通過注漿及錨索圍護支撐體系對深基坑加固技術

杜 琳

（北京中鐵大都工程有限公司，北京 100162）

近年來，隨著我國高層建筑、高鐵、地鐵的快速興起，促進了深基坑支護技術的發(fā)展。然而不斷出現的基坑工程事故應該引起我們高度重視。如何保證深基坑周邊風險建筑物和自身主體結構的穩(wěn)定，常常成為施工難題[1]。河北燕郊某房建項目周邊有6座危樓建筑物，安全質量的風險非常大，倍受建設單位的關注。故建設單位委托某勘測設計院對本工程的安全性影響進行評估，通過計算分析施工對既有建筑物的附加變形和內力影響，比選出最為合理經濟的安全處理方案，為施工安全提供有力的技術保障。

表1 工程地質特征布置

該房建項目地上最高建筑為34層，總建筑面積208811.34m2。高層住宅采用剪力墻結構，地下車庫采用框架結構?，F場勘察過程中，通過鉆探，發(fā)現3層地下水，第1層為孔隙潛水，第2層為淺層承壓水，第3層為泥巖裂隙水。

場地地層主要由4部分組成：道路結構層和人工堆積雜填土層、第4系中更新統(tǒng)沖洪積粘性土和砂土層、白堊系泥巖層。各層具體分布詳見表1。

表2 周邊主要風險建筑物概況

表4 既有建筑沉降控制指標

經過本項目專業(yè)技術人員和某勘測設計院檢測機構人員對周邊危樓進行逐一檢查，初步判斷為各棟樓體均存在一定程度的開裂風險，隨著深基坑開挖，極易造成樓體不均勻沉降，存在極大安全風險。主要風險建筑物概況如表2所示。

通過評估、分析深基坑施工對既有建（構）筑物的附加變形和內力影響，得到安全性影響的評估結論，并對設計、施工及監(jiān)測提出相應的措施建議和重點監(jiān)測區(qū)域[2]。具體沉降參數如表3，控制指標如表4所示。

1 周邊建筑物風險處理方案分析與對比

因深基坑其結構邊緣靠近以上多棟民用建筑物，根據評估報告，針對建筑物保護可行的方案主要有以下幾種：（1）地表打設袖閥管設置隔離墻；（2）進行超前深孔注漿等方案等。通過方案比選，具體如表5所示，方案2施工環(huán)境條件要求較高，現場不具備施工場地條件，而且工期較長，無法滿足業(yè)主工期要求，只有方案1既能滿足施工要求，也能保證施工安全，且工期也較為合理，現場具備施工條件。綜上，方案1為可行方案。

表5 方案比選對比

綜合以上對比分析，建議采用地表袖閥管注漿施工方案。該方案實施方便，對工期影響較小，且經理論驗算，能滿足周邊建筑物沉降控制要求。

2 水泥攪拌土錨索施工技術

水泥攪拌土錨索在實際施工過程中，樁與各排錨索相互作用影響，具有很強的動態(tài)效應，對基坑支護體系的穩(wěn)定性和安全性，以及周邊環(huán)境影響顯著[1]。水泥攪拌土錨索施工工藝是采用一次性鉆頭上加攪拌葉片，由于鉆桿為中空孔，向內以一定壓力旋噴水灰漿液。漿液通過鉆桿道的中空通道，邊鉆進邊攪拌注漿，鉆進的同時將鋼絞線及錨頭結構件帶入設計深度[2]。由于場地復雜，很容易造成塌孔，造成施工困難，錨桿成孔直徑很難保證，影響錨桿承載力。水泥攪拌土錨索鉆進噴漿一體完成，桿體直接帶入，不用安裝，解決了塌孔的難題。錨索在不良地址中成孔是支護施工的關鍵。水泥攪拌土錨索最適宜于處理淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高的粘性土地基，其優(yōu)點在于：

（1）施工工藝由于將固化劑和原地基軟土就地攪拌混合，最大限度的利用了原土。

（2）攪拌時不會將地基土側向擠出，對周圍既有建筑物影響較小。

（3）施工過程中產生的振動較小，無污染，可以在城市居民區(qū)施工。

對地基基礎的施工，既要保證基坑開挖和施工期間的安全，對相鄰建筑、道路、地下管線不產生危害，又要保證地下室結構的使用功能和安全，這一切使基坑支護作用顯得尤其重要。本工程原設計支護結構采用直徑800mm鉆孔樁，樁間距1000mm；采用L=11000@2000砂漿錨桿，錨桿的桿體與水平方向的夾角為15°，共設置4道錨桿，豎向間距均為1500mm，錨桿為臨時支護體系。后經過試驗所得，成功變更為注漿錨索工藝，其他設計參數不變，錨索的軸向受拉承載力設計值：第1道170kN，第2道250kN，第3道250kN，第4道120kN，4道的張拉預應力值分別取170kN、200kN、200kN、120kN。錨索體采用2束7φ5鋼絞線制作而成，鋼絞線強度為1860MPa。

