樁錨支護(hù)體系在深圳某基坑支護(hù)中的應(yīng)用

劉 昌 學(xué)

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)，山東 煙臺(tái) 264004)

樁錨支護(hù)體系在深圳某基坑支護(hù)中的應(yīng)用

劉 昌 學(xué)

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)，山東 煙臺(tái) 264004)

介紹了旋噴樁+錨索支護(hù)體系在基坑軟硬交匯地層中的應(yīng)用，總結(jié)了施工中的注意事項(xiàng)，分析了常見問題的產(chǎn)生原因并闡述了相對(duì)應(yīng)的預(yù)防與解決方法，為今后同類工程提供參考。

基坑，旋噴樁，錨索，施工方法

1 工程概況

項(xiàng)目位于深圳南山區(qū)媽灣大道東側(cè),靠近小南山,占地面積約7 095 m2,擬建一棟25層高度100 m辦公樓。地坪標(biāo)高為5.3 m，基坑開挖底標(biāo)高為-1.7 m，開挖深度7 m。場(chǎng)地為采石場(chǎng)回填區(qū)，地層上部0 m～4.0 m為第四系全新統(tǒng)人工填土及碎石，以下為薊縣系—青白口系銀湖群混合花崗巖。巖石裂隙發(fā)育，地下水主要分布在回填層中，穩(wěn)定水位在4.5 m～5.0 m。基坑?xùn)|、西、南三面采用放坡掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，巖石采用爆破開挖。北側(cè)基坑外為集裝箱堆放區(qū)，預(yù)留10 m寬工作面配合旋噴樁及錨索施工，用挖掘機(jī)垂直破碎開挖巖石。

2 支護(hù)方案

這里只介紹基坑北側(cè)旋噴樁+錨索支護(hù)體系,基坑北側(cè)支護(hù)剖面圖見圖1。

基坑外布1排旋噴樁,沿旋噴樁側(cè)邊垂直開挖5 m，布置2排錨索。旋噴樁深度6 m，樁徑600，樁距400，內(nèi)插φ150鋼管，留出1.0 m平臺(tái)后，再垂直向下開挖2 m至基底，開挖面掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土。

3 旋噴樁施工

3.1 施工準(zhǔn)備工作

平整場(chǎng)地合理布設(shè)管線，檢查高壓設(shè)備和管路、鉆桿密封性能及壓力和排量，做高壓水射水實(shí)驗(yàn)。挖好排漿溝、沉淀池，沉淀后的清水無害化處理排入雨水管道，廢砂漿經(jīng)固結(jié)隨土石外運(yùn)。用全站儀每隔幾米放出一個(gè)樁位并做標(biāo)記，配合施工線、鋼尺將樁位逐個(gè)放出。

3.2 引孔鉆機(jī)施工

根據(jù)地層情況，0 m～4.0 m為松散回填土、碎石層，下部巖石裂隙發(fā)育較硬，引孔采用雙管沖擊成孔。鉆機(jī)型號(hào)：阿特拉斯D7全液壓鉆機(jī)，采用4序間隔施工法(打一隔三)，每序施工間距1.6 m。

3.3 水泥漿液配置

采用P.C32.5復(fù)合硅酸鹽純水泥漿，水灰比1.0，加入0.05%的三乙醇胺。攪拌10 min以上，經(jīng)過濾放入儲(chǔ)漿池中。池中安有攪拌機(jī)，不停攪拌。經(jīng)二次過濾后用于旋噴施工。

3.4 旋噴注漿

場(chǎng)地上部松散易塌，下部巖石堅(jiān)硬，采用2種鉆機(jī)施工工藝相結(jié)合。引孔鉆機(jī)完成引孔工作后移出，旋噴鉆機(jī)就位。采用單管旋噴施工工藝，回轉(zhuǎn)掃孔到底，坐底旋噴30 s后，開始提升、旋噴注漿。單管旋噴樁水泥用量不小于250 kg/m，噴漿壓力不小于20 MPa，提升速度不大于15 cm/min。做好施工記錄：提升速度、旋噴時(shí)間、用漿量、壓力變化及漿液損失情況，隨時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。水泥漿與巖石裂縫充分滲透，與樁間土充分?jǐn)嚢?。接近樁頂時(shí)放慢提升速度；遇到不返漿時(shí)降低提升速度。

