無嵌固支護(hù)樁在深基坑支護(hù)工程中的運(yùn)用

樊朝金，鄧春海，王麒翔

(青島深基加固工程有限公司，山東 青島266071)

1 工程概況

擬建場地屬于膠東半島低山剝蝕丘陵區(qū)剝蝕殘丘間狹長的小平原地貌單元，自然地勢較低洼平坦，后經(jīng)人工回填平整，場地地勢較平坦。場地位于威海市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)江家寨立交橋東南、威青高速公路東、溫泉路南、疏港路西、溫泉明珠二期工程?hào)|。擬建溫泉明珠四期項(xiàng)目包括多層住宅樓4棟、公建1棟及地下車庫一座，建筑面積21196 m2，框架－框剪結(jié)構(gòu)?；庸こ踢吰禄禹斶呴L約350 m，開挖深度6.50～7.20 m，基坑底絕對(duì)標(biāo)高－30.30 m。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)概況

2.1 工程地質(zhì)概況

①素填土:主要由粘性土、砂、碎礫石及風(fēng)化巖碎屑、碎塊等組成，局部夾塊石及建筑垃圾，底部局部夾耕植土，成分較均勻，結(jié)構(gòu)松散，為人工平整場地新近回填而成。

②粉細(xì)砂:濕～很濕，松散～稍密，主要成分為長英質(zhì)，顆粒較均勻，分選性較好，質(zhì)較純，含云母碎片，局部混粘性土或夾粉土小薄層。

③1粉細(xì)砂:深灰色～灰色，飽和，松散，主要成分為長英質(zhì)，顆粒較均勻，分選性較好，混粘性土或夾粉土薄層，局部含小礫石。

④粗礫砂:黃白色～灰白色～黃褐色，飽和，松散～稍密，局部中密，主要成分為長石、石英，顆粒不均，分選性較差，磨圓度差，含碎礫石，底部夾碎石薄層，局部混淤泥質(zhì)土或夾粘性土薄層。

⑤強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:黃褐色～黃白色～灰白色，主要礦物成分為長石、石英、黑云母，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石風(fēng)化后呈散體狀，塊碎狀，巖心手掰易碎，手捻呈砂土狀，巖石為軟巖，巖體極破碎～較破碎。

各層的物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 地層物理力學(xué)參數(shù)表

2.2 水文地質(zhì)概況

擬建場地測得地下水靜止水位埋深2.90～4.20 m，水位標(biāo)高34.07～34.57 m，屬第四系孔隙潛水類型，含水量豐富，主要含水層為第四系沉積的砂層，流向自南向北、自西向東，地下水的主要補(bǔ)給來源靠大氣降水及地下水的側(cè)向補(bǔ)給，其排泄方式以大氣蒸發(fā)及地下逕流為主，區(qū)域地下水水位年變幅值約為0.50～1.50 m。

3 基坑周邊環(huán)境

基坑南側(cè)為1號(hào)樓和4號(hào)樓，樁基礎(chǔ);西側(cè)為溫泉明珠項(xiàng)目主干道，通行眾多社會(huì)車輛和工程車輛;北側(cè)為土建施工材料加工場地;東側(cè)為毛石砌筑的泄洪溝，距離剪力墻外皮為6 m，泄洪溝寬度約為3 m，深度為2.5 m，泄洪溝底部和兩側(cè)無防水措施，水量大時(shí)可能出現(xiàn)滲漏，對(duì)基坑的穩(wěn)定有一定的影響?；又苓叚h(huán)境如圖1所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境圖

4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案介紹

基坑周邊緊鄰道路和建筑物，無放坡空間，采用“樁錨+止水帷幕”支護(hù)結(jié)構(gòu)——長螺旋鉆孔灌注樁+深層水泥土攪拌樁止水帷幕+預(yù)應(yīng)力錨桿+腰梁組合支護(hù)形式。根據(jù)基坑周邊樓座長螺旋灌注樁施工情況反映，長螺旋鉆孔無法穿透碎石層，支護(hù)樁施工后無嵌固深度。設(shè)計(jì)方案參數(shù)介紹:支護(hù)樁采用長螺旋鉆孔灌注砼后插鋼筋籠工藝，樁徑600 mm@2000 mm，強(qiáng)度C25，深層水泥土攪拌樁止水帷幕，樁徑550 mm@400 mm，水泥摻量為15%，水灰比1;預(yù)應(yīng)力錨桿，桿體222鋼筋，矩形布置，鉆孔注漿工藝，注水灰比為0.5的水泥漿;腰梁采用2［20的組合槽鋼，噴射砼加強(qiáng)。

