止水帷幕結合土釘及預應力錨桿支護施工應用

祁會祥

隨著高層建筑的不斷發展，社會各方面對建筑空間利用要求越來越高，單層地下室利用已遠遠滿足不了生活、工作要求，對地下空間開發利用更加受到業主的重視。但是由于人們向更深的地下索取空間的同時，地下土質、水文條件的復雜性，將會產生高額的施工費用，許多不可預見的風險，以及對地下水資源的破壞。如何保證施工質量安全、盡可能減弱對地下水影響、合理投入施工費用成為基坑支護施工的難題。通過采用止水帷幕結合土釘、預應力錨桿支護施工技術，較好的解決了地下2層～3層(深度一般在-15m以內)有降水要求的基坑支護工程，并且通過有序的組織施工保證深基坑施工中費用、安全、施工質量、環保問題統一。該施工方法針對工程特點及不同部位受力情況采用不同的處理措施，便于類似工程的參考借鑒。

1 方案設計

止水帷幕可采用深層攪拌樁(地下水位較高時需采用鋼筋混凝土灌注樁)施工，深層攪拌樁一般不少于兩排，鋼筋混凝土灌注樁一般為一排，并在頂部設置鋼筋混凝土環梁增加帷幕的整體性。

基坑支護，根據基坑土層側壓力計算，對于基坑上部側壓力較小的部位可采用土釘支護，對于基坑下部側壓力較大的部位采用預應力錨桿支護。

土釘支護施工采用機械成孔(若機械成孔困難，可換做鋼管土釘，管上留有出漿孔，每400mm設雙孔，每道成 90°布置，距孔口2m范圍不設出漿孔，孔徑8mm)。土釘采用梅花形布置，入射角為 15°，注漿材料采用 42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為 0.5，注漿量為30 kg/m。

預應力錨桿支護施工(對于地下水位以下的流砂層、淤泥層可改用套管跟進成孔法施工)，采用二次注漿工藝，二次高壓注漿壓力控制在2.5MPa～5 MPa。注漿時間在第一次注漿錨固體的強度達到5MPa后進行。預應力錨桿注漿材料采用 42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.5，漿體抗壓強度不低于20MPa，摻入適量膨脹劑。

基坑側壁噴射混凝土面層厚度一般為 100 mm，強度等級為C20，面層內設置Ф8@200單層雙向鋼筋網片。

深基坑降水是一項比較復雜、涉及面廣、影響范圍大的工作，也是系統性、周密性、科學性較強的工作，降水必須有嚴密的組織、合理的布井、精良的設備，才能達到預降水的目的。降水不當，將會直接影響地下水位的變化，從而對周邊的建筑物造成影響，必須根據工程的現場情況，按預定的控制速度和設計方案進行降水，方能保證周邊建筑物的安全。根據地勘報告中水文情況及地表水儲量，設計降水井數量和間距。在基坑外圍設置回灌井，在降水的同時進行水位觀測，在必要時進行回灌。在土方開挖前，應做好基坑降水工作，地下水位降至低于基坑底標高 1 m左右。

2 止水帷幕施工

1)樁位測設。

根據測量放線基準線和控制點，用水準儀進行場地抄平，以確定樁底和樁頂標高，用全站儀放出定位樁位，將每個樁點編號。

2)高壓旋噴樁施工工藝。

就位:樁機就位，樁尖對準擬成樁中心，校正下機身水平，使鉆桿垂直地面。

鉆進:啟動鉆機使雙冀旋轉鉆頭回轉鉆進，待攪拌頭轉速正常后，方可使鉆桿沿導向架邊下沉邊攪拌，下沉速度可通過檔位調控，工作電流不應大于額定值，鉆至樁底標高位置停止鉆進。

拌制漿液:深層攪拌機預攪下沉同時，后臺拌制水泥漿液，待壓漿前將漿液放入集料斗中。選用水泥標號 32.5級礦渣硅酸水泥拌制漿液，水灰比控制在0.6，按照設計要求每米深層攪拌樁水泥用量不少于60 kg。

噴漿攪拌提升:下沉到達設計深度后，開啟灰漿泵，通過管路送漿至攪拌頭出漿口，出漿后啟動攪拌樁機及拉緊鏈條裝置，按設計確定的提升速度(0.50m/min～0.8m/min)邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使漿液和土體充分拌和。

重復攪拌下沉:攪拌鉆頭提升至樁頂以上500mm高后，關閉灰漿泵，重復攪拌下沉至設計深度，下沉速度按設計要求進行。

噴漿重復攪拌提升:下沉到達設計深度后，噴漿重復攪拌提升，一直提升至地面，成孔結束。

3)鋼筋混凝土灌注樁施工工藝。

埋設護筒:采用4mm～8mm鋼板制作成高1.5m～3m的護筒，護筒頂部開設溢漿口。根據已確定的樁位，將護筒放入坑底整平后的預挖坑內，換粘土分層夯填。

鉆機就位:鉆機就位必須保持平整，鉆頭在護筒中心位置。

成孔、注漿:鉆進過程中必須保證泥漿供給，使孔內漿液面穩定。

清孔、排渣:成孔后，安放導管并連接泥漿泵，循環泥漿清孔。清孔后，孔內排出的泥漿，用手觸摸無顆粒感，含砂量不大于 4%，沉渣厚度不大于150mm。

制作、吊放鋼筋籠:提前制作好鋼筋籠，對稱或間隔 120°綁扎砂漿墊塊，吊放時應對準孔位，采用對稱吊筋，吊直扶穩，緩慢下沉，放到設計位置時立即固定。

安放混凝土導管:導管連接豎直，接頭加橡膠密封圈，下端高出孔底沉渣面300mm～500mm。

澆筑混凝土:澆筑混凝土應連續施工，邊澆筑邊拔導管，并隨時掌握導管埋入深度，混凝土澆筑到樁頂時，及時拔出導管，使混凝土標高大于設計標高 500 mm～700mm。混凝土澆筑完畢后，拔出護筒，用素土填埋樁坑。

