微型鋼管注漿樁在狹窄空間漂石地層中的應(yīng)用

李學(xué)友

摘要： 隨著城市建設(shè)的發(fā)展，土地利用率在不斷的提高，施工單位面臨在狹窄的場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行基坑開挖和支護(hù)的問題越來越多。對(duì)于場(chǎng)地狹窄、地質(zhì)及周邊環(huán)境復(fù)雜的基坑支護(hù)工程，采用傳統(tǒng)的支護(hù)方式往往難以實(shí)施或難以達(dá)到預(yù)期的安全效果和經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合北京市S1線車輛段車場(chǎng)線密集高架橋梁周邊綜合管溝基坑支護(hù)工程，介紹了微型鋼管注漿樁基坑支護(hù)體系在狹窄空間漂石地層的應(yīng)用，本基坑支護(hù)體系具有適用性強(qiáng)、承載力高、施工快捷、經(jīng)濟(jì)效益明顯等顯著優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的經(jīng)濟(jì)技術(shù)前景。

Abstract： With the development of city construction， the land use efficiency is increasing， and the construction units are facing more and more problems in excavation and support of foundation pit in narrow space. Foundation pit supporting engineering for narrow space， geology and surrounding environment， the traditional support methods are often difficult to implement or difficult to achieve the desired safety and economic benefits. This paper combines Beijing vehicle S1 line intensive tunnel project of foundation pit surrounding elevated bridge， introduces the micro steel tube grouting pile foundation pit support system applied in the narrow space of boulder formation， the base pit supporting system with significant advantages of strong adaptability， high bearing capacity， convenient construction， obvious economic benefit， and has a broad economic and technological prospects.

關(guān)鍵詞： 微型鋼管注漿樁；狹窄空間；漂石地層；基坑支護(hù)

Key words： micro steel grouting pile；narrow space；boulder strata；pit supporting

中圖分類號(hào)：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）35-0115-02

0 引言

隨著城市化建設(shè)的不斷深入，城市或特殊區(qū)域?yàn)闈M足功能性需要，需在既有構(gòu)筑物周邊增設(shè)各類基礎(chǔ)設(shè)施。基礎(chǔ)設(shè)施施工時(shí)，施工空間受限，周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑支護(hù)成為一大難題，急需探索新型基坑支護(hù)方式，以適應(yīng)復(fù)雜施工環(huán)境，并減小基坑開挖對(duì)既有構(gòu)筑物的影響。本文中基坑支護(hù)工程位于磁懸浮車輛段車場(chǎng)線密集高架橋梁下部及周邊，且表層為漂石、塊石地層，采用傳統(tǒng)基坑支護(hù)體系無法實(shí)施，通過在基坑兩側(cè)設(shè)置微型鋼管注漿樁，內(nèi)設(shè)鋼支撐并進(jìn)行坑壁護(hù)坡，成功解決了既有橋梁周邊狹窄空間漂石地層基坑支護(hù)的難題。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介 北京市中低速磁浮交通示范線S1線工程，車輛段車場(chǎng)線為單線小截面軌道橋梁，車場(chǎng)線共計(jì)18股道，8組三開道岔，標(biāo)準(zhǔn)線間距0～6m，橋下凈空0.5～5m。橋梁施工完成后，設(shè)計(jì)增加地下綜合管溝，綜合管溝為鋼筋混凝土框架涵結(jié)構(gòu)，寬2.4m，高2.7m，覆土厚度不小于1.0m。

綜合管溝位于既有橋梁底部及各股道之間，距既有橋梁樁基及承臺(tái)較近，基底標(biāo)高位于承臺(tái)以下4～5m，基坑無法放坡開挖。傳統(tǒng)的基坑支護(hù)方式中，鉆孔灌注樁施工成本高，旋挖鉆機(jī)施工時(shí)需足夠施工場(chǎng)地，沖擊鉆施工時(shí)震動(dòng)對(duì)周邊既有建筑物影響較大；鋼板樁在漂石、塊石地層成樁困難，若采用沖擊或振動(dòng)成樁，對(duì)周邊結(jié)構(gòu)物影響大，易破壞既有構(gòu)筑物；SMW工法在漂石、塊石地層成樁困難，且對(duì)施工空間要求較高；地下連續(xù)墻亦在漂石地層實(shí)施困難，如作臨時(shí)擋土結(jié)構(gòu)，相比其他工法施工成本較高[1-4]。經(jīng)方案比選，選定微型鋼管注漿樁進(jìn)行基坑支護(hù)。

