復合土釘支護在淤泥質(zhì)土基坑中應用

■吳毅勇

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊廣東廣州510800）

復合土釘支護在淤泥質(zhì)土基坑中應用

■吳毅勇

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊廣東廣州510800）

如何既經(jīng)濟又安全可靠地支護淤泥質(zhì)土基坑成為巖土工程界一個關鍵而又迫切的問題。通過工程實例介紹了雙排攪拌樁+鋼管樁+土釘?shù)膹秃贤玲斨ёo技術在淤泥質(zhì)土基坑支護工程中的設計、施工及監(jiān)測，效果比較理想，達到了對周邊建筑物影響小，基坑位移小、穩(wěn)定、安全，工程費用相對較低等目的，值得軟弱土地基基坑支護工程借鑒推廣。

復合土釘支護淤泥質(zhì)土基坑

1　工程概況及特點

擬建的某商業(yè)大廈位于廣州市白云區(qū)景泰街大金鐘路柯子嶺路段西側(cè)，場地四周均為民居，樓高4～9層不等，距離基坑較近，最近距離為距基坑邊約6.0m。建筑物主體建筑9層，地下室1層，該基坑形狀為近似梯形?；用娣e約4802m2，基坑周長約300.00m。最大基坑開挖深度為4.4m，基坑安全等級為二級。

1.1工程地質(zhì)條件

依《商業(yè)大廈巖土工程詳細勘察報告》的內(nèi)容，場地內(nèi)巖土層自上而下主要由填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粗砂、（含炭）粉質(zhì)黏土、中～微風化灰?guī)r組成。淤泥質(zhì)土頂板埋深2.00～6.20m，層厚0.80～6.20m。粗砂層頂板埋深3.50～12.00m，層厚0.70～7.00m?？伤堋菜軤顨埛e土的埋深為8.00～22.00m。微風化巖面埋深為21.36～53.40m。場地地下水主要為砂層的孔隙潛水，受大氣降水和地表水的影響，其中粗砂層透水性強，富水性好，鉆孔水位深度為0.26～3.21m。地下水埋藏淺，水量豐富。

1.2土層對基坑開挖的影響

（1）淤泥質(zhì)土：分布在基坑開挖深度范圍內(nèi)或基坑底，其蠕動性大，穩(wěn)定性極差，是影響基坑穩(wěn)定性的不良土層。

（2）砂層：是主要的含水層，透水性強，容易造成涌水或砂細粒流失。

（3）各土層的力學參數(shù)表如表1。

2　基坑支護方案的選擇

根據(jù)工程地質(zhì)條件及其對基坑開挖的影響，按照《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）、《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2011）、《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）等規(guī)范的有關要求，有如下幾種方案可選擇：

（1）該基坑支護若采用鉆孔樁加止水樁，技術上是非常可行的，但施工費用大，施工周期長。

（2）該基坑支護若采用止水樁與錨桿或土釘，由于淤泥質(zhì)土層較厚，粗砂富水性好，這種方法擋土功能達不到要求，在技術要求上是不理想的。

（3）該基坑支護若采用雙排止水樁，并在止水樁內(nèi)增加一排鋼管樁，并在鋼管內(nèi)灌注水泥砂漿，組成擋土止水樁，適當?shù)牡胤皆黾油玲?。其中鋼管樁大大增強了止水樁的抗剪及抗滑移能力。這樣既能起到了擋土作用，同時又起到止水，防止砂土流失的帷幕作用，且施工費用小，施工周期短。

以上方案中2.3施工費用小，施工周期短，而且技術可行。因此該基坑支護選擇雙排止水樁及樁內(nèi)增加鋼管樁+土釘?shù)姆桨浮?/p>

3　基坑支護設計

根據(jù)場地工程地質(zhì)及基坑周邊環(huán)境條件，從安全、可靠、經(jīng)濟出發(fā)，選擇雙排止水樁及樁內(nèi)增加一排鋼管樁+土釘?shù)募夹g組合型式進行支護。擋土止水樁采用水泥土攪拌樁。施工階段圍護結構的最大變形控制在50mm（周邊建筑物地段為25mm）以內(nèi)。周圍地面沉降變形控制在40mm（周邊建筑物地段為15mm）以內(nèi)，圍護結構僅作為基坑施工的臨時支護結構，基坑開挖后暴露時間為一年。

