咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索在飽和砂巖層深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

靳高明 包勝昔 王寶成

摘 要：甘肅省人民醫(yī)院7#樓、8#樓在深基坑支護(hù)降水過程中采用咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索，通過導(dǎo)板定位、咬合樁硬切割和測(cè)斜技術(shù)應(yīng)用，保證了飽和砂巖層深基坑施工安全，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可為同類項(xiàng)目提供借鑒。

關(guān)鍵詞：飽和砂巖層;深基坑;咬合樁;預(yù)應(yīng)力錨索

中圖分類號(hào)：TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）16-0047-03

Abstract： The 7# and 8# buildings of the People's Hospital of Gansu Province used occlusal piles + prestressed anchor cables in the process of deep foundation pit support and dewatering， which guaranteed the safety of deep foundation pit construction in saturated sandstone layer through guide plate positioning， hard cutting of occlusal piles and application of inclinometer technology， improved economic and social benefits， and could provide reference for similar projects.

Keywords： saturated sandstone layer;deep foundation pit;occluding pile;prestressed anchor cable

甘肅省人民醫(yī)院7#樓、8#樓位于蘭州市城關(guān)區(qū)，基坑開挖深度15.45～17.15 m，四周臨近原有建筑物?；拥刭|(zhì)構(gòu)造從上至下依次為雜填土層、粉質(zhì)黏土層、卵石層、砂巖層，地下水埋深為7.0～9.3 m，砂巖層含水呈飽和狀。在研究飽和砂巖層物理力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，經(jīng)多次論證，本項(xiàng)目深基坑支護(hù)采用咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)降水方案[1]。

1 咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系概述

1.1 咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系設(shè)計(jì)

依據(jù)甘肅省人民醫(yī)院7#樓、8#樓基坑周邊環(huán)境，分析飽和砂巖層物理力學(xué)特性、基坑周邊道路與建筑物位置、基礎(chǔ)特點(diǎn)，深基坑采用咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)方案。沿深基坑周邊共布置鋼筋混凝土支護(hù)樁303根、素混凝土止水樁303根，樁徑均為1 200 mm，相鄰樁咬合250 mm，樁長(zhǎng)為16.65～21.80 m，支護(hù)樁、止水樁在持力砂巖層中的嵌固長(zhǎng)度均為8.0 m。

先施工素混凝土止水樁，待其混凝土凝固、強(qiáng)度達(dá)到5 MPa以后，再施工鋼筋混凝土支護(hù)樁，利用旋挖鉆機(jī)成孔，在相鄰的兩素混凝土樁之間用旋挖鉆頭切削兩側(cè)的素混凝土樁，與素混凝土止水樁咬合250 mm。樁基施工完成后，在止水樁上沿高度方向設(shè)置2道預(yù)應(yīng)力錨索（局部設(shè)3道），預(yù)應(yīng)力錨索采用3根直徑為15.24 mm的鋼絞線，與水平面成12°～15°的夾角。

1.2 施工流程

施工流程如下：施工準(zhǔn)備→測(cè)量定位與放線→樁位確定→導(dǎo)板施工→咬合樁成孔→咬合樁混凝土澆灌→冠梁施工→基坑開挖→預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔→錨索安裝→錨索注漿→腰梁安裝→錨索張拉鎖定。其中，咬合樁施工采用跳樁法，先施工B樁（素混凝土樁），后施工A樁（鋼筋混凝土樁），如圖1所示。

2 咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)措施

2.1 測(cè)量定位與放線

本研究采用全球定位系統(tǒng)（GPS）、DS3型水準(zhǔn)儀在施工現(xiàn)場(chǎng)定位測(cè)量，完成平面坐標(biāo)控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)的設(shè)置，為咬合樁施工提供定位控制點(diǎn)[2]。