1.2 地質(zhì)、水文 綜合管溝場(chǎng)地位于低山丘陵前的坡洪積地帶，場(chǎng)地內(nèi)主要分布填土及混合土。

填土層普遍分布，一般厚度約3.4～5.8m，主要為粉土填土①層（編號(hào)①，詳見本文表1），雜填土①1層及漂石土層①2層。人工填土層為松散～稍密土層，孔隙比大，壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低，力學(xué)性質(zhì)較差。其中①2層中局部夾有漂石，粒徑最大達(dá)到500mm以上，且分布隨機(jī)，強(qiáng)度高，不易破碎，對(duì)施工影響較大。

混合土層存在含粉土碎石③63層、含粉土碎石④63層及含粉土碎石⑤60層，混合土主要成分為碎石，充填物為粘性土和粉土。

具體地質(zhì)情況詳見表1。

場(chǎng)地18m深度范圍內(nèi)只有一層下水，地下水性質(zhì)為潛水，該層地下水水位埋深12.03m，因此地下水對(duì)綜合管溝基坑開挖無影響。

2 工藝原理

微型鋼管注漿樁的工藝原理，如圖1所示：在基坑四周采用小型鉆孔設(shè)備在土體內(nèi)埋設(shè)微型鋼管并注漿，樁頂設(shè)置冠梁將樁連成整體，同時(shí)設(shè)置鋼支撐及護(hù)壁層?；娱_挖后，豎向微型鋼管注漿樁形成類似于支護(hù)樁的微型排樁結(jié)構(gòu)，承受抗彎和抗剪的作用，通過微型鋼管注漿樁、冠梁、鋼支撐和護(hù)壁層組成擋土結(jié)構(gòu)，分段對(duì)邊坡進(jìn)行控制，有效增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性，保證基坑的支護(hù)安全[1-4]。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備 施工前，按照設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行場(chǎng)地平整，設(shè)置好泥漿沉淀池，達(dá)到微型鋼管注漿樁施工作業(yè)條件。根據(jù)樁位布置圖，采用全站儀及鋼尺測(cè)量放線定出樁位，用白灰灑線醒目標(biāo)出施工范圍；用白灰標(biāo)識(shí)，插上竹簽或鋼筋樁，并做好樁位交底。

3.2 鉆孔 根據(jù)測(cè)量放樣的孔位，采用套管（水鉆）鉆機(jī)成孔，孔徑？準(zhǔn)135mm，孔距根據(jù)受力檢算確定（應(yīng)至少嵌入基底以下3m），成孔后保證樁孔垂直度及深度。

3.3 安設(shè)鋼管 成孔后及時(shí)安設(shè)鋼管并拔出鉆機(jī)套管，鋼管直徑？準(zhǔn)108mm，單根鋼管長度不滿足有效樁長時(shí)，采用焊接連接確保鋼管長度，鋼管1.0m以下每隔300mm用鉆桿直徑？準(zhǔn)l0mm的麻花鉆，沿鋼管四周按梅花形鉆出直徑？準(zhǔn)10mm的孔洞作為滲漿孔。為避免鋼管安設(shè)時(shí)滲漿孔被堵塞，鋼管安設(shè)前應(yīng)采用透明膠帶封孔。為安設(shè)鋼管樁時(shí)不進(jìn)泥沙，鋼管底部用帆布、塑料布進(jìn)行包扎封底或鋼板焊接封底。

3.4 注漿 將鋼管置入孔中后，及時(shí)采用壓力注漿法分兩次對(duì)鋼管進(jìn)行注漿，填充鋼管及加固鋼管周邊土體。注漿時(shí)采用底部注漿方式，注漿導(dǎo)管底端應(yīng)先插入孔底，在注漿同時(shí)將導(dǎo)管勻速緩慢撤出，保證孔中氣體能全部逸出，然后將孔口封閉加壓注漿，加壓持續(xù)時(shí)間應(yīng)不少于3min。第1次注漿壓力為0.4～1MPa，第2次注漿壓力不小于0.5MPa，兩次注漿間隔時(shí)間不少于1.5h，且不大于4h。水泥漿采用專用機(jī)械進(jìn)行拌制，水泥為P.O. 42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.45～0.5。