以基坑西側(cè)為例詳細(xì)介紹支護(hù)方案，見圖2。

5 基坑支護(hù)工程施工

5.1 支護(hù)樁施工

圖2 西側(cè)剖面圖

5.1.1 支護(hù)樁和攪拌樁交叉施工

支護(hù)樁和攪拌樁樁體相切(如圖3所示)。

圖3 樁位平面圖

施工順序:先施工基坑外側(cè)的的攪拌樁，確保攪拌樁體形成的帷幕墻在同一軸線。施工完成后立即采用機(jī)械清理攪拌樁浮漿，找出樁頭，根據(jù)攪拌樁位置確定支護(hù)樁軸線，確保支護(hù)樁外皮距外側(cè)攪拌樁外皮10～15 cm，避免內(nèi)側(cè)攪拌樁和支護(hù)樁施工時(shí)因碰上外側(cè)攪拌樁損壞鉆具，破壞外側(cè)攪拌樁，內(nèi)側(cè)帷幕樁與外側(cè)帷幕施工時(shí)間間隔不宜超過3天。確定支護(hù)樁軸線后，先施工4支攪拌樁，完成后兩天內(nèi)清理浮漿找出攪拌樁樁頭，定支護(hù)樁位，插空施工，確保攪拌樁和支護(hù)樁施工緊密配合。

5.1.2 施工無嵌固支護(hù)樁

支護(hù)樁和攪拌樁施工完成達(dá)到齡期后，進(jìn)行土方開挖，出露的樁面整齊劃一，樁體咬合良好，未出現(xiàn)滲漏?；拥讟?biāo)高為30.30 m，持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。在31.00～31.50 m標(biāo)高范圍內(nèi)存在礫石層和花崗巖碎塊，礫石層密實(shí)，花崗巖碎塊直徑在100～500 mm，棱～次棱角狀，支護(hù)樁無法鉆進(jìn)穿透，未進(jìn)入巖質(zhì)軟巖體破碎的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中。為無嵌固支護(hù)樁，懸空達(dá)0.70～1.2 m。

5.2 預(yù)應(yīng)力錨桿施工

由于支護(hù)樁無法穿透密實(shí)礫石層和花崗巖碎塊，未進(jìn)入基底強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中，形成無嵌固支護(hù)樁。為確保基坑安全，預(yù)應(yīng)力錨桿作用顯得至關(guān)重要。兩層預(yù)應(yīng)力錨桿施工，均出現(xiàn)在飽和的中粗砂中。錨桿成孔采用XY－240型螺旋鉆進(jìn)，水量豐富的砂層成孔困難。由于攪拌樁止水帷幕封堵良好，基坑外水位抬升，水頭壓力增大，錨桿成孔泄壓，基坑外的地下水順錨孔噴流而出，夾雜大量砂石，掩埋鉆桿，無法拔出，支護(hù)樁外側(cè)因錨桿孔淌水出砂，造成地面局部塌陷。

預(yù)應(yīng)力錨桿成孔采用水泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)通過空心鉆桿輸送水灰比為0.8的水泥漿，隨著鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)水泥漿護(hù)住孔壁，鉆進(jìn)至孔底后，邊拔鉆桿邊注漿，直至孔口。鉆桿完全拔出后迅速推送安放帶注漿管的錨桿桿體，用毛氈封堵孔口，注漿管外露，便于二次注漿。10 h內(nèi)進(jìn)行二次注漿，注漿直至孔口毛氈輕微滲出水泥漿為止，拔出注漿管，重新封堵，確保無滲漏。水泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)有時(shí)仍難成孔，出現(xiàn)一系列問題。

(1)水泥漿護(hù)壁難成孔，錨孔噴水流砂，頂部冠梁外側(cè)下沉塌陷。

基坑外水壓力大帶動(dòng)砂石移動(dòng)，水泥漿無法護(hù)住孔壁，砂石充填已成錨孔，甚至大量流出，無法安放錨桿桿體?？變?nèi)插進(jìn)一支注漿管，毛氈封堵孔口露出管口，淌水不流砂，然后通過已安放的注漿管向孔內(nèi)高壓注漿，讓漿體充滿錨孔。待水泥漿開始終凝時(shí)二次水泥漿護(hù)壁成孔，完成鉆孔作業(yè)。頂部出現(xiàn)的局部塌陷，預(yù)埋注漿管至塌陷區(qū)底部，填土至原土標(biāo)高，然后高壓注漿持續(xù)約一周，填土不出現(xiàn)下沉為止。

