淺析水泥攪拌樁與土釘墻組合支護施工技術

（福建省閩宇建設工程有限公司，福建 泉州 362000）

1 工程概況

泉州市第十中學教學綜合樓項目位于泉州市豐澤區(qū)明湖路東側，地上總建筑面積5518.21m2，地上8層，地下室為1層，建筑總高度為29.95m，建筑耐火等級為二級，結構體系為現(xiàn)澆混凝土框架結構，建筑結構的安全等級為二級。基坑北側為5層框架結構的已建教學樓，距離基坑約4m，南側為7層框架結構的已建的小學教學樓，距離基坑約4.8m，西南側為污水池，距離基坑約8m，東側和西側均為空地?；觾任窗l(fā)現(xiàn)地下管線，基坑四周未發(fā)現(xiàn)市政管道和通訊光纜?；娱_挖深度為5.25～6.13m，基坑支護方式為水泥攪拌樁與錨管土釘墻結合，水泥攪拌樁雙排直線布置，樁徑為550mm，樁長為10m，樁距為400mm。錨管長度為7.5m，間距為1.3m，規(guī)格為φ48mm×3.5mm鋼管，鋼筋采用直徑為6mm的圓鋼，布置間距為250mm×250mm，掛網(wǎng)后噴射細石混凝土，混凝土強度為C20。

2 地質與水文情況

擬建場地的地質情況由上而下分別揭示如下：①素填土，欠固結，結構松散，層厚0.50～1.90m；②粉質粘土，局部夾雜少量粗砂，層厚1.30～2.50m；③淤泥，強度低，呈流塑～軟塑狀態(tài)，屬于高壓縮性土，層厚3.70～5.30m；④粉質粘土，局部混有中粗砂，為硬塑狀態(tài)，層厚1.10～3.50m；⑤中粗砂，局部夾雜少量的粘性土，呈密實狀態(tài)，層厚2.50～3.10m；⑥全風化花崗巖，層厚3.10～14.50m，勘探孔揭示存在厚度約為2m的孤石，巖質為中風化花崗巖；⑦碎塊狀強風化花崗巖，層厚5.80～13.10m；⑧中風化花崗巖，層厚4.20～7.10m。

地下水位埋深為3.30～4.60m，地下水主要來自大氣降水和周邊土層的側向補給。

3 水泥攪拌樁與土釘墻組合支護作用原理

當攪拌頭鉆至設計高程時，將制備好的水泥漿通過加壓泵輸送到攪拌頭的噴嘴向軟土層噴漿，使得水泥漿充滿周邊土體，接著邊攪拌邊提升，軟土與水泥漿發(fā)生化學反應形成水泥土固結體，在固結過程中對樁間土進行擠壓密實，軟基經(jīng)過水泥攪拌樁加固處理后使得地基承載力得到提高。在基坑支護結構，水泥攪拌樁通過搭接咬合形成完整的止水帷幕，從而對基坑外的土體起到抵擋作用[1]。土釘墻是采用錨桿機鉆孔后將錨管打入土體中，將水泥漿液高壓注入錨管中，將錨管內腔及周邊土體縫隙注滿水泥漿從而形成復合型土體，錨管起到加筋的作用，從而達到類似擋土墻的功效。水泥攪拌樁通過連續(xù)咬合布置后形成水泥土墻，其抗剪強度比軟土高出一個數(shù)量級，能夠保證開挖面的自穩(wěn)性，起到預加固開挖面的作用，在坡腳位置可以減少土釘墻剪應力集中程度，有效地約束坡腳土體變形[2]。水泥攪拌樁傳力較為直接，將土體開挖后產(chǎn)生的應力向上傳遞給土釘墻和向下傳遞給未開挖土體，能夠較好的協(xié)調土釘墻的內力分配，從而約束土體變形，減少復合支護體系的總變形量，擴大滑移面的半徑，減小坡頂塑性區(qū)和拉張區(qū)的范圍，從而保證基坑的穩(wěn)定性。