3.5 冠梁施工 根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高將微型鋼管注漿樁樁頭進(jìn)行剔鑿，并根據(jù)受力檢算、預(yù)先確定出冠梁尺寸及配筋。冠梁采用模筑法施工，模板加固應(yīng)滿足施工方案要求，模板安裝時(shí)應(yīng)按要求對(duì)固定鋼支撐的預(yù)埋鋼板進(jìn)行預(yù)埋。冠梁澆筑混凝土?xí)r采用插入式搗固棒振搗密實(shí)，混凝土澆筑完畢后，冠梁頂部應(yīng)進(jìn)行二次收面抹平，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

3.6 基坑開挖 土方開挖采取人工配合機(jī)械開挖，開挖應(yīng)嚴(yán)格遵循“開槽支撐、分層開挖、先撐后挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，從上往下分層分段依次進(jìn)行基坑內(nèi)土方開挖。分層開挖基坑，要隨挖隨測(cè)，做好變形監(jiān)測(cè)工作。

開挖時(shí)做好地表和坑內(nèi)排水，坑內(nèi)周邊設(shè)排水溝和集水井，配備相應(yīng)的抽水機(jī)或潛水泵，確?？觾?nèi)的雨水能及時(shí)排走。在接近設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高時(shí)，預(yù)留30cm厚的土層，用人工開挖和修整坑壁，保證標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。凡挖土標(biāo)高超深時(shí)，不準(zhǔn)用松土回填到設(shè)計(jì)標(biāo)高，必須用砂、碎石或低強(qiáng)度混凝土填實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.7 設(shè)置鋼支撐 鋼支撐宜采用工字鋼等型鋼，安裝前復(fù)測(cè)冠梁上的預(yù)埋鋼板，并將支承鋼支撐的型鋼支架（牛腿）焊接在鋼板上，然后安裝鋼支撐。安裝后應(yīng)仔細(xì)檢查工字鋼是否抵緊，是否安裝穩(wěn)固。

3.8 護(hù)壁施工 基坑開挖后坑壁預(yù)留10cm的土層厚度由人工整修。每間隔30m先修出一條標(biāo)準(zhǔn)坑壁，然后再擴(kuò)展到整個(gè)施工段?？颖谛拚麜r(shí)應(yīng)拉標(biāo)志線，以保證坑壁平整。

網(wǎng)片鋼筋直徑不宜小于6.5mm，矩形布置，間距不宜小于25cm。鋼筋網(wǎng)片安裝前，在坑壁上預(yù)先布設(shè)支撐筋，每平方米布設(shè)不少于4根，支撐鋼筋長度不宜小于50cm，直徑不宜小于16mm，人工直接打入坑壁，網(wǎng)片按設(shè)計(jì)相對(duì)位置焊接或綁扎等方式固定于支撐鋼筋上，保證網(wǎng)片在噴射混凝土過程中位置牢固。

噴射細(xì)石混凝土標(biāo)號(hào)C20，厚度不小于80mm，宜采用濕噴工藝。施工時(shí)，噴頭與受噴面距離宜為0.6～1.2m，自下而上垂直坡面噴射，一次噴射厚度宜為40mm，噴射完成后鋼筋網(wǎng)片保護(hù)層厚度不宜小于20mm。噴射完成后進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。

3.9 檢查驗(yàn)收 護(hù)壁施工完成后，按照設(shè)計(jì)方案對(duì)鋼支撐、冠梁的標(biāo)高及平面位置，護(hù)壁的平面位置，基坑底標(biāo)高等進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

4 結(jié)束語

微型鋼管注漿樁基坑支護(hù)體系是一種施工機(jī)械占地小、操作簡(jiǎn)易的支護(hù)形式，是在狹窄空間漂石地層基坑支護(hù)的一種理想結(jié)構(gòu)，它的出現(xiàn)解決了在狹窄空間漂石地層無法采用傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁、鋼板樁、SMW工法、地下連續(xù)墻等進(jìn)行基坑支護(hù)的難題，具有可靠性高，操作便捷、施工快捷等顯著優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的經(jīng)濟(jì)技術(shù)前景。

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