深層水泥攪拌樁－鋼花管噴錨復(fù)合支護(hù)技術(shù)在高層建筑深基坑工程中的應(yīng)用

1、深層水泥攪拌樁鋼花管噴錨復(fù)合支護(hù)技術(shù)在高層建筑深基坑工程中的應(yīng)用摘要：本文根據(jù)筆者多年建筑施工實(shí)踐，詳細(xì)介紹了深層水泥攪拌樁及鋼花管支護(hù)技術(shù)原理，并結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了深層水泥攪拌樁-鋼花管噴錨復(fù)合支護(hù)技術(shù)在建筑基坑工程中的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，并對(duì)監(jiān)測(cè)及效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)和總結(jié)。 關(guān)鍵詞：深層水泥攪拌樁；鋼花管噴錨；建筑基坑；監(jiān)測(cè) 1引言 隨著我國(guó)城市建設(shè)和改造的迅猛發(fā)展，基坑支護(hù)工程技術(shù)也不斷的進(jìn)步，深基坑工程常處于城市繁華、建筑用地緊張、舊城改擴(kuò)建及高層建筑物的地段，基坑支護(hù)雖屬臨時(shí)工程，但技術(shù)復(fù)雜卻遠(yuǎn)甚于永久性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)，稍有不慎，不僅危及基坑本身安全，而且會(huì)殃及臨近的建筑物、道路

2、、橋梁等，它涉及到圍護(hù)工程、土方開挖與支撐工程、降水工程、結(jié)構(gòu)工程等，因此其支護(hù)結(jié)構(gòu)類型的選擇至關(guān)重要。深層水泥攪拌樁結(jié)合鋼花管噴錨支護(hù)技術(shù)在近幾年得到較大的發(fā)展，而且此方法安全可靠，節(jié)約工期，適用于工程建筑項(xiàng)目的基坑支護(hù)。 2工作原理 2.1深層水泥攪拌樁工作原理 深層水泥攪拌樁是一種應(yīng)用較廣泛的地基加固、基坑支護(hù)止水的方法，它是利用水泥等材料作為固化劑，通過特定的攪拌機(jī)械，就地將軟土和水泥漿液強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固體，從而提高地基土強(qiáng)度和物理力學(xué)性能、增大變形模量。它適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、粘性土、素填土及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和

3、松散砂土等地基；在基坑支護(hù)中深層水泥攪拌樁還作為基坑的超前支護(hù)結(jié)構(gòu)。 根據(jù)工程地質(zhì)的揭露情況，地層中含有砂層的，在攪拌水泥漿液的同時(shí)可放置一定比例的水泥粉，以增加水泥漿液的稠度和止水效果。 2.2鋼花管支護(hù)技術(shù)原理 鋼花管支護(hù)是土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種方法。它的基本原理是借助于加固材料在主動(dòng)區(qū)（滑動(dòng)區(qū)）所產(chǎn)生的拉力傳到阻抗區(qū)以增加滑動(dòng)面上的垂直應(yīng)力，進(jìn)而提高土層的抗剪強(qiáng)度，且在滑動(dòng)面上加固材料可借助于土層提供的被動(dòng)土壓力，產(chǎn)生剪力和彎矩以抵抗主動(dòng)區(qū)的滑動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定開挖面的目的。即基坑土體開挖時(shí)所產(chǎn)生的不平衡主動(dòng)區(qū)土壓力通過混凝土面層和鋼花管錨固體，最終均由鋼花管錨桿承擔(dān)，開挖邊坡的基坑坑隆起及整體

4、穩(wěn)定性亦通過鋼花管對(duì)土體的加固來(lái)實(shí)現(xiàn)。 基坑土方開挖前先行坡頂阻水溝的施工，后進(jìn)行分層開挖；在第一層土方開挖后，在土體表層噴射第一層混凝土。 鋼花管錨固支護(hù)結(jié)構(gòu)由兩部分組成，即鋼花管錨固和噴射鋼筋混凝土面層。鋼花管采用一定管徑的鋼管，制作成濾管（花管），入土端加工成樁尖狀，濾水孔對(duì)向，孔眼前端（造管尖端）焊接鋼筋或角鋼板，構(gòu)成孔前倒刺及保護(hù)塊，然后采用沖擊錘或土釘將鋼花管按設(shè)計(jì)角度及位置擊入土中再進(jìn)行高壓注漿。坡面采用掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，同時(shí)設(shè)置加強(qiáng)筋并與錨頭焊接，然后噴射第二層混凝土。 在上層鋼花管錨固注漿完成一定的時(shí)間后，再進(jìn)行下一層的土方開挖，并對(duì)該層進(jìn)行噴錨支護(hù)，噴錨工作完成后，及時(shí)對(duì)

