鋼管樹根樁在基坑邊坡支護(hù)中的應(yīng)用

張銀羽

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西長治 046000）

0 引言

鋼管樁經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，已成為現(xiàn)代地基工程的一種。自20 世紀(jì)30 年代起，此類樁基已廣泛應(yīng)用于橋梁、高層建筑等地方。隨著結(jié)構(gòu)體質(zhì)量的不斷提高，對地基的沉降有了更高的要求，為確保樁身深入較深的土壤中，從而不容易被損壞、承載能力較強(qiáng)，受到廣為推薦。我國在20 世紀(jì)70 年代后期才開始使用鋼管樁，在那個時候，沿海特大型鋼廠還有高層建筑等都采用了鋼管樁。盡管成品樁是從國外引進(jìn)的，成本比較高，但是它具有高的穿透性、高承載能力和快速施工速度，所以仍然是首選的樁種。南浦大橋和楊浦大橋等橋梁、碼頭及取水結(jié)構(gòu)采用分段分段拼裝鋼管樁，擴(kuò)大了鋼管樁的使用范圍。

如今城市內(nèi)開發(fā)項(xiàng)目逐漸增多，但城市內(nèi)施工場地有限，基槽開挖難度加大，為了既符合施工要求，又要保證周圍毗鄰建筑的安全，就需要對基坑支護(hù)采取相應(yīng)的措施[1]。在基坑工程中，很多基坑都是與周邊建筑和公用設(shè)施緊密相連的，就算有足夠的防護(hù)措施，也會對周圍的建筑物和設(shè)備造成一定的影響。因此，某些關(guān)鍵建筑物仍需要特別的保護(hù)。防護(hù)方法主要包括隔斷法、基礎(chǔ)托換法、注漿加固法等。本文主要介紹了采用隔斷技術(shù)的鋼管樹根樁施工工藝。

1 工程概況

本工程為晉中頤和郡項(xiàng)目，位于山西省晉中市榆次區(qū)，土方開挖采用大開挖，基坑?xùn)|側(cè)及北側(cè)開挖線距現(xiàn)有建筑物只有3～5m，故基坑開挖是重點(diǎn)難點(diǎn)。一些建筑物基礎(chǔ)工程位于濕陷性黃土上，而基坑邊坡高度都處于10m 上下。如此一來就導(dǎo)致了在施工中出現(xiàn)了一系列的不穩(wěn)定因素。因此，必須對勘查區(qū)的地形地貌、地層構(gòu)造等進(jìn)行科學(xué)的界定，如土壤類型、工程性質(zhì)等，以便找出地質(zhì)不良大概率攜帶的負(fù)面影響。

與此同時，以此出發(fā)提出了一種有效的邊坡加固方法，即通過支護(hù)技術(shù)來改善建筑物的結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定性。

1.1 工法特點(diǎn)

（1）基坑?xùn)|側(cè)及北側(cè)在原有土釘墻支護(hù)形式中增加鋼管樹根樁。

（2）基坑開挖前先進(jìn)行鋼管樹根樁施工，待施工完后再進(jìn)行基坑的開挖。

（3）鋼管樹根樁的施工方法簡易，如此一來占據(jù)面積并不大。

（4）建筑產(chǎn)生的噪聲和震動非常輕微，適用于城市運(yùn)行，不會對現(xiàn)有建筑的穩(wěn)定性造成威脅。

（5）采用高壓灌漿技術(shù)，可以將樁與土壤緊密地結(jié)合起來，同時樁與土之間的摩擦力增大，因而承載能力也相對較強(qiáng)。

（6）孔徑小，因此，不會給基礎(chǔ)和基礎(chǔ)帶來壓力，也不會對大樓的正常工作造成影響。

（7）在設(shè)計(jì)荷載作用下，樁體的沉降量很低，適用于建筑物有嚴(yán)格的沉降控制要求。

1.2 適宜土類

在各種地質(zhì)情況和喀斯特巖溶區(qū)，既能用于地下水位以上，也可用于地下水位以下，所適用的地址類型較廣。

1.3 適用范圍

（1）必須確保結(jié)構(gòu)在不同的設(shè)計(jì)載荷和聯(lián)合載荷下的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐用性經(jīng)得住考驗(yàn)。

（2）對邊坡、地基的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等進(jìn)行了全面的了解，并掌握其對應(yīng)的地質(zhì)特征。

