注漿鋼花管在格力?香樟基坑支護(hù)中的應(yīng)用

鄧劍明 李景旺 張成寶

1 工程概況

擬建珠海格力?香樟位于珠海市九洲大道北側(cè),東側(cè)為一廠房,西側(cè)與珠海市明華小學(xué)相鄰,北側(cè)為蘭埔路,南側(cè)為九洲大道。原始地貌為山前沖洪積地貌,場地北高南低,現(xiàn)狀地形標(biāo)高變化于17.08 m～12.55 m。-2層地下室底板頂面標(biāo)高介于7.80 m～6.30 m,分為兩個平臺,靠北側(cè)蘭埔路地下室底板頂面標(biāo)高為7.80 m,靠南側(cè)九洲大道地下室底板頂面標(biāo)高為6.30 m。地下室底板厚度為0.50 m,墊層厚度按0.20 m考慮,因此地下室基坑深度介于6.70 m～9.80 m。

場地北側(cè)蘭埔路沿線電纜及管網(wǎng)離基坑邊線距離大約13 m,南側(cè)九洲大道沿線電纜及管網(wǎng)離基坑邊線距離大約30 m,西側(cè)明華小學(xué)建筑物(天然地基)離基坑邊線為20 m。

2 場地工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件

根據(jù)中國有色金屬工業(yè)長沙勘察設(shè)計(jì)研究院提供的《珠海格力置盛房產(chǎn)有限公司格力?香樟巖土工程詳細(xì)勘察報告書》,與基坑開挖有關(guān)的地層巖性及野外特征自上而下依次描述為(見表1):

①人工填土(Qml)。褐黃、褐灰色,主要由黏性土混粗砂組成,含碎石、磚塊、混凝土塊等硬雜質(zhì),結(jié)構(gòu)松散,密實(shí)程度很不均勻,尚未完成自重固結(jié)。層厚1.20 m～6.00 m。

第四系沖洪積層(Qal+pl)由②含礫砂黏土和③粗砂組成:②含礫砂黏土:褐紅、灰白、褐黃色,不均勻含礫砂30%～40%,搖振無反應(yīng),切面粗糙,干強(qiáng)度及韌性中等,呈飽和,硬塑狀態(tài)。層厚1.40 m～13.60 m。③粗砂:褐黃色,成分為石英質(zhì),含30%～40%左右的黏性土,呈飽和,稍密～中密狀態(tài)。層厚1.00 m～13.70 m。

④礫質(zhì)黏性土:褐黃、褐紅、灰白色,由花崗巖原地風(fēng)化而成,原巖結(jié)構(gòu)可辨。無搖振反應(yīng),光澤反應(yīng)稍有光滑,干強(qiáng)度及韌性中等,呈飽和,可塑～硬塑狀態(tài)。層厚2.40 m～19.60 m。

表1 各土層的物理性質(zhì)指標(biāo)

3 基坑支護(hù)方案選取

本基坑支護(hù)工程安全等級為二級。直立開挖,采用土釘墻+噴射混凝土護(hù)面的支護(hù)結(jié)構(gòu),布設(shè)1排～2排φ 550的水泥攪拌樁起止水和超前支護(hù)作用,在噴射混凝土面板外布設(shè)1排～2排預(yù)應(yīng)力錨索(第2排,第4排),以約束土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。

1)土釘。土釘成孔直徑為130 mm,長度9 m～14 m,采用φ 28～φ 32螺紋鋼。

2)錨索。錨索成孔直徑為150 mm,長度18 m～22 m,鋼絞線為 2×7φ 5～ 3×7φ 5,強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 1 860 M Pa。

3)噴射混凝土。噴射混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C20,厚度為100 mm,鋼筋網(wǎng)的鋼筋直徑為 6,間距 200雙向,加強(qiáng)筋為 2φ 16,間距1 400～1 500雙向。