3.5 下φ150鋼管，補(bǔ)漿成樁

用挖掘機(jī)吊起φ150鋼管扶正入孔，不好下時(shí)，用鏟沖擊下壓到位。漿液下沉、漏失要及時(shí)補(bǔ)漿，在孔口可適量加入中粗砂，增加強(qiáng)度，降低漏失量。

3.6 旋噴樁施工中常見問題原因分析及解決方法

1)旋噴樁不連續(xù)。

a.原因分析：因故障停噴，再噴銜接不好。b.解決方法：停噴后再噴，接頭處噴嘴再下放1 m，重復(fù)1 m孔段旋噴后正常施工。

2)旋噴樁不飽滿。

a.產(chǎn)生原因：裂隙發(fā)育,漏漿嚴(yán)重,補(bǔ)漿不到位。b.解決方法：不返漿時(shí),降低提升速度,增大泵量。為節(jié)約水泥，可采用間斷噴漿方式，讓巖縫內(nèi)的漿液損失部分流動(dòng)性后，重復(fù)旋噴1 m后再正常噴漿，幾次重復(fù)噴漿來封堵裂隙，并及時(shí)補(bǔ)漿。

3)地表附近水泥漿漏失嚴(yán)重。

a.產(chǎn)生原因：場(chǎng)區(qū)上部為回填土、回填碎石，碎石層漏失嚴(yán)重。b.解決方法：多補(bǔ)漿，旋噴施工分4序，當(dāng)1序施工下φ150鋼管時(shí)，從鋼管側(cè)邊下入，在頂部預(yù)埋2 m左右二次注漿管。注漿管底部密封好，每隔50 cm對(duì)稱鉆2個(gè)小孔，用膠帶包裹2層。二次注漿管下入受阻可采用以下辦法：先下入一根略粗一點(diǎn)的無縫鋼管，接通壓力漿液沖擊振動(dòng)，從鋼管側(cè)邊下入2 m多深后不停漿拔出，在原位下入二次注漿管。當(dāng)一段旋噴樁經(jīng)4序施工完成后，給1序安裝的二次注漿管注漿。水泥漿飽滿，強(qiáng)度高的樁孔注漿時(shí)打不開注漿管。上部水泥漿漏失嚴(yán)重的樁孔，高壓漿液高壓劈裂沖開一次注漿體來補(bǔ)漿。

4 預(yù)應(yīng)力錨索施工

4.1 錨索鉆孔施工

1)錨索參數(shù)及樁位布置。

錨索自由段不小于5 m，錨固段要求入巖不小于3 m，距孔底要求0.5 m，傾角25°，設(shè)計(jì)拉力350 kN,鎖定值250 kN,兩層錨索水平、垂直間距均為1.8 m。根據(jù)錨索孔位及旋噴樁位置，找出錨索孔位與φ150鋼管能相遇的部分孔位，為避開，錨索孔位沿水平方向調(diào)整。

2)錨索鉆孔施工。

a.調(diào)整后樁間距增大20 cm以上時(shí)，孔深增加0.5 m～1.0 m。鉆機(jī)型號(hào)HDL-180D，采用雙管跟管工藝，適用于上部松散下部較硬必須采用沖擊鉆進(jìn)的巖層。成孔直徑150 mm，用清水做沖洗液，每進(jìn)尺2 m加鉆桿時(shí)，上下來回抽拉內(nèi)鉆具，來清除外鉆具內(nèi)壁上的巖粉及碎石顆粒?？咨钸_(dá)到深度要求后，保持沖洗液循環(huán)，同時(shí)頻繁上下活動(dòng)內(nèi)鉆具，將碎石顆粒推入孔底或活動(dòng)后順外管內(nèi)壁隨沖洗液一起排出孔外。落入孔底的顆粒再經(jīng)破碎排出孔外。保證鉆具外管內(nèi)壁干凈，有利于下放錨索到位。