4 水泥攪拌樁施工技術

4.1 施工技術準備

水泥攪拌樁施工前，項目部應組織施工管理人員熟悉施工圖紙，對地質條件、施工工藝流程和周邊環(huán)境進行了解，編制針對性較強和可行性較好的基坑支護方案，方案中應對水泥攪拌樁的施工質量控制要點進行明確。場地平整后，將水泥攪拌樁的樁位測量放線出來，根據(jù)溝槽的寬度灑上白灰線，本工程施工溝槽尺寸為1.5m×1.0m，土方開挖后重新測放樁位，樁位插上竹簽，采用水準儀將樁位的高程全部測量完成，列表進行統(tǒng)計，根據(jù)樁長計算出鉆孔深度。為了確保水泥漿的注漿壓力為0.4～0.6MPa，要求水泥漿制備平臺距離水泥攪拌樁的樁位≤60m，根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，合理地搭設水泥漿制備平臺和水泥存放平臺。水泥按照施工進度情況分批進場，水泥的質保資料應齊全，水泥進場后應抽樣送檢，檢測結果合格方可投入使用。對空壓機、灰漿攪拌機、深層攪拌機和灰漿泵等施工機具與設備的工作性能進行嚴格檢查，確保其工作性能滿足施工要求。檢查攪拌頭上葉片的直徑，直徑應滿足≥550mm設計要求，為2層葉片。

4.2 水泥漿制備

水泥采用P·O42.5，為“煉石”牌水泥，水灰比為0.55，為了確保水泥漿拌制質量，本工程引進全自動拌制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)水灰比情況自動稱量下料進行攪拌，攪拌時間≥60s。水泥漿拌制后采用過濾網(wǎng)進行過濾后再排放到水泥漿儲備池中待用，在注漿前，應對注漿系統(tǒng)的密封性和流暢性進行檢查，檢查噴漿流量是否滿足施工要求，利用灰漿泵將制備好的水泥漿泵送到攪拌頭的噴嘴上，使得水泥漿順利地噴入軟土層。

4.3 移機就位

水泥攪拌樁的樁位的偏差應控制在50mm之內，本工程采用雙軸攪拌機，型號為SJB-18型，雙軸攪拌機就位后，調整其水平度和平整度，要求底盤應平穩(wěn)。在2個成直角的方向架設2臺經(jīng)緯儀來校正雙軸攪拌機的導向架的垂直度，要求垂直度偏差控制在1.5%之內。將攪拌頭對準樁位，采用經(jīng)緯儀對鉆桿的垂直度進行校正，要求鉆桿垂直度偏差控制在1%之內。

4.4 鉆進成樁

水泥攪拌樁施工前，攪拌頭應空鉆攪拌約3min，待雙軸攪拌機試運行正常后方可進行切土鉆進。剛開始下沉攪拌時應進行少量噴漿，以防止攪拌葉片上的噴嘴出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。攪拌頭應勻速鉆進，鉆進速度為0.8m/min，由于地質情況不同，在鉆進成樁過程中采用施工電流值來調整攪拌頭的鉆進速度，淤泥層的施工電流值為30A，當攪拌頭鉆至設計樁底高程時，采用鋼卷尺量測樁架的長度，鉆進深度復核無誤后即可進行噴漿，將灰漿泵開啟后，觀察注漿系統(tǒng)的穩(wěn)定性，噴漿壓力0.4～0.6MPa，當水泥漿液從攪拌頭上的噴嘴噴出時，不提升攪拌頭，在設計高程位置攪拌頭應噴漿攪拌30s，讓水泥漿充滿樁端四周的土體。開啟鉆桿提升按鈕，邊攪拌邊提升，提升速度為0.5m/min，待提升到設計樁頂高程后關閉灰漿泵，再次攪拌下沉至樁底接著再次噴漿攪拌提升，待提升到設計樁頂高程后直接將攪拌頭提升到地面。水泥攪拌樁嚴格按照“兩噴四攪”的工藝進行鉆進成樁，水泥土攪拌應均勻。在鉆進成樁施工中應加強對鉆桿的垂直度的檢查，要求鉆桿垂直度偏差≤1%。水泥攪拌樁的搭接重疊寬度150mm，相鄰樁應相互咬合切割搭接，水泥攪拌樁施工應連續(xù)，施工間歇時間應≤12h，保證在水泥攪拌樁凝固之前進行切割搭接[3]。如果施工間歇時間超過12h而切割搭接還可以進行施工時，則鉆進速度應調整為0.5m/min，提升速度與鉆進速度一致，按照1.2倍的原有噴漿量進行噴漿，使得噴漿量加大，確保后面施工的水泥攪拌樁的施工質量。如果施工間歇時間過長導致無法切割搭接時，應將實際施工情況上報設計單位，由設計單位出具補樁處理意見。假如因施工設備故障或者斷電情況下出現(xiàn)噴漿中斷時，恢復施工時將攪拌頭攪拌鉆進至斷漿面以下0.5～1.0m，接著按照施工方案既定的提升速度邊噴漿攪拌邊提升，使得斷漿面處的水泥攪拌樁銜接連續(xù)與緊密，從而防止出現(xiàn)斷樁質量事故。如果噴漿中斷時間超過3h，則根據(jù)設計要求進行補樁處理。水泥攪拌樁成樁后及時采用清水將注漿系統(tǒng)中的水泥漿清洗干凈，檢查攪拌頭葉片磨損情況并及時進行補焊，確保樁徑符合設計要求。

