微型樁+錨桿支護系統(tǒng)在素土基坑支護中的應(yīng)用

張江坤

中鐵十六局集團第一工程有限公司

1 引言

隨著技術(shù)的發(fā)展，基坑支護方法日益成熟，高效性、安全性、經(jīng)濟性成為支護方案選擇的首要指標。本工程選擇微型樁、錨桿支護系統(tǒng)主要是對本項目的工程實例對該支護體系的優(yōu)缺點進行分析，對類似支護工程提供參考方案。

2 工程概況

擬建工程位于柳州市柳北區(qū)沙塘鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)內(nèi)，管廊西面為雙沙路，且已通車，沿線有許多電力及排水設(shè)施，基坑開挖邊線距離雙沙路5m～10m，距離沿線的10kV高壓線1m～3m，開挖仰角78°，管廊全長2724.954m，基坑操作空間極為有限。

本工程施工場地有限，為減少土地使用面積及減少對周邊建筑的影響，采用微型樁-錨桿支護系統(tǒng)方案并驗證其可行性。

3 微型樁施工

3.1 鉆機、注漿設(shè)備就位

依據(jù)測量放樣點位，點位偏差應(yīng)小于0.1m，調(diào)整鉆機就位并進行調(diào)試。為減少對環(huán)境的污染采用機制水泥漿，用混凝土攪拌車運輸至現(xiàn)場卸裝至蓄漿桶，再用注漿泵進行注漿。注漿過程中嚴格按照規(guī)范要求并做好注漿記錄表。

3.2 鉆孔施工工法

設(shè)計孔徑150mm，采用CHR1200-ED 頂錘式液壓鉆機機械成孔，部分沙礫土，碎石土等難成孔的地段加鋼護筒護壁，成孔后清理孔內(nèi)粉土及積水，實際鉆孔深度應(yīng)大于設(shè)計深度的0.2m，經(jīng)各方驗收合格后即可終孔。

3.3 鋼管制安

采用Ф127mm×4.5mm 的無縫鋼管制作微型樁，樁長內(nèi)排12m，外排6m，樁間距1m。內(nèi)外排錯開布置，內(nèi)外。

排縱向水平間距0.5m，橫向水平間距0.25m。鋼管接長采用內(nèi)套焊接形式，內(nèi)套鋼管采用Ф114，壁厚4mm 鋼管，單節(jié)長300mm，環(huán)形滿焊凈寬5mm～8mm，接縫應(yīng)相互錯開，避免同一截面抗剪能力過弱。

3.4 制漿及注漿

制漿材料選用合格的P.O42.5水泥，按設(shè)計水灰比（1:0.5）進行配置M20純水泥漿，水泥漿液在攪拌站進行制作，用混凝土罐車運輸至現(xiàn)場，運輸過程中勻速攪拌防止?jié){液沉淀離析。漿液運輸至現(xiàn)場卸入蓄漿池中，蓄漿池需安裝攪拌電機進行攪拌。

將注漿管內(nèi)置于鋼管內(nèi)同鋼管一起入孔，確保注漿管能深入到管底，使水泥漿從管底向上反壓，漿管內(nèi)的淤泥及雜物全部排出。注入水泥漿液時初壓不低于1.0MPa，待漿液輸送穩(wěn)定時逐步降壓，但終壓不應(yīng)小于0.5MPa，使水泥漿逐漸涌出，直至干凈漿液冒出管口時可停止注漿。等待漿液收縮凝固，并及時補漿，直至灌滿管口。清理注漿設(shè)備遷移設(shè)備至下一個樁位繼續(xù)施工。

