高壓旋噴加筋水泥土樁錨技術(shù)在某深基坑中的應(yīng)用

謝劍保

廈門圣德信工程管理有限公司（361000）

高壓旋噴加筋水泥土樁錨技術(shù)在某深基坑中的應(yīng)用

謝劍保

廈門圣德信工程管理有限公司（361000）

介紹了高壓旋噴加筋水泥土錨樁技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，主要針對某工程錨索施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)處理進(jìn)行了闡述。

高壓旋噴加筋水泥土樁錨；基坑支護(hù)；工藝流程；質(zhì)量控制；綜合效益

0 前言

隨著我國城市化進(jìn)程的高速發(fā)展，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模越來越大，各種大型公用設(shè)施結(jié)構(gòu)的深基坑施工工程越來越多,基坑壁同周圍既有建筑物（道路）的間距也越來越小，如何在施工過程中保證基坑穩(wěn)定、既有建筑物（道路）以及擬建建筑物的結(jié)構(gòu)和操作人員的安全，成為工程的關(guān)鍵。

加筋水泥土樁錨支護(hù)是一種有效的土體支護(hù)與加固新技術(shù),其特點(diǎn)是鉆孔、注漿、攪拌和加筋一次完成。其適用于砂土、黏性土、粉土、雜填土、淤泥等土層中的基坑支護(hù)和土體加固。通過高壓旋噴形成的大直徑水泥土樁體，首先可對松散軟土的力學(xué)性能作出改善，使軟土改變成具有較高強(qiáng)度的水泥土體，有效提高土體的黏聚力、內(nèi)摩擦角值和抗?jié)B能力；其次，大直徑且變徑的水泥土樁體，因與土層接觸面積較大,樁體與土層之間產(chǎn)生較大摩阻力,可確保支護(hù)結(jié)構(gòu)錨固力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并對錨筋施加預(yù)應(yīng)力以后，借助變徑的水泥土樁體，使軟土的流變變形處于收斂狀態(tài)，對被加固土體的變形產(chǎn)生有效約束作用。

高壓旋噴加筋水泥土樁錨加固與支護(hù)有如下優(yōu)點(diǎn):1）施工作業(yè)所需空間不大，適用于各種地形和場地；2）由旋噴攪拌加筋樁代替內(nèi)支撐，使基坑內(nèi)空曠，改善施工作業(yè)條件；3）高壓旋噴加筋樁的錨拉力可通過張拉試驗(yàn)確定，每根錨筋體通過張拉鎖定來檢驗(yàn)其旋噴加筋樁的作用效果，因此可保證施工質(zhì)量和加固結(jié)構(gòu)的安全度；4）通過施加預(yù)拉力,有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移；5）施工形成的擴(kuò)大徑樁頭能有效增大抗拔力。

1 工程概況

本工程位于某市主要交通要道的西側(cè)，包括一棟12層的主樓及3層的裙房，設(shè)1層整體地下室，為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程基坑側(cè)壁安全等級為二級，重要性系數(shù)為1.05，基坑周長231m、面積約3 372m2。建筑±0.00相當(dāng)于黃海高程+6.45m，場地標(biāo)高為黃海高程約為+5.45m；冠梁頂標(biāo)高為-2.2m，板底標(biāo)高為-5.95m，承臺底標(biāo)高為-6.80m，基坑開挖深度為4.95～5.80m。

在本場地范圍內(nèi)，主要土層為:①-1雜填土、①-2素填土和塊石素填土、②-1淤泥質(zhì)土、②-2中砂、③-1粉質(zhì)黏土、③-2細(xì)砂、④殘積砂質(zhì)黏性土、⑤-1全風(fēng)化花崗巖、⑥-1a砂爍狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、⑥-2a碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、⑦-1中風(fēng)化花崗巖。根據(jù)地勘報(bào)告,場地及周邊無全新活動斷裂帶穿過，場區(qū)屬穩(wěn)定性較好地塊。未見采空區(qū)、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、塌陷、地裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象。地基中除揭露有淤泥質(zhì)土軟土，在殘積土和風(fēng)化基巖層中有揭露少量硬夾層和孤石外,未發(fā)現(xiàn)古河道、溝浜、地下管線、暗埋人防洞穴及墓穴等其他不利埋藏物。

2 基坑支護(hù)方案的選擇

根據(jù)本工程基坑支護(hù)東側(cè)緊鄰主要交通要道（道路距紅線僅為3.5m）,對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有較高的要求，允許變形較小，綜合考慮開挖深度、巖土壓力、道路荷載等各種因素的影響，且經(jīng)過多方案比較后,決定東側(cè)基坑采用高壓旋噴加筋水泥土樁錨、灌注樁及水泥攪拌樁止水帷幕組合成一種特有的支護(hù)形式，進(jìn)行基坑圍護(hù)施工。

2.1 基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)