3 施工過程

3.1 前期施工

3.1.1 施工準備

（1）根據設計圖紙，確定軸線、樁位中心線，會同監(jiān)理組織驗收，并做好基準點保護措施。

（2）工程開工前，項目經理部應組織有關人員參加設計交底，熟悉工程圖紙和工程地質資料。

（3）施工前應按施工平面圖布置施工的基礎設施，如：水、電布置，拌漿后臺、施工設備進場等。并預先探明和清除影響施工的地下障礙物。施工現場應做到“三通一平”，即水通、電通、道路通。

（4）施工前應做好設備安裝、調試檢查工作；做好供水供電、夜間照明、原材料的檢驗與試驗等工作。

為避免開挖作業(yè)過程中基坑壁的滲漏水，在鋼筋混凝土灌注樁樁間采用長11000mm2束7φ5鋼絞線錨固加φ8＠250×250鋼筋網噴C20細石混凝土，隨開挖，隨掛網、噴混凝土?；炷?0mm。待錨索完成后，單獨再次對錨索處復噴，形成完整體。

施工中當完成分層開挖高度時，人工鑿除靠基坑側樁體的護壁混凝土，并鑿出樁芯的箍筋，清洗干凈，將鋼筋網片與樁芯箍筋焊接，然后采用濕噴法噴射混凝土。鋼筋網分片加工、現場安裝，攪拌運輸車運送商品混凝土，TK500型濕噴機緊跟開挖作業(yè)面噴射混凝土。樁間噴混凝土示意見圖1。

3.1.3 錨索試驗

本工程工期緊，為盡早確定注漿后張拉時間及注漿參數，現場通過第1試驗3根水泥攪拌土錨索，長度分別為10m、12m、14m，水灰比：1.2～1.5∶1。12h后進行拔力試驗，試驗破壞值分別為420kN、440kN、460kN，均為鋼絞線斷裂，達到設計值1.68倍。通過現場第2次試驗3根水泥攪拌土錨索，有效長度均為11m，水灰比1.2～1.5∶1。24h后進行拔力和鉆芯法檢測混凝土強度試驗，均加荷載到400kN，鋼絞線均未破壞，位移量為24.98～43.24mm；同時取芯檢測，混凝土強度在8.5～9.1MPa之間，滿足張拉要求的5MPa。

圖1 樁間噴混凝土示意

圖2 試驗錨索布置

選用施工水灰比為1∶0.8，張拉時間選擇在24h之后。試驗錨索布置見圖2。

3.2 施工工藝

（1）場地準備。水泥攪拌土錨索成孔采用MD-50型鉆機，錨索施工應與開挖緊密配合，挖機應先在坑周開挖、整平錨索施工用7m寬度的平臺，使現場機械有足夠的施工空間，并人工靠近圍護樁挖出一條0.5m寬、7m長左右的邊槽，方便水泥漿循環(huán)回流，避免因泥漿隨意排放而影響施工[3]。

（2）錨索制作。鋼絞線下料長度為錨索設計長度、錨頭高度、千斤頂長度、工具錨和工作錨的厚度以及張拉操作余量的總和。每道錨索有效長度11m，實際截取長度為11m+0.83m（圍護樁有效長）+1m（張拉錨固長度）=12.83m。鋼絞線端部用金屬套管液壓鉗固定于轉頭上，不影響鉆頭轉動。張拉完成，鋼絞線截取余量取50mm。

（3）成孔注漿。施工旋噴攪拌水泥土樁錨，其施工工藝是采用一次性鉆頭上加攪拌葉片，直徑采用200mm，角度15°，長度12.83m。由鉆桿中空孔向內旋噴水泥漿液，現場水灰比控制在1：0.8，泵壓力值為0.2～0.5MPa，水泥用量30～50kg/m。水泥漿液通過上述鉆桿的中空通道，邊鉆進邊攪拌注漿，鉆進同時將2根鋼絞線及錨頭結構件帶入設計深度。

（4）對于校內的接待政策，可以考慮給予校內接待統(tǒng)一的協(xié)議價格。學校相關部門應事先做好計劃，對于學校提前一定天數的房間預定需求可按照協(xié)議價格執(zhí)行，對臨時發(fā)生的房間需求則遵照市場價格執(zhí)行。加強學校和酒店經營雙方的溝通，相關明細條款可以在簽訂協(xié)議時予以明確。

（4）二次注漿。注漿待孔口返出的泥漿不含砂粒時，退出鉆桿同時鋼絞線安放完畢。注漿分2次，第1次為帶鉆進，與錨桿鉆進到達設計深度同時進行，注漿壓力0.2～0.5MPa，孔口大量冒漿即可；由于使用循環(huán)漿液，孔口較大，每根錨索施工結束后，從孔口進行2次補漿，然后水泥土封口。

