鋼花管注漿在基坑開(kāi)挖中的應(yīng)用

王偉

摘要：鋼花管注漿兼有注漿和加筋兩種加固技術(shù)，從而提高了土體的抗?jié)B性和抗剪性，鋼花管樁兩排布置，樁頂用圍檁連接起來(lái)，形成一個(gè)空間骨架體系，注漿后的鋼花管體系和樁間土體作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行工作，具有類(lèi)似擋土墻的作用。本文以重慶東環(huán)項(xiàng)目文家寨特大橋連續(xù)梁主墩11#、12#墩為例，結(jié)合地質(zhì)特點(diǎn)，探討鋼花管注漿加固處理技術(shù)在筑島圍堰深基坑開(kāi)挖中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼花管注漿;深基坑;應(yīng)用

一、工程概況

文家寨雙線特大橋位于重慶市渝北區(qū)王家街道境內(nèi)，橋梁設(shè)計(jì)樁號(hào)為JDK20+924.75-JDK21+630.17，全長(zhǎng)705.42m。橋梁下穿重慶繞城高速朝陽(yáng)寺大橋，上跨王家街道茍溪橋水庫(kù)，附近地形起伏，交通不便。設(shè)計(jì)里程JDK21+274～JDK21+338間跨越茍溪橋水庫(kù)，11#、12#墩位于水庫(kù)內(nèi)，每個(gè)橋墩設(shè)計(jì)為20根直徑1.8m鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)，承臺(tái)尺寸13.9m×8m×4m。

水庫(kù)河道呈“V”字型，橋墩位于陡坡上，自然坡度20-40°，設(shè)計(jì)承臺(tái)有一半伸入巖層中。樁基礎(chǔ)施工采用筑島圍堰，鋼護(hù)筒跟進(jìn)水磨鉆、旋挖鉆組合成孔的方式;承臺(tái)采用鋼花管注漿配合錨噴掛網(wǎng)支護(hù)開(kāi)挖的施工方案。11#承臺(tái)開(kāi)挖深度為6m，12#承臺(tái)開(kāi)挖深度6.5m，水面距離圍堰頂0.8-1.5m。

二、鋼花管注漿技術(shù)選用

采用筑島的方式進(jìn)行樁基施工，承臺(tái)位于陡坡處，有一半位于巖層中，巖石以頁(yè)巖為主，巖層較為堅(jiān)硬，其上覆蓋的淤泥較少。拉森鋼板樁無(wú)法打入巖層，在較薄的淤泥覆蓋層上無(wú)法有效固定，不能形成有效的封閉止水空間。鋼花管可用潛孔鉆鉆孔后插入基巖，通過(guò)高壓注漿將土層中的孔隙封堵，鋼花管在土層中起到加筋作用，注漿后鋼花管與土體形成一個(gè)類(lèi)似加筋擋土墻的整體結(jié)構(gòu)，提高了土體的抗?jié)B性，能達(dá)到很好的封閉止水的效果。

三、鋼花管施工工藝分析

（一）鋼花管注漿技術(shù)原理

鋼花管注漿就是通過(guò)壓力將水泥漿注入土體中，水泥漿在壓力作用下擠密、填充、封閉土體的孔隙和裂隙，并在凝結(jié)過(guò)程中與周?chē)缮⒌耐令w粒產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，使土體的力學(xué)性質(zhì)和水理特性得到改善。鋼花管注漿因在土體中加入了一根鋼花管，注漿后鋼花管會(huì)與周?chē)耐馏w凝固為一個(gè)整體，形成鋼花管樁，管樁貫穿于整個(gè)土層，增強(qiáng)了土體的抗?jié)B性，使土體形成了一個(gè)有效工作的有機(jī)整體，增強(qiáng)了土體的抗剪強(qiáng)度。鋼花管注漿技術(shù)融合了注漿和加筋兩種加固技術(shù)，而提高了土體的抗?jié)B性和整體性，以達(dá)到預(yù)期的加固效果。