2.2 樁位確定

鉆機(jī)就位前，在距樁位四周一定距離設(shè)4個(gè)控制點(diǎn)，當(dāng)四周量出的距離差值小于1 cm時(shí)可開鉆。采用經(jīng)緯儀或線墜檢查鉆桿的垂直度，經(jīng)過2～3次的下壓調(diào)整使鉆桿的垂直度控制在10 mm之內(nèi)，垂直偏差控制在0.3%以內(nèi)，如圖2所示。

2.3 導(dǎo)板施工

2.3.1 導(dǎo)板施工工藝。導(dǎo)板采用專用模具支設(shè)，施工流程如下：土方平整→2∶8灰土回填→專用模具安裝→鋼筋綁扎→混凝土澆筑。

2.3.2 導(dǎo)板構(gòu)造。導(dǎo)板采用300 mm厚的C20鋼筋混凝土板，內(nèi)配鋼筋網(wǎng)片HPB300 [Φ]6.5 mm@400 mm×400 mm;導(dǎo)板沿咬合樁中心線向外擴(kuò)500 mm，向內(nèi)擴(kuò)6 000 mm;樁位定位孔直徑比樁徑大100 mm;導(dǎo)板表面平整度控制在20 mm。導(dǎo)板構(gòu)造如圖3所示。

2.4 咬合樁成孔

鉆機(jī)就位后，必須保持水平與穩(wěn)固，通過調(diào)整使鉆機(jī)的主動(dòng)鉆桿保持垂直，垂直度偏差控制在0.3%以內(nèi)。在飽和砂巖層施工時(shí)，為了防止咬合樁相鄰樁體在切割施工時(shí)出現(xiàn)混凝土“管涌”，造成已成樁的樁體擾動(dòng)，相鄰樁體采用硬切割技術(shù)，在素混凝土樁強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后采用旋挖鉆頭切削原樁體進(jìn)行咬合。在粉土層內(nèi)，鉆機(jī)的進(jìn)尺控制在80～90 cm/次;在砂巖層內(nèi)，鉆機(jī)的進(jìn)尺控制在40～50 cm/次。在鉆進(jìn)過程中，鉆桿的提升速度控制在0.45 m/s，防止孔內(nèi)坍塌和斜孔。

鉆進(jìn)期間，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)與鉆孔深度及時(shí)調(diào)整泥漿比重，并控制鉆頭在孔內(nèi)的升降速度，防止因漿液對(duì)孔壁的沖刷及負(fù)壓而導(dǎo)致孔壁塌方[3]。成孔樁位除樁機(jī)自身進(jìn)行調(diào)平控制外，每鉆進(jìn)一定深度后用TS-100全自動(dòng)超聲成孔檢測(cè)儀對(duì)孔測(cè)斜，及時(shí)調(diào)整樁身垂直度。成孔深度達(dá)到要求后，采用測(cè)孔器對(duì)孔深、孔徑、孔壁垂直度進(jìn)行檢查。當(dāng)咬合樁樁體垂直度偏差不大或入土深度不大時(shí)，宜采用旋挖鉆機(jī)的頂升與推拉油缸調(diào)節(jié)鉆桿的垂直度;當(dāng)咬合樁樁體垂直度偏差較大或入土深度較大時(shí)，可向孔內(nèi)填砂或黏土，再采用鉆機(jī)油缸進(jìn)行糾偏。

2.5 咬合樁混凝土澆灌

2.5.1 安裝導(dǎo)管。注混凝土的導(dǎo)管可采用直徑300 mm的無縫鋼管，每節(jié)長(zhǎng)度宜為2.5～3.0 m，調(diào)節(jié)導(dǎo)管長(zhǎng)度宜為0.5～1.0 m。安放前，應(yīng)認(rèn)真檢查導(dǎo)管，確認(rèn)是否按照要求安裝密封圈，是否涂抹潤(rùn)滑油。導(dǎo)管安裝過程中，應(yīng)安排專人對(duì)導(dǎo)管規(guī)格、接頭、管內(nèi)壁清理、密封性能等進(jìn)行檢查，下放導(dǎo)管前，導(dǎo)管的絲扣要對(duì)齊，并用扳手?jǐn)Q緊。