3.5 施工注意事項

注漿前應(yīng)先取抽樣做實驗組，測定區(qū)域的沉淀值；鉆孔及注漿應(yīng)隔孔施工，且應(yīng)成孔即注漿，不應(yīng)鉆孔完成后才進行注漿，以免樁位之間竄漿；注漿之前做好地面及周邊建筑物的變形監(jiān)測，實時觀測周邊環(huán)境變化，且嚴格控制注漿壓力，如周邊建筑物及地形有明顯變化，應(yīng)立刻停止注漿；注漿過程中做好現(xiàn)場影像資料及注漿記錄表，事后及時整理分析歸檔；注漿結(jié)束后及時采用細石混凝土封堵管口；加強信息管理工作，如有異常應(yīng)及時上報。

3.6 施工中易出現(xiàn)問題的處理

注漿過程中如出現(xiàn)漏漿冒漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相對應(yīng)的措施。如對漏漿裂隙進行表面封堵、調(diào)整漿液濃度、減小流量、添加速凝劑、間歇注漿等；注漿過程中出現(xiàn)串漿時，應(yīng)及時將漏漿孔封閉，待注漿孔注漿結(jié)束后再將串漿孔清洗，繼續(xù)注漿；原則上注漿應(yīng)連續(xù)進行，如工序需要或其他原因需要暫停注漿的應(yīng)及時清洗注漿機及管道，且周邊孔下次進行注漿時應(yīng)先清孔然后在進行注漿。

4 樁頂冠梁施工

樁頂設(shè)置冠梁，梁截面尺寸為0.4m×0.7m普通混凝土澆筑，梁底設(shè)置10cm厚的C20墊層；鋼管樁嵌入梁體不小于350mm采用C30混凝土澆筑，梁縱向主筋采用HRB400型鋼筋,通常布置；箍筋采用HPB300型鋼筋，箍筋間距Ф8@200mm。待冠梁混凝土達到設(shè)計強度的75%時方可往下開挖。

5 錨桿施工

5.1 鉆孔前準備

錨桿施工前應(yīng)先刷好坡面做好臨邊防護，并將設(shè)計好的孔位進行標識定位，且做好測量記錄工作?；娱_挖支護采用分層開挖分層支護的原則，且嚴格控制開挖深度，待本層支護達到設(shè)計強度后再開挖支護下一層。

5.2 錨固施工的一般工序

錨桿施工應(yīng)從上往下進行鉆孔，成孔后應(yīng)立即安裝錨桿并進行注漿。待注漿完成后綁扎坡面鋼筋網(wǎng)及坡面鋼筋加強筋，驗收合格后按設(shè)計要求噴射C20混凝土。

5.3 鉆孔施工

錨桿孔徑110mm，鉆孔傾角根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整，入射范圍15°～20°。造孔采用錨桿工程鉆機。錨桿長度4.5m～12.0m；如果填土區(qū)錨桿成孔難度大，則采用中空帶注漿孔的鋼花管代替錨桿，鋼花管有效長度應(yīng)與錨桿鋼筋一致，鋼花管截面積按等強度進行換算。錨桿鉆孔偏差應(yīng)小于50cm 且應(yīng)比設(shè)計深度深0.5m以上。錨桿鉆至設(shè)計深度后應(yīng)穩(wěn)鉆2min～3min，確?？讖竭_到設(shè)計值。成孔后用空壓機通過管道輸送高壓空氣進行吹孔，輸送風(fēng)雅不小于0.3MPa，將孔內(nèi)粉塵及泥漿吹掃干凈。鉆孔深度在巖質(zhì)中鉆孔深度不應(yīng)小于4.5m質(zhì)中鉆孔深度不應(yīng)小于12m。若鉆孔過程中遇到有承壓水流出應(yīng)用等效的錨管代替，必要時可注入水玻璃進行堵水，如果承壓水大封堵困難的，可以設(shè)置排水管進行引流排水。

5.4 錨桿組裝與安放

錨桿鋼筋采用單根HRB400（Φ22）級鋼筋，巖質(zhì)段長度不小于4.5m，土質(zhì)段長度不小于12，用定位支架固定。板墻加強筋采用HRB400（Φ14）級鋼，橫向縱向兩根雙向通常布置，間距1.2m。板墻網(wǎng)筋采用HPB300(Φ8)鋼筋，單層間距200mm。