鋼花管樁分內(nèi)外兩排布置，樁頂施工混凝土圍檁連接起來(lái)，形成一個(gè)空間鋼架體系，這樣注漿后的鋼花管樁體系和樁間土體作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行工作，荷載由樁-土結(jié)構(gòu)共同承受，具有類(lèi)似擋土墻的作用。

（二）鋼花管的布設(shè)

在承臺(tái)開(kāi)挖線外2m處打設(shè)第一排鋼花管，第二排與第一排鋼花管間距0.8m，同排樁間距0.5m布設(shè)。三邊施打鋼花管，靠山體一側(cè)為基巖，不打設(shè)鋼花管。在一側(cè)順橋向與山體交界處預(yù)留4m左右寬度不打設(shè)鋼花管，作為機(jī)械及人員上下基坑的通道。打設(shè)深度為深入承臺(tái)底基巖1.2m，樁頂部高于施工平臺(tái)30cm左右，以便注漿及開(kāi)挖圍檁基槽。

（三）鋼花管施工工藝流程及相關(guān)要求

1、工藝流程

場(chǎng)地平整--測(cè)量放線--鉆機(jī)就位成孔--鋼花管制作安裝--管口封閉--水泥漿制作--注漿

2、施工步驟及要求

（1）測(cè)量放線：按照施工要求，采用全站儀及鋼尺定位，孔位偏差≤5cm。

（2）鉆進(jìn)成孔：采用YLZ100-150D型潛孔鉆機(jī)一次鉆進(jìn)成孔。鉆機(jī)就位后調(diào)整其位置及垂直度，采用風(fēng)動(dòng)干鉆成孔。

（3）鋼花管的制作及安裝：支護(hù)用的豎向鋼花管，采用直徑89mm×5mm的無(wú)縫鋼管，沿軸向每隔10cm開(kāi)一對(duì)直徑8mm的出漿孔，梅花狀布置。兩截鋼管的連接，采用10cm長(zhǎng)的螺紋套管連接，接縫處焊接。同一斷面的接頭數(shù)量不得超過(guò)50%，交錯(cuò)設(shè)置。鋼管上端及底部50cm范圍不開(kāi)出漿孔，底端削尖焊封。將制作好的鋼花管一端用鋼絲扎牢吊起放入孔中，使其居中。

（4）管口封閉：注漿前對(duì)鋼花管進(jìn)行封口處理，采用摻加速凝劑的水泥砂漿，縮短凝結(jié)速度及提高砂漿強(qiáng)度，封口時(shí)預(yù)埋一根壓漿管與排氣管，壓漿管采用高壓纏絲橡膠管，壓漿管插入管底。壓漿接頭保持密閉，不漏漿、泄?jié){，綁扎牢固，不脫落。

（5）水泥漿制作：采用普通P42.5硅酸鹽水泥，出廠日期不得超過(guò)三個(gè)月，不得使用受潮結(jié)塊的水泥，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求并附有出場(chǎng)試驗(yàn)單。漿液水灰比控制在1：1，漿體經(jīng)高速攪拌機(jī)攪拌均勻后開(kāi)始?jí)鹤?。在注漿過(guò)程中不停頓的緩慢攪拌，漿體在泵送前經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)過(guò)濾。所制成的漿體在短時(shí)間內(nèi)不應(yīng)發(fā)生離析現(xiàn)象。

（6）注漿：從下游向上游采用隔行跳孔的方式注漿，以防止串漿，提高注漿孔與時(shí)劇增的約束力。采用先外層后內(nèi)層的注漿順序，防止?jié){液流失。灌漿壓力采用0.3MPa～0.5MPa，注漿量根據(jù)注漿壓力進(jìn)行控制。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整注漿壓力，以保證漿液影響范圍和加固效果;灌漿速度20～40L/min。