基坑支護設計計算所需參數(shù)可參考表1“土層力學計算參數(shù)表”。

（1）泥土攪拌樁，使樁體相互搭接形成的水泥土墻。攪拌樁直徑φ500mm，橫向搭接寬度100mm，樁中心距400mm；縱向搭接寬度150mm，樁中心距350mm。每延米水泥用量不少于60kg，水泥摻入比大于15%，水泥土抗壓強度為0.3～1.0MPa，水灰比0.5～0.6。攪拌樁長需穿過砂層并進入不透水層，預估樁長約10.0～15.0m。預計施工攪拌樁約1700支，約17000m。

（2）鋼管樁為φ114，壁厚3.0mm，樁間距0.80m，樁長8.0m，充填M15水泥漿。預計施工鋼管樁約375支。

（3）土釘為φ48厚3.5mm鋼管，長度為6.0～8.0m，設置2～3排，水平間距0.80m，傾角15°。

（4）基坑建筑結構安全等級為二級，其基坑重要性系數(shù)γ=1.0。內(nèi)側(cè)降水最終深度-5.50m。地下室頂板±0.00m（相對標高），相應絕對標高24.90m；基坑底板-5.00m（相對標高），相應的絕對標高19.90m；自然地面絕對標高23.01～24.26m。超載個數(shù)1個，超載值20.00kPa。

4　施工措施

4.1施工前準備工作

施工前按總平面圖的規(guī)劃，在一定的距離布點，組成測量控制網(wǎng)，各控制點均應為永久性的坐標樁和水平基準點樁。測量放線完畢后，所布控制點、基準點應以書面形式報監(jiān)理復核，復核無誤后方可使用。

沿樁中心線樁徑范圍內(nèi)進行地下排障，開挖深度為-1.5m，把地下障礙物清除，壓實回填后留1.5×1.5m的施工導槽，以作攪拌樁施工過程中的排漿溝。

掌握氣象資料，以便綜合組織全過程的均衡施工，制定雨季的施工措施。進行勘察場地，尤其要掌握好地下管線、地下水位等資料。

宜先做工藝性試樁，以確定各項施工技術參數(shù)，如鉆進深度、輸漿量、水灰比、摻入量、攪拌軸轉(zhuǎn)速和提升速度等。

漿液的配制用料為PC？32.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比0.5，拌和時間不得少于3分鐘，防止離析。

4.2樁機施工

施工前準備工作完成后，進行樁機施工，攪拌樁實行4攪4拌。

4.2.1樁機就位

深層攪拌機到達指定樁位，雙向垂直度控制對中。調(diào)整機身，使設備保持水平，攪拌軸呈垂直狀態(tài)。

用線錘隨時檢查攪拌機的垂直度，傾斜度不得超過1.0%；嚴格控制放線和樁機對中等誤差，保證樁位偏差不大于5cm；及時檢查和焊接攪拌鉆頭，確保攪拌樁樁徑偏差小于4%。

4.2.2成樁

成樁要控制攪拌樁機的提升速度和攪拌次數(shù)，鉆進下沉時可用快檔，提升時必須用慢檔：其提升、下降速度為≤1.2m/min；并控制注漿量，保證攪拌均勻，同時泵送必須連續(xù)。

（1）噴漿攪拌下沉：按設計確定的配合比配制水泥漿，用輸漿膠管將漿泵與攪拌樁機接通，啟動注漿泵，攪拌鉆頭出漿后，啟動電機，使攪拌機沿導向架攪拌切土下沉，下沉速度可由電機的電流監(jiān)測表控制噴漿，工作電流不應大于額定值。在攪拌下沉同時開始送漿。

（2）噴漿攪拌提升：深層攪拌機噴漿下沉到設計深度后，并停留孔底攪拌噴漿30秒后，將攪拌頭自樁端反轉(zhuǎn)勻速提升攪拌，并噴入水泥漿液，直至設計樁頂高程。

（3）重復攪拌下沉至設計深度：第二次噴漿攪拌下沉至設計深度。

（4）重復噴漿攪拌提升至孔口：再次噴漿攪拌提升到設計樁頂高程。關閉灰漿泵，貯料坑或罐中的水泥漿應恰好排空。

為保證樁端施工質(zhì)量，應樁座底噴漿30秒以上，使?jié){液完全到達樁底，然后再均勻攪拌提升，到達樁頂設計標高時，攪拌數(shù)秒，保證樁頭均勻密實。