b.場(chǎng)區(qū)為采石場(chǎng)回填區(qū),一層錨索施工時(shí),鉆孔穿過回填層就進(jìn)入中風(fēng)化巖層，硬度提高很快,鉆速降低。在施工第二層錨索時(shí)，根據(jù)一層錨索施工時(shí)入巖的深度和開挖后可見巖石的標(biāo)高，調(diào)整錨索入巖的角度，使鉆孔的自由段5 m范圍內(nèi)盡量多鉆回填軟層，少鉆硬巖層。經(jīng)設(shè)計(jì)同意對(duì)部分二次錨索角度由25°調(diào)成15°，兩層錨索按梅花形上下錯(cuò)開布置。一層錨索已施工完成，假設(shè)一、二層錨索施工區(qū)巖層變化相對(duì)穩(wěn)定的理想狀態(tài)下，理論計(jì)算二層錨索在5 m自由段內(nèi)，通過調(diào)整錨索角度由25°調(diào)成15°，減少了鉆進(jìn)硬巖層的米數(shù)，見表1。

表1 二層錨索角度調(diào)小后對(duì)比少鉆硬巖米數(shù) m

從表1中看出：錨索角度調(diào)整后，一層錨索孔深8.5 m對(duì)應(yīng)二層錨索影響最?。灰粚渝^索孔深12.5 m對(duì)應(yīng)二層錨索在自由段少鉆硬巖層0.3 m，但自由段長(zhǎng)度增加了2.6 m。所以，一層錨索孔深h1=12 m可設(shè)為臨界點(diǎn)。h1≤12 m時(shí)，對(duì)應(yīng)二層錨索角度由25°調(diào)成15°；h1>12 m時(shí)，對(duì)應(yīng)二層錨索角度25°不變。表1計(jì)算公式如下：

h1=h2+3.0+0.5=h2+3.5

(1)

h3=h2-1.8/sin25°

(2)

h4=(sin25°×h2-1.8)/sin15°

(3)

h5=h4-h3(h3≤5 m，h4≤5 m)

(4)

h5=5-h3(h3≤5 m，h4>5 m)

(5)

h3>5 m時(shí)沒有計(jì)算價(jià)值，不需要調(diào)角度。

4.2 錨索制作、安裝、注漿及張拉

1)錨索制作、安裝。

采用3×7φ5預(yù)應(yīng)力錨索@1.8 m，自由段中每隔2 m綁扎一個(gè)塑料支架，錨固段每隔1 m綁扎一個(gè)塑料支架，下端用導(dǎo)向帽固定。安裝一次、二次注漿管，一次注漿管底部用2層膠帶密封，二次注漿管錨固段每0.5 m鉆2個(gè)小孔，用2層膠帶密封，防止堵塞注漿管，注漿時(shí)漿液沖開密封膠帶。二次注漿管底部要封牢。

2)注漿采用的方法。

a.鉆孔時(shí)，循環(huán)沖洗液漏失少的鉆孔，錨索注漿采用常規(guī)注漿方法：鉆孔完成，清孔后起拔雙管鉆具的內(nèi)鉆桿，從鉆具的外管內(nèi)插入一次注漿管至孔底，為防止堵管，應(yīng)邊注漿邊插管。水泥漿液從孔底沿鉆具外管內(nèi)壁一直向外排凈沖洗液，水泥漿液從孔口流出。拔出一次注漿管，下入帶二次注漿管的錨索至孔內(nèi)，拆卸外管鉆具，邊拆邊向管內(nèi)補(bǔ)漿，拆管后及時(shí)補(bǔ)漿。