5 錨管土釘墻施工技術

5.1 錨管土釘墻施工

錨管材料采用普通鋼管，規(guī)格為φ48mm×3.5mm，錨頭形狀為圓錐形擴大頭，錨頭的尺寸為φ108mm×4.5mm，錨管與錨頭之間采用6根直徑為16mm的鋼筋焊接牢固，錨管與錨頭焊接如圖1所示，錨管的布設間距為1.3m。在錨管上環(huán)向等分鉆取3個直徑為8mm的注漿孔，設置間距為500mm。在錨管上焊接倒掛規(guī)格為L25mm×3mm角鋼，從而增強錨管的錨固作用。采用錨桿機將錨管打入土體，打入角度為15°，角度偏差≤5%，錨管長度為7.5m。注漿前應將錨管內腔的雜物清理干凈，漿液為水灰比為0.5的純水泥漿，水泥強度為42.5R，注漿方法為壓漿法，注漿壓力為0.4MPa，注漿質量主要以壓力值進行控制，當孔口位置溢出濃水泥漿且注漿壓力達到0.4MPa無排氣現(xiàn)象時，則保持注漿壓力值不變情況下持續(xù)注漿3min后即可停止注漿。錨管注漿完成后即可掛設直徑為6mm的鋼筋網(wǎng)，布設間距為250mm×250mm，鋼筋網(wǎng)與錨管點焊進行固定。

圖1 錨管與錨頭焊接圖

5.2 噴射混凝土

混凝土采用細石混凝土，碎石粒徑≤20mm，砂采用中粗砂，混凝土強度為C20，混凝土中摻入適量的早強劑，混凝土水灰比為0.4。采用型號為HPZ6T的混凝土噴射機對基坑坡面進行混凝土噴射，噴頭距離坡面約0.6～1m，噴射壓力≥0.15MPa，噴射順序為自下而上，空壓機的風量≥9m3/min，分層噴射，每層厚度≤40mm，總噴射厚度為150mm。待混凝土終凝后應澆水養(yǎng)護，噴射混凝土養(yǎng)護時間≥7d。下一層土方開挖應待噴射混凝土強度達到80%設計強度方可組織施工[4]。

6 降排水措施

在距離基坑坡頂0.5m位置布設截水溝，在基坑內四周設置集水井和排水溝，做好基坑內外排水工作[5]。由于施工季節(jié)為夏季，雨量較為充沛，根據(jù)地質情況、地下水位高程以及降水量等實際情況，本工程基坑采用管井降水，管井的直徑為450mm，總共設置3口降水井，濾水管采用直徑為219mm的鍍鋅鋼管，基坑降水過程應時刻關注孔內水位的高程，嚴格按照基坑降水施工規(guī)范要求組織降水。

7 基坑監(jiān)測

在基坑外側頂部設置水平位移觀測井，在基坑南側、北側和西南側的教學樓和污水池上設置沉降觀測點?；颖O(jiān)測期間，基坑最大累計水平位移為21mm，周邊建筑物最大累計沉降量為2mm，基坑頂面未發(fā)現(xiàn)明顯位移現(xiàn)象，周邊教學樓和污水池等未發(fā)現(xiàn)明顯沉降和裂縫現(xiàn)象，坑底未發(fā)現(xiàn)隆起現(xiàn)象，基坑支護穩(wěn)定。

8 結束語

本工程基坑周邊環(huán)境復雜，基坑南側、北側和西南側與已建教學樓和污水池距離較近，設計基坑支護方式為水泥攪拌樁+錨管土釘墻組合支護，采取全程動態(tài)的質量管理方法，編制合理的施工方案，針對復合基坑支護方式設置質量控制點，在施工過程中嚴格按照設計圖紙和施工方案對重要工序質量進行控制，加強對基坑監(jiān)測管理，在地下室結構施工期間，基坑支護穩(wěn)定，取得良好的施工效果。