2.5.2 咬合樁混凝土澆筑。合樁混凝土澆灌前，應(yīng)先對(duì)導(dǎo)管、漏斗、隔水塞、充氣球膽與測(cè)量?jī)x器等進(jìn)行檢查，確保符合要求?；炷撂涠纫丝刂圃?80～220 mm，第一次灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)按照導(dǎo)管埋入混凝土的深度不小于1.0 m進(jìn)行計(jì)算，在每根樁的混凝土澆灌過程中應(yīng)始終保證導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度在2～6 m，防止泥漿侵入導(dǎo)管內(nèi)造成混凝土夾泥或斷樁。在混凝土填滿整個(gè)導(dǎo)管后，不得急于拔管，應(yīng)留振5～10 s，然后通過鉆機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)小范圍上下移動(dòng)導(dǎo)管，再進(jìn)行拔管施工。

拔管速度宜控制在1.1～1.4 m/min，如遇流沙或砂巖層，拔管速度可適當(dāng)放慢。每根咬合樁的樁頂混凝土標(biāo)高應(yīng)控制在設(shè)計(jì)標(biāo)高以上500 mm處，成孔與混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，成孔與澆筑混凝土的總時(shí)間應(yīng)控制在3 h以內(nèi)，嚴(yán)防因停置時(shí)間過長(zhǎng)而造成塌孔[4]。

2.5.3 混凝土澆筑注意事項(xiàng)。在存在淤泥等復(fù)雜地質(zhì)的情況下，宜將震動(dòng)器安裝在導(dǎo)管上端，通過擊振的方法使混凝土流進(jìn)樁孔內(nèi)，這樣不僅避免了氣塞效應(yīng)造成斷樁，還可以增加混凝土澆筑的密實(shí)度。

混凝土澆筑完成后，提升導(dǎo)管時(shí)應(yīng)提升鋼絲繩的垂直度，并控制提升速度，避免碰撞鋼筋骨架造成鋼筋籠傾斜、位移。在飽和砂巖層樁體混凝土灌注至樁頂時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)的混凝土高度減小，壓力差降低，而導(dǎo)管外的砂巖混合在泥漿內(nèi)造成泥漿含渣量與泥漿比重增大，如出現(xiàn)混凝土澆灌困難情況，可在樁孔內(nèi)加水稀釋泥漿，通過泥漿泵循環(huán)抽水排出泥漿內(nèi)的沉淀物，再灌注混凝土。

2.6 預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔

當(dāng)基坑開挖至錨索鉆孔位置時(shí)，首先要搭設(shè)鉆孔作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)應(yīng)保持穩(wěn)固，滿足安全施工要求。鉆機(jī)就位時(shí)，鉆頭定位應(yīng)確保準(zhǔn)確，鉆孔直徑一般為150 mm，采用無水跟管鉆孔工藝。錨索鉆孔遇到地下障礙時(shí)，不得強(qiáng)行鉆進(jìn)，在探明障礙物后可調(diào)整錨索孔位及角度，避開障礙物。

2.7 錨索安裝

錨索在使用前應(yīng)除銹、除油，保持錨索桿體平直，在調(diào)直時(shí)不得對(duì)錨索鋼絲造成損傷。錨索上應(yīng)間隔2.0 m設(shè)置一組導(dǎo)正支架，在放入錨孔前應(yīng)清除孔內(nèi)殘存的土。

2.8 錨索注漿

預(yù)應(yīng)力錨索注漿采用二次高壓注漿方式。在安裝錨索時(shí)，應(yīng)同步插入兩根注漿管，一根為普通注漿管，在注漿后及時(shí)拔出，另一根為高壓補(bǔ)漿管，應(yīng)先保留。第一次注漿水灰比宜為0.40～0.50，注漿后漿體強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求前，錨索不得擾動(dòng)。第一次注漿的漿體初凝后、終凝前，及時(shí)進(jìn)行第二次高壓補(bǔ)漿。補(bǔ)漿采用純水泥漿，漿液應(yīng)填充到初凝漿與土體之間。