b.對(duì)于地層漏失嚴(yán)重,拆管中補(bǔ)漿時(shí)間過長(zhǎng)，影響鉆機(jī)純鉆進(jìn)時(shí)間。地層多為碎石、裂隙發(fā)育，當(dāng)粘土少，孔壁干凈，錨固段成孔不坍塌，施工方法做以下調(diào)整：錨索同時(shí)綁扎一次、二次注漿管，從外鉆具下入孔內(nèi)，起拔外鉆具并移出鉆機(jī)至下孔施工。開始一次注漿，待漿液從孔口返出，及時(shí)補(bǔ)漿。

c.注漿水泥采用P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，一次注漿采用常壓注漿，注漿壓力0.3 MPa～0.5 MPa,水灰比0.4～0.5，每延米水泥用量不小于35 kg～40 kg。一次注漿水泥結(jié)石體達(dá)到5 MPa后進(jìn)行二次注漿，二次注漿采用高壓劈裂法，初壓不小于2.5 MPa，穩(wěn)定壓力不小于2.0 MPa。以孔口流出，漿面不下沉為準(zhǔn)。注漿管路密封良好，漿液應(yīng)攪拌均勻,隨攪隨用,漿液應(yīng)在初凝前用完。

3)錨索的張拉與鎖定。

首先，外墻掛網(wǎng)噴混凝土及腰梁已施工完成，各種混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上。根據(jù)溫度，一般噴混凝土、腰梁需7 d以上，錨索注漿需10 d后方可張拉鎖定。張拉設(shè)備、儀表應(yīng)事先進(jìn)行標(biāo)定。按“隔一拉一”的方法張拉鎖定，第一序鎖定值增加10%來鎖定，第二序按鎖定值來鎖定。錨索進(jìn)行正式張拉前，按取0.1～0.2的拉力設(shè)計(jì)值，對(duì)錨索預(yù)張拉1次～2次，使桿體完全平直，各部位的接觸應(yīng)緊密。張拉易分級(jí)加載，按設(shè)計(jì)拉力的1.1倍預(yù)張拉，每次持續(xù)2 min～5 min，最后一級(jí)穩(wěn)定15 min后鎖定封錨。在一個(gè)新工地，采用以下方法積累經(jīng)驗(yàn)：已張拉好的一批錨索過幾小時(shí)、過幾天、雨后等分別再張拉，記錄鎖定拉力損失值，為后期張拉提供數(shù)字依據(jù)。張拉后鋼絞線外端留出1.0 m，多余截掉，留出部分保護(hù)好，應(yīng)力損失過多時(shí)進(jìn)行二次張拉。

4.3 錨索施工中常見問題原因分析及解決方法

1)鉆孔時(shí)鉆頭鉆到已施工的錨索上。

a.原因分析：鉆孔角度及方向沒按設(shè)計(jì)施工。

b.解決方法：施工前做好角度及深度相交計(jì)算。按設(shè)計(jì)圖紙施工，上下錨索按梅花形布置，控制好鉆孔角度及方向。施工中遇到鉆頭鉆到已施工的錨索上時(shí)，拔出鉆桿，調(diào)整角度重新施工。

2)鉆進(jìn)速度慢。

a.原因分析：巖石硬造成鉆速慢。

b.解決方法：經(jīng)設(shè)計(jì)同意，合理調(diào)小第二層錨索角度，減少鉆進(jìn)硬巖層的深度。調(diào)整施工工藝，充分發(fā)揮沖擊方式破碎巖石。

3)錨索下入孔內(nèi)困難。

a.原因分析：孔壁坍塌或錨索受巖粉、碎塊等阻擋。

b.解決方法：采用雙管跟管鉆機(jī)，錨索下入時(shí)從外管內(nèi)進(jìn)入孔內(nèi)；用沖洗液及時(shí)清理外管內(nèi)壁的巖粉、巖石顆粒。