5、基坑底部排水溝、集水井的施工。 鋼花管錨桿支護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)主要根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）的規(guī)定進(jìn)行。 3工程應(yīng)用實(shí)例 3.1工程概況 湖南某工程位于城市中心，該項(xiàng)目工程為框架結(jié)構(gòu)，地上十八層，設(shè)一層地下室，地下室基坑52.0m92.0m，開挖深度5.0m5.5m，基坑周邊長(zhǎng)約288.00m，基坑支護(hù)面積約1580m2?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)主要采用深層攪拌樁作止水帷幕加鋼花管錨固支護(hù)結(jié)構(gòu)，共分四個(gè)支護(hù)段。 3.2工程地質(zhì)情況 根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)區(qū)地形平坦，場(chǎng)地土、巖層分別為填土、沖積層、殘積層和花崗巖，具體見表1。 場(chǎng)地地下水水位埋深約1.50m，地下含水量豐富，地下水主要是上層

6、滯水、承壓水。 3.3施工難點(diǎn)分析 本工程場(chǎng)地狹窄，三側(cè)有建筑物，其中東側(cè)為天然地基3層4層的居民樓，西側(cè)為市政道路，北面為四層的臨建設(shè)施（見圖1）；基坑邊坡只有南面可以放坡超過1：1，其余基坑邊放坡接近于垂直，施工時(shí)還必須確保鄰近建筑物、市政道路、市政管線的安全。 由于地下水位較高，且土質(zhì)相對(duì)較差，降水止水措施、基坑支護(hù)的好壞成為工程施工的關(guān)鍵。施工期正好是南方的多雨季節(jié)，因此，基坑開挖的止水、土體邊坡的穩(wěn)定是安全施工的保證。 3.4主要技術(shù)措施 3.4.1深層水泥攪拌樁圍護(hù)及止水 采用深層水泥攪拌樁加固基坑四周土體，阻止四周地下水向基坑滲透，同時(shí)作為基坑的超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，增加邊坡的穩(wěn)定性，見

7、圖1。 深層水泥攪拌樁施工設(shè)計(jì)： （1）攪拌樁采用一排600400mm，用32.5R普通硅酸鹽早強(qiáng)水泥，水灰比為0.500.55，水泥滲入量為45kg/m，泥粉10kg/m，見圖2； （2）攪拌樁采用四攪四噴的施工工藝，樁端控制深度約7.0m，樁端進(jìn)入穩(wěn)定的隔水層； （3）攪拌樁樁位偏差不超過50mm，攪拌樁的垂直度偏差不超過1%； （4）樁與樁之間必須保證其搭接質(zhì)量，相鄰樁施工的間隔時(shí)間不應(yīng)超過24h； （5）使用攪拌漿機(jī)制漿時(shí)，每次投料后攪拌時(shí)間不得少于10min，制備好的水泥漿停置時(shí)間不得超過2h； （6）鉆進(jìn)噴漿攪拌至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，應(yīng)原地噴漿攪拌30s； 3.4.2鋼花管錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)

8、（1）根據(jù)場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告，其土層物理力學(xué)指標(biāo)見表2。 （2）基坑四周根據(jù)放坡情況可分為三個(gè)區(qū)域：A、B、C區(qū)，其中A區(qū)在基坑的東面，B區(qū)在基坑的西、北面兩邊，長(zhǎng)度占基坑支護(hù)的一半，C區(qū)在基坑的南面；A、B區(qū)采用土釘墻支護(hù)類型，C區(qū)采用天然放坡攪拌樁止水。 根據(jù)建筑物地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，基坑支護(hù)采用鋼花管錨固支護(hù)結(jié)構(gòu)（土釘墻）類型，其基坑側(cè)壁重要性系數(shù)為1.0，基坑深度為5.5m，地下水位為-1.5m，墻面坡角90O；各區(qū)域的放坡參數(shù)的選取見表3。 （3）A區(qū)、B區(qū)支護(hù)剖面共設(shè)計(jì)四排鋼花管，其設(shè)計(jì)參數(shù)選取見表4，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)：見A區(qū)支護(hù)剖面圖、B區(qū)支護(hù)剖面圖及C區(qū)支護(hù)剖面圖（圖3、4、5）。 具

9、體設(shè)計(jì)要求： 普通錨桿采用48鋼花管作為錨桿，長(zhǎng)度為6m9m，傾角15，壓力灌漿水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥漿，桿采用底部一次注漿，注漿壓力達(dá)到0.6MPa0.8MPa，漿注滿后穩(wěn)壓3min5min，注漿孔附近的混凝土應(yīng)具有抵抗注漿引起的壓力抗散作用；鋼筋焊接長(zhǎng)度：?jiǎn)蚊?0d，雙面5d；若采用搭接，搭接長(zhǎng)度為40d；坡面采用掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，鋼筋網(wǎng)絡(luò)采用6200200，骨架鋼筋采用216，沿錨桿位置布置。噴射混凝土總厚度100，強(qiáng)度等級(jí)為C20，見圖6、7；錨固體強(qiáng)度均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，方可進(jìn)行下一層的土方開挖；在上層鋼花管錨桿注漿完成一定時(shí)間后，再進(jìn)行下一層的土方開挖，并對(duì)該層進(jìn)行