2.9 錨索張拉鎖定

在錨索張拉前安裝2根20#槽鋼制作的腰梁，錨具和腰梁應(yīng)能承受95%的錨索極限抗拉力。當(dāng)錨索固結(jié)體的強(qiáng)度達(dá)到15 MPa或設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后進(jìn)行張拉鎖定，鎖定值通過設(shè)計(jì)計(jì)算確定，張拉時(shí)嚴(yán)格控制。錨索外露長(zhǎng)度超出150 mm的部分進(jìn)行切除。

3 施工中的重難點(diǎn)與對(duì)策

3.1 施工中的重難點(diǎn)

3.1.1 咬合量控制不準(zhǔn)。咬合樁鉆孔定位精度與垂直度控制是咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)的難點(diǎn)。樁基數(shù)量多、地質(zhì)軟硬程度不一等因素容易造成樁中心定位不準(zhǔn)，鉆孔時(shí)鉆桿歪斜，樁體垂直度超標(biāo)，導(dǎo)致相鄰樁體咬合量達(dá)不到預(yù)定值，導(dǎo)致咬合樁間形成縫隙。

3.1.2 咬合樁滲漏水。咬合樁滲漏水是咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)的控制重點(diǎn)。咬合量不足、基坑底輕型井點(diǎn)降水失效等因素容易造成咬合樁出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致砂巖層軟化、坍塌，影響地基承載力或誘發(fā)基坑坍塌。

3.1.3 基坑變形監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)。深基坑變形監(jiān)測(cè)采用傳統(tǒng)方法時(shí)，數(shù)據(jù)采集與分析難度大，容易造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的變形，不能有效分析并及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

3.2 對(duì)策

咬合樁施工過程中，要安排專人檢測(cè)樁身垂直度，建議采用TS-K100全自動(dòng)超聲成孔成槽檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)。若樁身垂直度介于0.2%～0.3%，會(huì)造成基坑底部樁身垂直的絕對(duì)偏差量較大，導(dǎo)致樁身咬合量不足或咬合不上，因此應(yīng)根據(jù)樁長(zhǎng)實(shí)際情況補(bǔ)充幾次樁孔垂直度檢測(cè)。另外，還需要控制定位誤差，設(shè)置定位導(dǎo)板，在鉆機(jī)鉆孔時(shí)嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)樁位，確保相鄰咬合樁之間具有足夠的咬合量[5]。

針對(duì)砂巖層咬合樁容易出現(xiàn)漏水點(diǎn)的特點(diǎn)，在基坑開挖至砂巖位置后，增加施工人員晝夜倒班，當(dāng)天用混凝土或砂漿封閉當(dāng)天挖出的砂巖，避免漏水點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間滲漏造成內(nèi)部砂巖或土層軟化、坍塌，進(jìn)而出現(xiàn)坑壁空洞?；?00 mm厚的砂巖層及集水坑位置砂巖層由人工配合小型反鏟挖掘機(jī)快速清底，及時(shí)驗(yàn)槽，及時(shí)澆筑墊層混凝土，迅速封閉基底砂巖，保證地基承載力。

根據(jù)擬建工程基坑開挖深度及周邊建筑物特點(diǎn)，要制定科學(xué)的基坑監(jiān)測(cè)方案，宜采用智能監(jiān)測(cè)與自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，通過傳感器將變形值與應(yīng)力值實(shí)時(shí)發(fā)送至手機(jī)，方便技術(shù)人員隨時(shí)掌握基坑安全狀況。對(duì)于出現(xiàn)的基坑變形過大問題，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，確?；邮┕ぐ踩?/p>

工程實(shí)例表明，咬合樁+預(yù)應(yīng)力錨索在飽和砂巖層深基坑支護(hù)中取得了較好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

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[2]甘肅建投建設(shè)有限公司.一種飽和砂巖層咬合止水樁支護(hù)體系及其施工方法：CN110872842A[P].2019-11-25.

[3]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程：JGJ 120—2012[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

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