4)錨索孔外預(yù)留長(zhǎng)度不夠。

a.原因分析：下錨索時(shí)沒丈量控制，沒考慮后期腰梁施工中水平寬度可能要超過設(shè)計(jì)值。

b.解決方法：準(zhǔn)確丈量，鋼絞線外留1.5 m，對(duì)個(gè)別錨索外留長(zhǎng)度不夠，采用安裝特制接頭。

5)注漿管堵塞不通。

a.原因分析：注漿管流入水泥漿并固結(jié)或巖粉、雜物堵塞。

b.解決方法：一次注漿管底部及二次注漿管注漿小孔用兩層膠帶纏繞密封，注漿時(shí)漿液會(huì)沖開膠帶，二次注漿管底部折起并封閉牢固。水泥漿需經(jīng)二次過濾使用,一次注漿不成的錨索拔出重新施工；二次注漿不成的錨索特別標(biāo)記，待張拉后是否合格決定是否增補(bǔ)錨索。

6)注漿時(shí)漏失嚴(yán)重。

a.原因分析：上部為回填區(qū),多為土、碎石。下部裂隙發(fā)育，經(jīng)采石爆破漏失嚴(yán)重。

b.解決方法：下部錨固段部分，施工前經(jīng)張拉實(shí)驗(yàn)確定注漿時(shí)加入30%水玻璃溶液不影響錨索張拉應(yīng)力。用2臺(tái)注漿泵，相同壓力，分別輸送水泥漿及水玻璃，在孔口匯流一起注入一次注漿管中。水玻璃易凝固、堵管，兩條輸送管至孔口處需要安裝單向閥，防止回流。

上部自由段部分，可事先在孔口隨錨索一起多下入1根3 m～4 m專用套管，用于孔內(nèi)觀測(cè)注漿時(shí)水泥漿面上升位置。套管底部30 cm處鉆兩個(gè)備用小孔。套管底部位于錨固段1.0 m以上。當(dāng)套管內(nèi)可觀測(cè)到漿面位置，注漿時(shí)漿面不再上升，水泥漿用量大，從自由段漏失，停一停，再補(bǔ)漿，保證錨固段漿液飽滿并超出1.0 m后可停止注漿。改用全水玻璃，從3 m～4 m套管內(nèi)注漿，邊注漿邊拔套管，可適當(dāng)加入細(xì)砂等回填材料，直到孔口返漿，及時(shí)補(bǔ)漿，拔出套管。一次注漿體達(dá)到5 MPa后進(jìn)行二次注漿。

7)張拉鎖定后，錨固力損失大。

a.原因分析：錨索支架綁扎不牢，移位。張拉時(shí)間太短，鋼絞線沒充分張拉伸展開。

b.解決方法：錨索支架綁扎牢固；根據(jù)錨固力損失值大小，鎖定值適當(dāng)增加10%～20%；按要求的時(shí)間間隔分級(jí)張拉、鎖定。

5 腰梁施工

腰梁大樣圖見圖2。

截面積ABCD為原腰梁大樣圖。經(jīng)設(shè)計(jì)同意，將原腰梁大樣圖改成ABEF圖形，受力鋼筋間距略調(diào)整。做法如下：取CD中點(diǎn)O，做OE⊥BC，延伸EO交AD延長(zhǎng)線于F。調(diào)整后，混凝土用量基本不變，腰梁更穩(wěn)定，受力更合理。

[1] GB 50086—2015，巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范[S].

The application of pile anchor support system in a foundation pit support in Shenzhen

Liu Changxue

(ThirdGeologicalTeam,ShandongGeologyandMineralExplorationandDevelopmentBureau,Yantai264004,China)

This paper introduced the application of jet grouting pile + anchor support system in foundation pit soft and hard intersection strata, summarized the matters needing attention in construction, analyzed the causes of common problems and discussed the corresponding prevention and solutions, provided reference for future similar engineering.

foundation pit, jet grouting pile, anchor, construction method

1009-6825(2017)20-0080-03

2017-04-20

劉昌學(xué)(1968- ),男，工程師

TU463

A