（5）腰梁制作。腰梁緊貼豎向圍護樁部分必須平整且為堅硬密實的混凝土，采用2根28槽鋼面靠面間隔8cm孔隙，用鋼板焊為一體，錨頭部分加20mm厚墊片[4]。水泥攪拌土錨索正式張拉之前，將腰梁調整平順，錨索每隔3道均初張拉至1.5MPa，使腰梁與樁之間接觸緊密。

（6）張拉鎖定。錨桿張拉鎖定在注漿體強度達到5MPa后進行，根據現場試驗證明，水灰比1∶0.8，24h后強度就能到達8MPa，因此錨索均是注漿24h后張拉。錨具為QM錨具，用YC-100型穿芯式千斤頂、電動油泵加荷鎖定。鎖定張拉系統(tǒng)事先經過標定，并用此油壓表的讀數換算成張拉壓力進行控制。在鎖定過程中，采用錨索拉力計進行校核。

4 質量控制要點及技術質量保證措施

（1）對于影響攪拌樁成樁質量的不良地質和地下障礙物，應事先予以處理后再進行攪拌樁施工；同時應適當提高攪拌樁水泥摻量。

（2）鉆進速度應當控制在0.3～0.5 m/min，回轉速度控制在20～50N·m，防止速度過快引起旋噴攪拌不均勻，漿液過少[4]。

（3）樁與樁的搭接時間不宜大于24h，若因故超時，搭接施工中必須放慢攪拌速度保證搭接質量。若因搭接時間過長無法搭接或搭接不良，應作為冷縫記錄在案，并經監(jiān)理和設計單位認可后，采取在冷縫處外側補攪素樁，補攪的素樁與先行三軸水泥土攪拌樁接縫處采用高壓旋噴樁進行封堵加強的技術措施，以確保攪拌樁的施工質量以及止水的可靠性。

（4）注漿用水、水泥及其添加劑應注意氯化物與硫酸鹽的含量，以防對鋼絞線的腐蝕。注漿時，設置有攪拌桶和成品桶，現場每次施工前用比重儀測定水泥漿比重。試驗室不定期進行水泥漿比重抽查。

（5）張拉前，對張拉設備進行標定。錨固體強度均大于5.0MPa時，方可進行張拉。水泥攪拌土錨索張拉都分為4個分級，第1、4道逐次張拉至設計軸力的0.25倍、0.5倍、0.75倍、1.0倍，第2、3道逐次張拉至設計軸力的0.25倍、0.5倍、0.65倍、0.8倍，每個分級均穩(wěn)壓5min后，進行下個分級張拉，錨索張拉至設計軸力后鎖定。

表6 實際沉降量與理論沉降量對比

（6）三軸水泥土攪拌樁樁身強度應采用試塊試驗并結合28d齡期后鉆孔取芯來綜合判定。鉆取樁芯宜采用φ110鉆頭，連續(xù)鉆取全樁長范圍內的樁芯，取出的樁芯不得長時間暴露空氣當中，應及時蠟封，立即送檢。正式施工前，施工單位應制定詳盡可行的檢測方案，經各方認可后方可實施。

（7）錨索編制要確保每一根鋼絞線始終均勻順直，銹、油污要除盡，對有死彎、機械損傷及銹坑者應剔出。

（8）加強對攪拌墻體施工過程的監(jiān)理及對成品墻體的質量檢測工作，如發(fā)現質量問題應主動與設計單位聯(lián)系，以便及時采取補救措施，避免造成不必要的損失。

按照地表袖閥管注漿方案實施后實際最終沉降量統(tǒng)計如表6所示。

從上表可以看出，通過采用地表袖閥管注漿結合構建深基坑錨索圍護支撐體系，實際最終的結構沉降變形量均未超出理論沉降控制值，能保證周邊建筑物的結構安全。

5 結束語

我國建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，對于工程質量來說，基礎工程建設的地位十分重要，但是如何在深基坑工程施工時最大程度地減少對鄰近風險建筑物的影響，依然是一個施工難題。本文以河北燕郊某房建項目深基坑周邊建筑物的工程實例為依托，通過對周邊建筑物調查鑒定、風險評估和方案比選，確定了地表袖閥管注漿結合構建深基坑錨索圍護支撐體系等處理措施，施工中密切監(jiān)測建筑基礎的沉降和水平位移。經工程實施驗證，該施工方案滿足了深基坑支護的安全需要，方案可行，對同類工程具有一定的參考價值。

［1］ 周勇, 朱彥鵬. 蘭州地區(qū)深基坑支護技術探討[J]. 蘭州理工大學學報, 2015,(8):34-36.

［2］ 牛曉勤. 建筑工程常見風險的防范及處理[J]. 山西建筑, 2012,(11):109-112.

［3］ 莫靜英, 許偉. 現澆混凝土非結構性裂縫的成因及處理[J]. 安徽建筑, 2013,(6):78-80.

［4］ 鄭衛(wèi)鋒, 邵龍?zhí)? 賈金青. 深基坑預應力錨桿錨固段應力分布規(guī)律與應用[J].遼寧工程技術大學學報(自然科學版).2016,(06):45-47.