（3）支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)與周邊環(huán)境相適應(yīng)，并與原有建筑保持一致。

（4）在選用結(jié)構(gòu)形式和布置地點(diǎn)的時候，既要考慮到經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的因素，又要易于維護(hù)，所選用的材料必須具有耐腐蝕、耐久的特性。

（5）能滿足環(huán)保以及其他要求。

1.4 工藝原理

因施工場地有限，基坑開挖線距現(xiàn)有毗鄰建筑較近，經(jīng)過與支護(hù)設(shè)計(jì)單位多次溝通，采用在原有支護(hù)形式中增加鋼管樹根樁。

通過改進(jìn)支護(hù)方式，滿足基坑開挖的設(shè)計(jì)要求，同時確?，F(xiàn)有毗鄰建筑的安全。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

排樁支護(hù)中常用的樁是采用鋼筋混凝土灌注樁，即將樁間的樁緊密地布置在一起，構(gòu)成擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)。

在城市建筑密度較大的地區(qū)，由于鄰近的建筑距離較近，不具備放坡的條件，因此通常采用排樁支護(hù)[2]。西安地區(qū)普遍無放坡條件，在開挖深度較小，不需增設(shè)錨桿時采取排樁支護(hù)。

施工工藝流程如圖1 所示。

2.2 操作要點(diǎn)

根據(jù)支護(hù)設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格控制每道施工順序，確保本工程方案有效實(shí)施。

（1）定位放線：根據(jù)設(shè)計(jì)需要，確定微型樁的樁位中心線，以1m 為單位，以L=10m 為單位，根據(jù)設(shè)計(jì)間隔1m，通過使用筷子確定每根樁的中心位置。

（2）成孔：由鉆機(jī)成孔，孔口的直徑約200mm，鉆孔至設(shè)計(jì)深度，同時要經(jīng)現(xiàn)場工程師確認(rèn)之后，才能施工。

（3）鋼管制造：采用鋼管進(jìn)行焊接，采用雙面焊接，焊接的時候應(yīng)飽滿、穩(wěn)定，角鋼接頭應(yīng)保持直線。成型的小樁用起重機(jī)械下沉，灌漿管沿著微型樁裝上，與之一起下沉。

（4）注漿：同時注漿方法的選取也需要注意，通過綜合考量選用了底部壓力注漿法。42.5 普硅水泥當(dāng)選為注漿材料，按設(shè)計(jì)水灰比0.5 配制好，然后再攪拌均勻，注漿壓力應(yīng)大于0.5MPa，每延長米水泥用量不少于80kg。在注漿完畢的時候，管子先不要拔出來，等水泥漿流出來的時候，就可以拔出來，然后封住管子的頂端，增大壓力數(shù)分鐘，直到水泥漿液從管子里流出來。

2.3 注意事項(xiàng)

（1）在灌漿開始后，要不時地對注漿管進(jìn)行上下松緊。注漿完畢后立即拔出灌漿管，每拔1m 應(yīng)進(jìn)行一次灌漿，直到全部拔出。

（2）注漿完畢后，注漿結(jié)束。標(biāo)稱注漿不得超過計(jì)算樁3 倍；注漿到額定值后，停止注漿。

3 質(zhì)量控制、安全及環(huán)保措施

3.1 質(zhì)量控制

3.1.1 成孔

為了確保鉆孔前的豎直性，為了控制樁的位移，需要在水平尺的前后左右調(diào)節(jié)井眼的平整度，在成孔之前，先用精密的工具測量樁位，然后在每一個位置固定一根筷子，在打孔時，要使鉆頭的中心對齊。

然后才能進(jìn)行鉆孔。要確定鉆頭尺寸要先用尺測量，然后再開始鉆孔，如果有缺陷，應(yīng)及時更換鉆頭或重新焊接，鉆機(jī)鉆完200m 后要做一次鉆探。

3.1.2 水泥漿液配制要求

水泥漿料應(yīng)嚴(yán)格按0.5∶1 配比，配制時每袋65kg水泥，加水量在罐中劃出刻度線，水泥漿應(yīng)該在攪拌機(jī)中攪拌3min 后，方能開始灌漿，使其充分混合[3]。若因設(shè)備故障或其他理由導(dǎo)致泥漿混合時間長達(dá)半個鐘以上，為不影響樁身質(zhì)量把漿液廢棄。