施工時因故停漿，宜將攪拌軸下沉至停漿點以下0.5m，等恢復供漿時間再噴漿提升，若停機超過1h，為防止?jié){液結硬堵管，宜先拆卸輸漿管路，妥為清洗。

4.2.3移位至下一根樁

攪拌樁機移位到下一根樁，重復以上工序，完成下一根樁施工。盡量采用沿攪拌樁軸線縱向走機，各樁之間的搭接時間不應超過24h，如因故超過上述時間，與第二根無法搭接，應在外排樁外側(cè)交接縫處采取補樁及注漿等措施。

4.2.4關閉攪拌機，清洗

成樁若暫不施工，需及時在貯料罐中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直到基本干凈。所有的施工參數(shù)都派專人記錄，其中深度記錄誤差不應大于10mm，時間記錄允許誤差5s。

4.3鋼管樁施工

攪拌樁施工完成1周以后進行鋼管樁施工。

（1）放線點：沿基坑周邊攪拌樁內(nèi)側(cè)樁中心位置縱向每隔0.80m布置一支鋼管樁點。

（2）成孔：采用XY-100A鉆機鉆進成孔，孔徑φ130mm。

（3）放置鋼管：清理孔內(nèi)沉渣后放置長度8.00m鋼花管（由φ114mm厚3.0mm鋼管加工而成）。

（4）壓漿充填：將注漿導管放置鋼花管孔底，然后壓注水泥漿，直至滿孔為止。

4.4土釘（錨管）施工

（1）土釘采用φ48厚3.5mm鋼管，采用潛孔氣沖錘擊入，傾角15°，水平間距0.80m。

（2）攪拌樁及鋼管樁完成后，當攪拌樁強度達到70%時開挖，分層分段開挖支護，施工順序自上而下，開挖一級防護一級，開挖深度為土釘位置-0.30m。分段長度視土層及地下水情況而定，一般為10.0～15.0m。

（3）土釘（錨管）內(nèi)采用一次注漿，注漿材料為PC？32.5R普通硅酸鹽水泥，注漿壓力0.3～0.5MPa，注漿口采用止?jié){袋，水灰比0.5。

（4）攪拌樁層面采用φ6.5@200鋼筋網(wǎng)，加強筋為雙向φ16三級鋼筋，然后噴射C20厚100mm混凝土。

（5）網(wǎng)筋與土釘和其它錨固裝置連接牢固，噴射混凝土時網(wǎng)筋不得晃動，網(wǎng)筋搭接長度為200mm。

5　基坑監(jiān)測

5.1監(jiān)測項目及監(jiān)測點的布置

基坑監(jiān)測項目主要包括坑頂邊的水平位移觀測、地下水位變化及地面沉降觀測。

（1）基坑的水平位移監(jiān)測點沿水泥攪拌樁壓頂上布置，且不宜布置在角部，約20～50m設置1個，共布點16個。壓頂施工完后設點并進行初始測量。

（2）在基坑外2～5m范圍內(nèi)沿周邊共布置地下水位監(jiān)測點4眼。

（3）地面沉降監(jiān)測點沿基坑周邊布置，且鄰近建筑物上應布置沉降監(jiān)測點，共布點24個，基坑開工前應設點并進行初始測量。

5.2本工程要求

支護結構水平位移：報警值50mm或5mm/d，預警為40mm。

支護結構沉降：報警值50mm或5mm/d，預警為40mm。

周邊建筑物沉降：報警值15mm。

地下水位：報警值1000mm。

5.3監(jiān)測頻率

（1）土方開挖時，每天一次，兩天增加一次。如遇到突變或大暴雨季節(jié)應加強觀測。

（2）地下室結構施工期間每兩周通報一次，如接近警戒值是則隨時通報，并改為以后每天一次。

6　結束語

本基坑采用在止水帷幕的攪拌樁中加鋼管樁，克服了淤泥質(zhì)土在基坑開挖中的不利影響，節(jié)約了材料和經(jīng)費，并達到質(zhì)量安全的效果。根據(jù)監(jiān)測單位的監(jiān)測，支護結構水平位移累計最大值為15mm，支護結構沉降累計最大值為24mm，周邊建筑物沉降累計最大值為10mm。測點所在區(qū)域變形速率均較穩(wěn)定，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

通過工程實例，說明在基坑工程中，應該根據(jù)實際的工程地質(zhì)情況和周邊環(huán)境條件，選擇合適的支護方式是工程關鍵。

F407.1［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-460-2