采用直徑900mm間距1.4m的沖孔灌注樁懸臂支護(hù)，樁長18.1m，嵌固深度不少于13.50m。樁頂冠梁（冠梁尺寸為1.1m×0.6m）處設(shè)置一道加筋水泥土錨樁，長29.0m@1.4m，錨固段長18.0m，自由段長11m；預(yù)加拉力100 kN，設(shè)計(jì)抗拔力260 kN。后半段采用擴(kuò)大頭旋噴樁擴(kuò)大頭段Φ500mm，長18.0m。采用3排Φ500@400的水泥攪拌樁在被動區(qū)加固，寬度1.3m、長度9.5m。

圖1

3 錨索的施工工藝及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

圖2 施工工藝流程

3.2 施工示意圖

圖3 施工示意圖

3.3 操作要點(diǎn)

3.3.1 測量放線

根據(jù)提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，按照設(shè)計(jì)圖建筑地下室外邊線放2m的原則進(jìn)行放樣定位及高程引測工作，并做好永久及臨時標(biāo)志。測量人員施工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將鉆孔的孔位在圍護(hù)樁上拉線做記號，并予以編號。

3.3.2 開挖溝槽

由于原地面標(biāo)高約有0.5m的高差，為便于高壓旋噴樁機(jī)施工，現(xiàn)場統(tǒng)一開挖施工溝槽降至-3.5m。溝槽開挖后，基坑上部設(shè)置截水溝，溝槽內(nèi)采取設(shè)置排水溝措施，避免地面水、泥漿隨意排放影響施工。

3.3.3 樁機(jī)定位

1）由于鉆機(jī)安裝定位質(zhì)量不僅影響成樁質(zhì)量，同時還影響施工速度和人員安全。因此，鉆機(jī)安裝定位應(yīng)按照“正、平、穩(wěn)、固”的要求，確保鉆機(jī)受力后不搖擺、不移位。

2）鉆機(jī)定位后，采用鉆機(jī)自帶羅盤校核鉆孔開孔角度，使開孔角度誤差不超過±1°，開孔處的平面位置（水平和垂直向）誤差為±50mm。

3.3.4 水泥漿液配比

1）高壓旋噴樁采用42.5R級普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比1∶0.8。

2）水泥漿應(yīng)攪拌均勻，隨拌隨用，一次拌和的水泥漿應(yīng)在初凝前注漿完畢。

3.3.5 鉆進(jìn)成孔及注漿

1）高壓旋噴加筋水泥土樁采用專用鉆機(jī)成孔，鉆頭采用魚雷式鉆頭、承壓板及攪拌葉片，鉆桿為中空鉆桿，鉆進(jìn)過程中，通過鉆桿的中空通道邊鉆進(jìn)邊攪拌注漿；每攪拌完一次及時檢查葉片磨損情況，及時更換損壞的葉片。

2）提速不超過15 cm/min，轉(zhuǎn)速不低于20轉(zhuǎn)/min，漿液流量不小于50 L/min。錨樁采用二次復(fù)噴，樁體每延米水泥用量為200～220 kg；擴(kuò)大頭采用四次復(fù)噴,擴(kuò)大頭每延米水泥用量為300～350 kg，以確保擴(kuò)大頭的直徑。

3）成樁旋噴注漿壓力為25～30mPa，樁徑擴(kuò)大端旋噴注漿壓力為30～35mPa，特殊情況按如下原則調(diào)整:新填土中錨樁噴射壓力為5～10mPa，淤泥等黏土中噴射壓力為15～20mPa。鉆桿退至孔口3m范圍內(nèi)應(yīng)減壓至5mPa以下。每一樁錨體的注漿量均大于理論計(jì)算量。

4）鉆進(jìn)過程中，樁錨體直徑、長度允許偏差±50mm，相鄰樁入射角錯開5°。

3.3.6 錨筋制作

1）錨筋采用3根Φ15.2預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作而成，其強(qiáng)度級別為1 860mPa，所用鋼絞線在制作之前應(yīng)有出廠合格證等質(zhì)保材料，并送檢合格后方可使用。

2）錨筋長度按設(shè)計(jì)樁長+冠梁厚度，并考慮冠梁外預(yù)留長度，樁外外留長度不應(yīng)小于700mm，以便張拉。

3）在與混凝土冠梁結(jié)合段，采用鋼絞線套PVC管的方法施工，在施工澆搗冠梁前應(yīng)先綁扎好套在鋼絞線上的PVC管。

3.3.7 錨筋安放

1）鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，依次退出并拆卸鉆桿。鉆桿拆卸完畢后，通過鉆機(jī)將制作好的錨筋插放至旋噴攪拌樁體內(nèi)。

2）插入前，應(yīng)確保錨筋位于攪拌樁中心點(diǎn)，插入過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照鉆進(jìn)角度緩慢、均衡地插入錨筋體，確保錨筋不發(fā)生扭曲。

3）通過鉆桿的中空通道,邊鉆進(jìn)邊攪拌注漿，鉆進(jìn)同時將鋼絞線及錨頭結(jié)構(gòu)件帶入設(shè)計(jì)深度。加筋樁內(nèi)插鋼絞線，應(yīng)進(jìn)入旋噴樁底。