4)C20混凝土連接梁?；炷吝B接梁尺寸為300 mm×300 mm,強(qiáng)度等級為C20,主筋為 4φ 16,箍筋為φ 6,間距200。

5)水泥土攪拌樁。本工程采用水泥土攪拌樁形成止水帷幕,在人工填土及第四系土層中,水泥土攪拌樁又可作為超前支護(hù)使用,樁直徑550 mm。

4 方案的變更

根據(jù)場地地層特點(diǎn)建議采用注漿錨管代替原方案中的非預(yù)應(yīng)力錨桿。理由如下:

1)場地位于山前沖洪積帶,地下水豐富;

2)組成基坑壁的土層為松散的填土及沖洪積物,其中沖洪積物為砂質(zhì)黏土及礫砂層,如果采用預(yù)成孔的方法施工,成孔時易塌孔;

3)由于地下水位高,坑內(nèi)外水壓力差大,錨桿封孔效果不好;

4)預(yù)成孔法施工,產(chǎn)生泥漿較多,污染場地,不利于挖土施工。

由于對鋼花管的注漿情況及其抗拔力不了解,必須在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。設(shè)計(jì)方提出要進(jìn)行如下試驗(yàn):

1)了解注漿花管壓力、注漿后的注漿體形態(tài)及分布;

2)了解注漿花管實(shí)際的錨固力。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,選擇第1排錨管進(jìn)行試驗(yàn),采用開挖揭露的方式,觀測注漿體實(shí)際形態(tài)及分布,采用抗拔試驗(yàn)了解注漿花管實(shí)際的錨固力。注漿鋼花管采用φ 48δ 3.5鋼管,管上鉆φ 6孔,對開,梅花狀布置,孔距300 mm,注漿采用普通硅酸鹽水泥,水灰比約0.5～0.6,加早強(qiáng)型減水劑1%。

施工7 d后,沿錨桿方向,采用挖土機(jī)開挖了一個4 m×2 m×3.5 m,觀測到在鋼管周邊形成的橢圓狀固結(jié)體,長軸方向長約42 cm～45 cm,短軸方向約30 cm～35 cm。

對三根鋼花管進(jìn)行抗拔試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如下:有兩根荷載加至170 kN,錨管未見明顯破壞,有一根荷載加至150 kN,出現(xiàn)位移顯著增大。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,我方建議錨管抗拉承載力設(shè)計(jì)值按70 kN考慮。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,方案變更如下:1)所有鉆孔的鋼筋錨桿由鋼花管(錨管)代替。2)適當(dāng)調(diào)整錨桿豎向間距,增加排數(shù)。

5 注漿鋼花管施工工藝流程

注漿鋼花管施工工藝流程圖見圖1。

6 結(jié)果及建議

1)施工進(jìn)度。

采用該工藝施工,約 30 min一條,比鉆機(jī)成孔快約 50%,施工效率大大提高。由于采用擠入式施工,對土層有一定擠密,在未灌漿的情況下,鋼管也具有一定抗拔力。每層錨桿施工完畢4 d～5 d,即可施工下一層錨桿。而成孔注漿錨桿需要漿體有一定強(qiáng)度才能開挖下一層,開挖周期明顯縮短。

2)施工質(zhì)量。

由于不需成孔,不存在泥漿護(hù)壁,施工時只要保證鋼管打入深度,注漿保證灌漿量,質(zhì)量容易控制。從開挖土方以來所做的變形監(jiān)測資料,開挖至基坑底,觀測成果如下:基坑周邊布置變形監(jiān)測點(diǎn)12個,基坑位移值9 mm～25 mm,沉降值為0.3 mm～10.52 mm;在基坑周邊已有房屋布置變形監(jiān)測點(diǎn)4個,位移值為1 mm～7.5 mm,沉降值為 2.88 mm～11.7 mm(資料為第三方監(jiān)測資料)。

3)建議。

a.在場地具有可灌性比較好的地層(砂土、填土、砂質(zhì)黏土等)采用錨管具有優(yōu)勢。b.錨管抗拉承載力宜通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定,在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上優(yōu)化方案。c.其他地層也可在試驗(yàn)基礎(chǔ)上選擇使用。

[1] 劉秀珍,王 偉.武漢某基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)實(shí)例[J].山西建筑,2008,34(26):119-120.