同牌號、不同批次的水泥不得同時使用。

　　3.5.2鋼花管錨桿支護施工

　　1）邊坡支護施工工藝流程：①人工修坡→②噴射混凝土→③擊入鋼花管→④高壓注漿→⑤掛網(wǎng)、焊接加強筋及錨固→⑥噴射混凝土；

　　2）鋼花管錨桿施工工藝：

　?、偌庸す懿模翰捎忙?8鋼管，制作成濾管（花管），入土端加工成樁尖狀，濾水孔對向間距500mm，孔眼前端（造管尖側(cè)）焊接鋼筋或角鋼塊，構(gòu)成孔前倒刺及保護塊，見圖8。

　?、诖蜥敚翰捎脹_擊錘或土釘機將鋼管按設(shè)計角度及位置對正，將鋼花管擊打入土中到設(shè)計長度。
　?、蹓毫酀{：采用注漿泵，通過高壓注漿管安接在鋼管頭上，并采用低壓慢灌工藝，壓入水泥漿，用32.5R水泥，按水灰比0.50~0.55配制水泥漿液，漿體中摻入早強劑，灌漿壓力達到0.6MPa~0.8MPa壓力，并穩(wěn)壓3min~5min時間，即可停止注漿。

　　3）噴錨支護施工工藝流程：

　?、侔丛O(shè)計要求開挖工作面，修邊坡；并根據(jù)土質(zhì)情況分一次或二次噴射表層混凝土；

　?、趽舸蜾摶ü?；

　?、劢壴摻罹W(wǎng)，預(yù)留搭接筋（上、下層網(wǎng)筋瘩接長度為300mm），鋼筋網(wǎng)絡(luò)誤差不得大于±20mm，焊接加強筋，且加強筋骨與鋼花管頭焊接；

　?、車娚浼毷炷林猎O(shè)計厚度，厚度控制可用錨桿頭或插入標樁進行，混凝土必須加入速凝劑。
　?、萆蠈訃婂^完成3d后，可進行下一層開挖噴錨作業(yè)，按此循環(huán)，直到坑底標高。⑥噴錨完成后7d內(nèi)應(yīng)對噴錨面混凝土進行保養(yǎng)。
　　
　　4施工效果評價與總結(jié)

　　本工程采用深層水泥攪拌樁與鋼花管錨桿結(jié)合施工，充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點，經(jīng)過現(xiàn)場開挖監(jiān)控、位移觀測，A區(qū)的最大位移量為6mm，B區(qū)的最大位移量為5mm。

　　本基坑支護工程在確定采用深層水泥攪拌樁結(jié)合鋼花管噴錨支護的方法前，曾詳細論證其它支護結(jié)構(gòu)的方法，如深層水泥攪拌樁結(jié)合排樁支護的方法，方法對比可節(jié)約35%的工程成本。在松散、疏松的砂層、粉砂層中，采用深層水泥攪拌樁作止水帶時，適當滲入水泥粉和水泥攪拌，止水效果好，降低成本。本基坑支護工程有效工期為45d，期間與土方開挖交叉進行，工期短，為施工爭取了時間。

　　基坑支護設(shè)計應(yīng)考慮土方開挖和開挖方式，順序?qū)λ街ёo結(jié)構(gòu)系統(tǒng)變形的影響，加強工程動態(tài)檢測及其結(jié)果的適時分析、設(shè)計研究，對基坑支護具有指導(dǎo)性的作用。實踐證明，本文所述的深層水泥攪拌樁與鋼花管噴錨支護在基坑支護工程中的應(yīng)用是成功的，不僅效果好，而且造價低，有針對性，值得推廣使用。
　　
　　參考文獻：

　　[1] 建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程.JGJ120-99[S].北京，中國建筑工業(yè)出版社，1999.

　　[2] 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.JGJ79-2002.[S].北京，中國建筑工業(yè)出版社,2002.

　　[3] 錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范.GB50086-2001.北京，中國建筑工業(yè)出版社，2001.

　 原作者： 易任軍  
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）