(2)二次注漿困難，錨孔持續(xù)出水，封堵困難。

錨桿成孔安放錨桿桿體二次注漿完成后，錨孔持續(xù)出水，影響下層支護(hù)作業(yè)施工。毛氈里浸入水泥漿和水玻璃拌合物包裹1.5 m的注漿管推送至孔內(nèi)，確保毛氈和孔壁緊密接觸，無滲漏，錨孔滲水從管內(nèi)淌出。待水泥漿和水玻璃拌合物凝固，達(dá)到一定強(qiáng)度后，通過預(yù)留的注漿管(即泄水管)朝孔內(nèi)注漿，注漿完成后彎折注漿管進(jìn)行封堵。

(3)強(qiáng)風(fēng)化巖層中錨桿施工，無法有效鎖樁根。

第二層錨桿施工確保鎖住樁根，不至于樁體樁根失穩(wěn)。但第二層錨桿位置地層為礫石層和強(qiáng)化風(fēng)碎塊，無法鉆進(jìn)，成孔困難。該位置無法施工錨桿加預(yù)應(yīng)力鎖住樁根，只有通過錨桿拉力傳遞護(hù)住樁根。將錨桿位置下移至樁底強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層中，在連接錨桿的腰梁下加設(shè)豎向單只［20槽鋼，槽鋼腰部緊貼支護(hù)樁，上部伸至樁底以上50 cm，下部深入基坑底標(biāo)高下30 cm，錨桿施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，通過橫向腰梁和豎向槽鋼鎖住樁根。

5.3 半土半巖錨桿施工

第二排錨桿施工時(shí)需要穿過砂層然后進(jìn)入巖層，若采用巖心管鉆進(jìn)，不僅施工效率低且成本高。經(jīng)試驗(yàn)采用全套管跟進(jìn)至基巖面，然后改用中風(fēng)壓潛孔錘鉆進(jìn)，插入桿體后注漿，然后拔出套管。

5.4 腰梁施工

腰梁為2［20組合槽鋼，錨桿施工完成后，安放槽鋼將錨桿有效的連接在一起。錨桿施加的預(yù)應(yīng)力通過槽鋼傳遞給支護(hù)樁樁體，達(dá)到整體穩(wěn)定的目的。組合槽鋼務(wù)必緊靠支護(hù)樁體，便于預(yù)應(yīng)力有效傳遞。預(yù)應(yīng)力施加完成后，對(duì)組合槽鋼和樁面進(jìn)行噴射砼處理，填充槽鋼和樁面存在的縫隙，提高槽鋼抗拉強(qiáng)度。

5.5 降水與土方開挖

由于地下水豐富，開挖時(shí)宜采用盆式開挖方式，即先開深挖中間部分土體進(jìn)行預(yù)降水;同時(shí)預(yù)留錨桿施工作業(yè)面寬5～6 m，錨桿工作面須分層開挖，待上次錨桿張拉鎖定后再進(jìn)行下層開挖。

6 基坑支護(hù)施工成果檢測

基坑開挖過程中后樁體間咬合良好，帷幕未出現(xiàn)滲漏。支護(hù)過程中，第二層錨桿施工時(shí)地面局部下沉，基坑側(cè)向位移較大，最大達(dá)到20 mm，但施工完成后，側(cè)向位移和豎向沉降均趨于穩(wěn)定，連續(xù)一個(gè)月位移值為1 mm。均滿足設(shè)計(jì)和基坑監(jiān)測規(guī)范要求。

7 結(jié)語

無嵌固支護(hù)樁和傳統(tǒng)的大嵌固支護(hù)樁相比，施工期間基坑位移和沉降較大，并且速度較快，但支護(hù)結(jié)構(gòu)形成后，位移和沉降均在可控范圍內(nèi)，滿足基坑監(jiān)測規(guī)范要求。實(shí)踐表明無嵌固支護(hù)樁施工是安全、經(jīng)濟(jì)、可行的，在類似的基坑中值得推廣運(yùn)用。

［1］JGJ 120－99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］GB 50497－2009，建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］王建華，吳厚信，周宏益，等.緊鄰地鐵基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(11):71 －75.

［4］吳厚信，陳國勇，周宏益，等.大直徑深層旋噴攪拌樁在昊勝大廈深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2010，37(4):58 －61.

［5］譚孟云，劉兆茂，張永強(qiáng).濱海地區(qū)深基坑支護(hù)出現(xiàn)的問題及對(duì)策［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2010，37(9):50 －53.