3.2 安全措施

（1）各類建筑工人必須經(jīng)過安全培訓(xùn)，不能未經(jīng)許可上崗，并佩戴相應(yīng)的安全保護(hù)設(shè)備和勞動保護(hù)設(shè)備：安全帽、安全帶、絕緣手套、防護(hù)鞋等，禁止操作人員不遵守規(guī)章制度工作，管理人員指揮違反章法。

（2）在工地上設(shè)置警示標(biāo)志，在危險區(qū)域設(shè)置警示標(biāo)志，在機(jī)械設(shè)備上安裝安全操作規(guī)范，禁止一切不安全的行為和違規(guī)的工作。

（3）夜間施工要有足夠的照明。

（4）雨雪天氣禁止施工坡屋面。

（5）進(jìn)場的工人一定不可以漏戴安全帽。

（6）電焊工作業(yè)時，電焊機(jī)必須接地接零。

3.3 環(huán)保措施

（1）根據(jù)現(xiàn)場情況，做好施工主要堆場、道路、作業(yè)區(qū)周圍的硬化工作，在大門口附近設(shè)洗車平臺及高壓沖水設(shè)備。

（2）在工地上設(shè)立了專用的垃圾點(diǎn)，每天都會有專人進(jìn)行清掃，并在工地上對每一個工地進(jìn)行衛(wèi)生管理，并定期對工地的衛(wèi)生情況進(jìn)行監(jiān)督，并制定獎勵和懲罰措施，以提高員工的健康意識。保持工地清潔衛(wèi)生。根據(jù)需要，配備必要的應(yīng)急設(shè)備和醫(yī)療器械，定期利用宣傳欄、黑板報(bào)開展健康、防病知識宣傳和組織應(yīng)急救援隊(duì)伍。

（3）按要求設(shè)置需要的急救設(shè)施及藥器，經(jīng)常利用宣傳欄、黑板報(bào)進(jìn)行衛(wèi)生防病宣傳教育，組建急救隊(duì)伍。

4 應(yīng)用實(shí)例

近年來城市市區(qū)內(nèi)項(xiàng)目較多，現(xiàn)場場地不足是常見的問題，我公司經(jīng)過在頤和郡項(xiàng)目邊坡支護(hù)中運(yùn)用了樹根樁施工工藝，使得在有限的場地內(nèi)進(jìn)行土方開挖，又可以保證周圍臨近建筑的安全，為以后城市市區(qū)內(nèi)施工項(xiàng)目的土方開挖解決了因場地狹小而出現(xiàn)的問題。本工程樁基設(shè)計(jì)為樹根樁，樁徑250mm，樁端持力層為第3 層土（粉質(zhì)粘土混礫卵石夾漂石層）或第4 層粉質(zhì)粘土層。

（1）施工程序：定位挖槽→濕法鉆孔→清孔→安放鋼筋籠→安放串筒→灌注混凝土。

（2）本工程采用洛陽鏟機(jī)械成孔，具體施工如下。

①在鉆機(jī)安裝之前，應(yīng)將現(xiàn)場平整，鋪設(shè)枕木，并用標(biāo)尺進(jìn)行校正，以確保鉆機(jī)的平穩(wěn)和牢固。

②開孔：在測量平面上進(jìn)行了標(biāo)定，在樁心位置進(jìn)行了護(hù)樁工作，并進(jìn)行了鉆孔。鉆孔時應(yīng)按土層條件進(jìn)行壓力，先輕壓慢轉(zhuǎn)速，再逐漸恢復(fù)常態(tài)，一般用鉆具用鋼絲繩壓，不大于10kN；在基巖中，鉆孔直徑為15～25kN；鉆機(jī)速度：對于合金鉆頭，每分鐘180 轉(zhuǎn)；鋼顆粒鉆頭每分鐘100 轉(zhuǎn)。根據(jù)場地、樁距和施工進(jìn)度，可以采取單機(jī)跳（一打一或二打一）、單機(jī)雙打（一機(jī)在兩個基座上輪換）、雙機(jī)雙打（兩臺鉆機(jī)在兩個基座上輪流對打）。