在錨桿施工前，取一試驗段做基本試驗，用以確定錨桿與巖土間的應(yīng)力特征值及極限抗拉能力。錨桿安裝前應(yīng)對其表面進行除銹處理，嚴格安裝設(shè)計長度下料。錨桿上同一截面上等分焊接3 個Φ8 的半圓（r=6cm）鋼筋作為對中定位支架，定位支架縱向間距2m。錨桿焊接采用3 根Φ16 的同級鋼筋進行雙面綁焊，且接口處滿焊，焊接長度5d。孔口處安裝150mm×150mm×14mm 錨墊板，并同版面加強筋錨桿焊接至一起，使坡面防護的整體性得到加強。錨桿施作完成后應(yīng)加強保護，避免大型機械，及材料吊裝過程中的人為碰撞，導(dǎo)致錨桿松動錨固力降低。

5.5 錨固注漿

灌漿技術(shù)參數(shù)：（1）水灰比w/c=0.5，水泥含量不小于1200kg/m3；（2）灌漿壓力P=0.5MPa～2.5MPa；（3）CaCL2粉劑減水劑摻量為水泥重量的3%。錨桿注漿材料采用P.O.42.5MPa水泥，均為凈水泥漿，水灰比為0.5：1，錨桿水泥漿強度等級不低于M20。錨桿首次注漿后穩(wěn)定12h 后且不得超過24h，再進行第二次高壓注漿。注漿工序及問題處理可參照上文中微型樁注漿施工作方法。做好原始資料記錄工作。

6 板墻鋼筋

板墻鋼筋網(wǎng)尺寸20cm×20cm，板墻加強筋2 根橫縱向間距1.2m,板墻加強筋采用HRB400（Φ14），鋼筋網(wǎng) 采用HPB335（Φ8），鋼筋使用前，清除污銹；錨桿與橫縱加強筋必須綁焊成一體，確保擋墻的整體受力穩(wěn)定；鋼筋搭接單面焊不小于10d，雙面焊不小于5d，搭接縫應(yīng)上下錯開。

7 噴混凝土工程

噴射混凝土板墻厚為100mm，混凝土設(shè)計強度等級為C20,材料采用P.O.42.5MPa 水泥。噴射混凝土坡面應(yīng)預(yù)留Φ 50mmPVC泄水管，單根長450mm，間隔距離為2.5m×2.5m梅花形布置，泄水孔外傾坡度不小于5%，最下面一排泄水孔應(yīng)于地面下。根據(jù)坡面開挖地下水情況，泄水管布置作相應(yīng)調(diào)整，同時坡頂硬化至少1.5m 寬，坡頂、坡底設(shè)置300mm×300mm 截水溝，采用Mu10磚砌筑墻厚0.18m并用M7.5砂漿抹面。

8 工程實例

根據(jù)現(xiàn)場實施的效果反饋，在基坑施工過程中，水平及豎向位移均符合相關(guān)規(guī)范要求，相比于旋挖混凝土排樁樁，地下連續(xù)墻，高壓旋噴樁等方案有明顯的可操作性及經(jīng)濟性優(yōu)勢，說明針對素土基坑防護方案上的選擇，微型樁加錨桿支護系統(tǒng)有很高的參考價值。

9 結(jié)論

在整體穩(wěn)定性驗算中微型樁的主要貢獻是潛在滑動面上的抗剪作用，同時由于微型樁的存在使得潛在滑動面外移，從而提高整體穩(wěn)定安全系數(shù)。錨桿的作用主要是限制變形，增加支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在土質(zhì)較差的地質(zhì)中可施加水平預(yù)應(yīng)力的錨桿（錨索）。在基坑防護過程中微型樁相對于鋼筋籠樁具有成樁速度快，施工靈活方便，用地面積小，環(huán)境污染小，經(jīng)濟效益高等優(yōu)點。在工期緊張場地有限，土質(zhì)較好的情況下該支護方案值得參考。