3 土釘(預應力錨桿)支護施工

1)土釘支護施工。邊坡開挖:采用挖掘機挖土，預留 200mm～300mm人工修坡，開挖深度在土釘孔位下500mm，預留工作面寬度保證 12m以上，以確保土釘成孔的工作面。土方開挖應嚴格按照設計規定的分層分段的開挖，按作業順序施工。

邊坡修整:采用人工清理，并確保噴射混凝土面層的平整。

定位放線:按照設計圖紙由測量人員準確的測量，用鐵釬挖個淺孔定出土釘的位置。

成孔:土釘鉆孔采用人工洛陽鏟到設計深度(土釘直徑不應小于設計直徑)，鉆孔完成后進行清孔檢查，對于鉆孔中出現局部滲水塌孔或掉落松散土時，應立即壓漿處理，并及時安置預先加工好的土釘主筋，并注漿。若在施工過程中人工成孔困難，可采用螺旋鉆機或錨桿鉆機機械成孔，對人工和機械均無法成孔的區段，考慮采用擊入式鋼管土釘，間距可適當加密，以保證達到設計要求。土釘主筋拉桿制作及安放:主筋不應小于設計長度，主筋搭接采用單面搭接焊，焊縫高度和長度應符合規范要求。主筋拉桿每間隔 2.0 m設置一組定位器，以防止土釘主筋偏離土釘中心，將注漿管捆扎于土釘上。注漿管應距離鉆孔底 500mm。

掛網及焊接鋼筋:鋼筋網片用插入土中的鋼筋固定，與坡面間隙30mm～40mm，不應小于30mm，搭接時上下左右一根一根搭接綁扎，搭接長度不應小于300mm。鋼筋網片借助拉結筋與土釘主筋拉桿外端的彎鉤焊接成一個整體。

噴射混凝土:噴射混凝土的強度不低于C 20，噴射作業分片分段進行，順序自下而上。根據工作時間、施工部位和地質情況若需外加速凝劑時，速凝劑的摻量為水泥重量的 3%左右。

養護:應根據施工期間的氣溫，具體養護由現場技術人員確定。采用灑水養護或保溫養護。

2)預應力錨桿支護施工。孔位校正:錨桿成孔鉆機就位后，要按設計要求校正孔位偏差。垂直偏差 ±100 mm，水平偏差±100mm，角度偏差不宜大于 3%。孔深誤差不得大于設計深度的±200mm。

成孔:啟動電機，緩慢鉆進，并根據地質條件控制鉆進速度。每節鉆桿鉆進后在接鉆桿前應清理好孔內余土。鉆進過程隨時注意速度壓力及鉆桿的平直。鉆進距設計要求深度 200mm時，應在原位繼續鉆進，確保孔內無殘留余土，拔出鉆桿后，用塑料管測量鉆孔深度等，并做好記錄。

預應力錨桿制作:a.預應力錨桿材料為3φ12.7 1860級鋼絞線，并用砂輪切割機斷料。b.自由段采用薄膜紙包裹或用 φ15膠管套住，使之與錨桿固結體分離。c.預應力錨桿長度應比設計孔深長1.0m，以留作張拉時安裝千斤頂。d.錨固段架線環與緊箍環按每隔1.5m～2.0m間距設置;緊箍環用16號鉛絲繞制，以保證預應力錨桿順直。

預應力錨桿安裝:下預應力錨桿前，先將第一次注漿管和第二次注漿管穿過對中支架中間，放置在預應力錨桿中間，以利拔出第一次注漿管，錨固段位置按間距 1 000mm對眼布置出漿孔，并用膠帶封好，以防第一次注漿過程中水泥漿進入管內。注漿管管頭離預應力錨桿頭部約 500 mm，并用鐵絲將管頭部彎折 180°綁扎，以防下預應力錨桿時管內出現負壓而堵塞注漿管。

注漿:預應力錨桿為二次注漿。第一次注漿:a.第一次錨桿注漿材料為水泥漿，水灰比為0.4～0.5，水泥選用42.5普通硅酸鹽水泥。b.漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，并在初凝前注漿完畢。c.注漿壓力為0.5MPa～1.5MPa，當漿液滿出孔口后，緩慢地將注漿管拉出孔外，隨即向孔內進行補漿。第二次注漿:a.第一次注漿結束后3 d～5 d，進行第二次高壓注漿。b.第二次注漿體采用水灰比為 0.4～0.6的純水泥漿，漿液的攪拌嚴格按配合比進行且要求攪拌均勻，并經過篩選后方可泵送，灌注要連續，不得中斷。注漿壓力為2.5MPa～5MPa。

4 結語

在施工過程中，通過計算建筑工程地下水位和水壓，合理設計止水帷幕的有效高度和基底深度，并通過采用土釘和預應力錨桿支護施工，將支護工程與止水帷幕工程統一在一起，既增強了止水帷幕的密閉性，又提高了支護的牢固性，較好的保證了工程施工質量，有效控制了降水范圍，并通過合理設置回灌井，盡可能減少對建筑物周圍地下水的影響。針對基坑側壁受力不同和土質情況，上部采用土釘支護，下部采用預應力錨桿(套管跟進成孔法)的施工方法，使工程投入做到更加經濟合理，達到支護安全可靠的目標。

[1] 周鳳英.攪拌樁擋水帷幕在治理深基坑流沙中的應用[J].山西建筑，2009，35(15):77-78.