3.3.8 預(yù)應(yīng)力基座制作與安裝

1）本工程采用支護(hù)樁鋼筋混凝土冠梁作為預(yù)應(yīng)力基座。

2）預(yù)應(yīng)力基座是錨筋體張拉時的直接受力構(gòu)件，所以預(yù)應(yīng)力基座受力面應(yīng)平整可靠，且與錨筋體軸線方向垂直。

3.3.9 錨筋張拉與鎖定

1）錨筋張拉鎖定應(yīng)在高壓旋噴加筋水泥土樁施工結(jié)束且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度1mpa后進(jìn)行。

2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用250mm×250mm×20mm錨墊板，用千斤頂配合OVM15-3(2)錨具鎖定于冠梁上；張拉時，應(yīng)事前檢查油泵及各閥門的工作情況、油管暢通情況，以免張拉時油泵工作不正常而造成張拉失敗。

3）錨筋張拉應(yīng)按隔樁張拉順序進(jìn)行。張拉時，應(yīng)考慮臨近錨筋之間的相互影響。

4）錨筋張拉要分級逐步施加荷載，不可一下加至鎖定荷載。正式張拉前先用20%鎖定荷載(Φ500加筋樁按每根鋼絞線18 kN）預(yù)張拉一次,再以50% (Φ500加筋樁45 kN)、100%的鎖定荷載(Φ500加筋樁90 kN)分級張拉，然后超張拉至110%鎖定荷載(Φ500加筋樁99 kN)，在超張拉荷載下保持5min，觀測錨頭無位移現(xiàn)象后再按鎖定荷載鎖定。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)處理

1）注漿壓力與提升速度應(yīng)相配合，以確保額定漿量在樁身長度范圍內(nèi)均為分布；注漿作業(yè)開始和中途停止較長時間，再作業(yè)時宜用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及注漿管口。

2）布置灰漿制備系統(tǒng)應(yīng)使灰漿的水平泵送距離不大于50m，方可確保注漿壓力。

3）錨筋體制作前應(yīng)除油污、除銹，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸下料，長度誤差不大于50mm；錨筋體安放后不得隨意敲擊，不得懸掛重物。錨筋體插入鉆孔之前，應(yīng)檢查筋體質(zhì)量，確保錨筋體組裝滿足設(shè)計(jì)要求。

4）攪拌工藝在較硬地質(zhì)中施工，應(yīng)更換金剛鉆頭，確保順利引孔。

5）環(huán)境振動嚴(yán)重影響加筋水泥土樁錨支護(hù)效果，因此控制好樁錨傾斜角度，防止機(jī)械等外界因素對基坑近距離擾動，可有效防止基坑事故。

6）張拉前，應(yīng)對張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。高壓旋噴加勁水泥土樁樁體強(qiáng)度達(dá)到1mPa時，按規(guī)范及相關(guān)工藝要求進(jìn)行張拉，以防止樁錨失效，并充分考慮鄰近攪拌加筋樁之間的相互影響。

7）注意地下、地上水對基坑側(cè)后土層的影響，可在冠梁邊設(shè)置截水溝，因?yàn)樗ㄟ^滲透可以影響加筋水泥土錨體與土層之間的黏結(jié)力和基坑側(cè)后土壓力，從而影響支護(hù)結(jié)構(gòu)安全。

5 結(jié)語

目前本工程基坑?xùn)|側(cè)已開挖至承臺底，深度約6.8m。嚴(yán)格按照監(jiān)測方案監(jiān)測，在施工過程中，坡頂水平及豎向位移、深層土體水平位移、周邊道路沉降觀測的累計(jì)最大變化量及變化速率等指標(biāo)均在設(shè)計(jì)允許變化的范圍內(nèi),基坑安全處于受控狀態(tài)。

同時采用該技術(shù)后，方便地下室土方開挖及施工，降低了成本，與采用鋼筋混凝土內(nèi)支撐設(shè)計(jì)方案相比，約節(jié)省15%的造價，工期提前1個月左右，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。旋噴攪拌加筋樁系統(tǒng)在全國應(yīng)用項(xiàng)目越來越多，在福建、廈門地區(qū)均有應(yīng)用，工程實(shí)踐表明加筋水泥土樁錨支護(hù)技術(shù)具有較靈活的組合形式,特別是在松軟土層較厚等復(fù)雜場地條件下，加筋水泥土樁錨支護(hù)技術(shù)可以和已有傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)有效組合，從而達(dá)到理想的支護(hù)效果。

[1]JGJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].中國建筑工業(yè)出版社.

[2]CECS 22:2005,巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程[S].中國建設(shè)工程標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).

[3]建筑施工手冊(第四版縮印本)[M].中國建筑工業(yè)出版社.

[4]CECS 147:2004,加筋水泥土樁錨支護(hù)技術(shù)規(guī)程[M].中國建設(shè)工程標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).

[5]劉全林,等.加筋水泥土斜錨樁基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析及其應(yīng)用[J].