四、圍檁的施工

當(dāng)水泥漿終凝后，沿鋼花管人工開(kāi)挖出寬1m，深0.8m的基槽，在長(zhǎng)邊與短邊適當(dāng)?shù)奈恢瞄_(kāi)挖角撐基槽，尺寸為0.8×0.8m，將鋼筋預(yù)先加工制作好運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，安裝鋼筋后澆筑混凝土圍檁，使鋼花管在頂部形成統(tǒng)一的整體，增加其整體穩(wěn)定性。施工好的圍檁應(yīng)高出平臺(tái)30cm左右，圍檁外地面做成反坡，距圍檁外1m設(shè)置截水溝，防止開(kāi)挖時(shí)地面水流入基坑。澆筑前沿圍檁預(yù)埋間距為2m的PVC管，以便設(shè)置基坑四周的防護(hù)欄桿。防護(hù)欄桿應(yīng)安裝牢固，高度不應(yīng)低于1.2m，在欄桿上懸掛安全警示標(biāo)志。

五、承臺(tái)開(kāi)挖

12#墩承臺(tái)開(kāi)挖尺寸為17.9m×22m×6.5m，開(kāi)挖尺寸較大，采用常規(guī)挖機(jī)配合長(zhǎng)臂挖機(jī)全面分層接力開(kāi)挖，巖層采用破碎頭破除，分層深度不大于2m，開(kāi)挖坡度為1：0.25。為防止坑壁土體遭受地面水及雨水沖刷、局部注漿效果不明顯，確保坑壁穩(wěn)定，防止對(duì)后續(xù)施工安全造成隱患，坑壁采用噴錨掛網(wǎng)防護(hù)。錨桿采用Ф22砂漿錨，桿長(zhǎng)度2m，間距為1.5×1.5m，梅花形布置;坑壁鋪設(shè)間距為25×25cm的Ф10鋼筋網(wǎng)，沿坑壁四周布置直徑5cm泄水孔，間距3m×3m。噴15cm厚C25混凝土加固防護(hù)。

距基坑坑頂2m范圍內(nèi)嚴(yán)禁停放機(jī)械設(shè)備、堆放物料，挖出的土及時(shí)清運(yùn)，嚴(yán)禁堆放在基坑邊緣?；铀闹茈S挖隨做30×30cm排水溝，對(duì)角設(shè)置集水井，使基坑內(nèi)的水沿排水溝匯集于集水井，及時(shí)將滲水抽出基坑。集水井內(nèi)的水面應(yīng)低于開(kāi)挖面50cm以下，嚴(yán)禁帶水挖土作業(yè)。

堅(jiān)持“分層開(kāi)挖，先支后挖”的原則，當(dāng)開(kāi)挖完一層時(shí)應(yīng)及時(shí)施做坑壁防護(hù)，亦可分段支護(hù)。已開(kāi)挖層基坑坑壁掛網(wǎng)噴射混凝土終凝前禁止向下開(kāi)挖。開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)密監(jiān)視坑壁及基底穩(wěn)定性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)查明原因采取相關(guān)措施處理后方可繼續(xù)開(kāi)挖。基坑排水設(shè)專(zhuān)人值守，及時(shí)將積水抽出坑內(nèi)，確?？觾?nèi)無(wú)積水。開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)禁挖機(jī)破壞樁頭，挖機(jī)應(yīng)有專(zhuān)人指揮，確保樁身質(zhì)量。開(kāi)挖過(guò)程應(yīng)預(yù)留機(jī)械上下基坑的通道，及供施工人員上下基坑的專(zhuān)用梯道。

基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高經(jīng)驗(yàn)收合格后，及時(shí)施做封底混凝土。

六、結(jié)語(yǔ)：

總之，深基坑開(kāi)挖是橋梁施工中常見(jiàn)的分項(xiàng)工程，是保證主體工程順利實(shí)施關(guān)鍵性步驟，它的施工質(zhì)量和安全關(guān)系著工程總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中還要嚴(yán)密監(jiān)測(cè)基坑的水平和豎向位移，采用儀器和目測(cè)相結(jié)合的方法，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí)應(yīng)查明原因采取相關(guān)措施處理后方能繼續(xù)施工，應(yīng)做好基坑周?chē)陌踩雷o(hù)工作，確保基坑、人員安全。

參考文獻(xiàn)：

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