③偏孔處理清孔取樣：若孔位有偏差，則應(yīng)將碎石填入偏孔300～500m 處，再鉆一次。

④防止孔內(nèi)干擾：采用有效的工藝措施，并注意避免因干擾孔壁造成塌孔、擴(kuò)孔、卡鉆、掉鉆等現(xiàn)象。

⑤樁頂入持力層的深度必須滿足設(shè)計(jì)的要求。

⑥驗(yàn)孔、清孔取樣：每施鉆4～5m 深度驗(yàn)孔一次，在鉆頭更換之前或易于收縮時，應(yīng)進(jìn)行鉆孔。在進(jìn)入基巖后，每100～500mm 的鉆孔取樣，為最后孔驗(yàn)孔做好準(zhǔn)備。

⑦鋼筋籠制作、安裝：鋼筋籠的鋼筋采用焊接連接，連接應(yīng)按照規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行錯位，橫向鋼筋（加勁箍筋、螺旋箍筋）和縱筋的連接點(diǎn)必須焊牢。為了保證混凝土保護(hù)層的厚度，在鋼筋籠外設(shè)置混凝土墊片。通常，在主筋內(nèi)側(cè)每2.0m 處加一根加固箍，在箍內(nèi)各有一孔形加固支承，并與主筋焊接形成框架，為了方便吊裝，通常分為兩個部分，主筋與箍筋。鋼筋籠的主筋是一條長筋，其連接處通常選取對焊的方法，在主筋與箍筋之間的空隙處進(jìn)行焊接，保證平面誤差不超過5cm，鋼筋籠四邊主筋間的耳環(huán)間距為5～7m，鋼筋籠的外徑小于鉆孔11～12cm。采用小型起重機(jī)械或履帶式起重機(jī)進(jìn)行鋼筋籠定位，上下節(jié)主筋采用兩面焊接，整體用槽鋼懸掛在井壁上，靠自身重量維持其垂直性。

（3）質(zhì)量檢測：每3～6 個樁應(yīng)設(shè)置一套試驗(yàn)塊，以測試其抗壓強(qiáng)度。對樹根樁的垂直承載力進(jìn)行測試，在有經(jīng)驗(yàn)的情況下，可以采用動測法進(jìn)行檢測。二者都要滿足設(shè)計(jì)的需要[4]。

（4）常見的質(zhì)量問題與防范：①防止孔底虛土過量對策：完成鉆孔，應(yīng)及時將混凝土澆筑完畢，或及時蓋好孔口，并且避免過車、行人通過蓋板。施工中要及時清除空隙土壤，提鉆時應(yīng)事先把孔口積土清凈，如有需要，可采用二次鉆孔清除空隙土壤。②塌孔預(yù)防措施：關(guān)注土壤的改變，遇有砂卵石或流砂、流塑淤泥，應(yīng)不采用鉆孔方法成孔。上部如果出現(xiàn)滯水漏水，要及時進(jìn)行排水，如電滲井降水等。鉆探砂層遇地下水時，不得超出初始可見水位，以防止坍孔。③鉆桿跳動預(yù)防措施：在施鉆過程出現(xiàn)鉆桿跳動、如機(jī)架晃動、鉆不進(jìn)尺等不正?，F(xiàn)象，要馬上停下來，進(jìn)行檢修；如果鉆桿或鉆頭不能滿足使用要求，必須在試鉆恢復(fù)正常狀態(tài)前進(jìn)行替換。④縮徑預(yù)防措施：對地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)有一定的了解、地下水位情況，制定了一個切實(shí)可行的鉆孔計(jì)劃。觀察每500～1000mm 高的混凝土用量，換算成樁徑，如出現(xiàn)縮徑，應(yīng)及時進(jìn)行處理。⑤鋼筋籠的變形防治：鋼筋籠在制作成形堆放、運(yùn)輸、起吊、入孔過程中，必須嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工。⑥防止鋼筋沉降的方法：將鋼筋籠置于樁孔內(nèi)，在上部用木棒支撐，以防止鄰近樁振動時，鋼筋籠不會發(fā)生沉降。⑦樁頂標(biāo)高不準(zhǔn)防止：在樁頂灌注混凝土?xí)r，要經(jīng)常進(jìn)行檢測，并嚴(yán)格控制上部標(biāo)高，防止出現(xiàn)過量截樁現(xiàn)象[5]。

5 結(jié)語

采用上述技術(shù)和措施加以解決，研究鋼管樹根樁在基坑邊坡支護(hù)中的應(yīng)用，采用本文所提出的方法，獲得了很好的工程效益，這也為以后類似地質(zhì)情況的施工提供了有益的借鑒。