10、噴錨支護(hù)，噴錨工作完成后，及時(shí)對(duì)基坑底部排水溝、集水井的施工。 3.5施工工藝流程 3.5.1深層水泥攪拌樁施工 1）工藝流程：測(cè)量定位深層攪拌樁機(jī)就位預(yù)攪下鉆噴漿攪拌提升重復(fù)攪拌下鉆重復(fù)攪拌提升至孔口關(guān)閉攪拌機(jī)械樁機(jī)就位； 2）施工技術(shù)措施 測(cè)量要求：根據(jù)樁位軸線點(diǎn)及控制點(diǎn)，準(zhǔn)確測(cè)放樁位，偏差50mm； 樁機(jī)對(duì)中：施工時(shí)鉆頭嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)樁位（誤差20mm）；調(diào)整樁機(jī)，保證起吊設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架的垂直度（垂直度偏差不得超過1%）樁位偏差不得大于50mm； 漿液配制：嚴(yán)格按0.500.55的水灰比配制漿液，水泥摻入比10%12%，以土層平均比重約1.6T/m3，樁徑600mm進(jìn)行計(jì)算：0.28m3

11、/m1.6T/m310%45kg/m（即每米樁體水泥用量按45kg控制），摻粘土粉10kg/m；按每樁一池漿的要求，一次性配制及使用； 鉆頭檢查：每班開工前檢查鉆頭一次，當(dāng)其直徑560mm時(shí)應(yīng)及時(shí)更換或補(bǔ)焊； 攪拌樁應(yīng)采用“四攪四噴”工藝，即噴漿過程中按：“兩下兩上”的順序進(jìn)行，下和升的速度符合施工設(shè)計(jì)要求； 使用32.5R普通硅酸鹽水泥，每批水泥應(yīng)有合格證及材料性能試驗(yàn)報(bào)告。不同牌號(hào)、不同批次的水泥不得同時(shí)使用。 3.5.2鋼花管錨桿支護(hù)施工 1）邊坡支護(hù)施工工藝流程：人工修坡噴射混凝土擊入鋼花管高壓注漿掛網(wǎng)、焊接加強(qiáng)筋及錨固噴射混凝土； 2）鋼花管錨桿施工工藝： 加工管材：采用48鋼管，制

12、作成濾管（花管），入土端加工成樁尖狀，濾水孔對(duì)向間距500mm，孔眼前端（造管尖側(cè)）焊接鋼筋或角鋼塊，構(gòu)成孔前倒刺及保護(hù)塊，見圖8。 打釘：采用沖擊錘或土釘機(jī)將鋼管按設(shè)計(jì)角度及位置對(duì)正，將鋼花管擊打入土中到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。 壓力灌漿：采用注漿泵，通過高壓注漿管安接在鋼管頭上，并采用低壓慢灌工藝，壓入水泥漿，用32.5R水泥，按水灰比0.500.55配制水泥漿液，漿體中摻入早強(qiáng)劑，灌漿壓力達(dá)到0.6MPa0.8MPa壓力，并穩(wěn)壓3min5min時(shí)間，即可停止注漿。 3）噴錨支護(hù)施工工藝流程： 按設(shè)計(jì)要求開挖工作面，修邊坡；并根據(jù)土質(zhì)情況分一次或二次噴射表層混凝土； 擊打鋼花管； 綁扎鋼筋網(wǎng)，預(yù)留搭接筋

13、（上、下層網(wǎng)筋瘩接長(zhǎng)度為300mm），鋼筋網(wǎng)絡(luò)誤差不得大于20mm，焊接加強(qiáng)筋，且加強(qiáng)筋骨與鋼花管頭焊接； 噴射細(xì)石混凝土至設(shè)計(jì)厚度，厚度控制可用錨桿頭或插入標(biāo)樁進(jìn)行，混凝土必須加入速凝劑。 上層噴錨完成3d后，可進(jìn)行下一層開挖噴錨作業(yè)，按此循環(huán)，直到坑底標(biāo)高。噴錨完成后7d內(nèi)應(yīng)對(duì)噴錨面混凝土進(jìn)行保養(yǎng)。 4施工效果評(píng)價(jià)與總結(jié) 本工程采用深層水泥攪拌樁與鋼花管錨桿結(jié)合施工，充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)開挖監(jiān)控、位移觀測(cè)，A區(qū)的最大位移量為6mm，B區(qū)的最大位移量為5mm。 本基坑支護(hù)工程在確定采用深層水泥攪拌樁結(jié)合鋼花管噴錨支護(hù)的方法前，曾詳細(xì)論證其它支護(hù)結(jié)構(gòu)的方法，如深層水泥攪拌樁結(jié)合排樁支護(hù)的方法，方法對(duì)比可節(jié)約35%的工程成本。在松散、疏松的砂層、粉砂層中，采用深層水泥攪拌樁作止水帶時(shí)，適當(dāng)滲入水泥粉和水泥攪拌，止水效果好，降低成本。本基坑支護(hù)工程有效工期為45d，期間與土方開挖交叉進(jìn)行，工期短，為施工爭(zhēng)取了時(shí)間。 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮土方開挖和開挖方式，順序?qū)λ街ёo(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)變形的影響，加強(qiáng)工程動(dòng)態(tài)檢測(cè)及其結(jié)果的適時(shí)分析、設(shè)計(jì)研究，對(duì)基坑支護(hù)具有