壓漿型鋼樁在基坑支護工程中的應用

陳斌 丁洪元 寧國立

（中冶集團武漢勘察研究院有限公司，湖北武漢 430080）

壓漿型鋼樁在基坑支護工程中的應用

陳斌 丁洪元 寧國立

（中冶集團武漢勘察研究院有限公司，湖北武漢 430080）

根據某車道基坑場地狹小、周邊環境復雜的特點，選用小型鉆機即可施工的壓漿型鋼樁對該基坑進行支護，并對壓漿型鋼樁的施工進行了闡述，為類似條件下的基坑支護設計提供一定的參考。

復雜環境條件，基坑支護，壓漿，型鋼樁

1 工程概況

某工程位于城市中心地帶，地皮價格可謂是寸土寸金，開發商為充分利用規劃用地，地下室的邊線離規劃用地紅線的最近距離大約為3 m～4 m，紅線外為待拆遷的2層～3層居民樓。該工程為了盡可能的給上部結構騰出施工空間及施工道路，前期僅對地下室的基坑進行了支護，待上部主體結構施工完成后才單獨對位于地下室以外的車道基坑進行支護。車道外墻軸線離3層居民樓外墻邊線的最近距離為2.40 m，支護區域開挖深度為2.00 m～3.50m。

2 場地巖土工程條件

根據勘察報告，場地地貌上屬長江Ⅲ級階地，與基坑支護有關的地層從上至下依次為:①雜填土（Qm），呈松散狀態;②粉質粘土（Qal4），呈可塑～硬塑狀態;③粘土（Qal+pl3），呈硬塑狀態。地下水主要為賦存于①層雜填土中的上層滯水，主要受大氣降水、生活用水等補給，其水位、水量隨季節而變化。地層的計算參數見表1。

表1 地層參數計算表

3 基坑支護設計

3.1 方案選擇

由車道外墻軸線離3層居民樓外墻邊線的最近距離為2.40 m，上部結構已封頂，車道基坑施工場地狹小，不便于大型機械的進場和施工;坑底為硬塑狀態的老粘土、坑壁主要為可塑～硬塑狀態的粉質粘土和硬塑狀態的老粘土;基坑開挖深度為2.00 m～3.50 m，結合該地區的基坑設計相關經驗并考慮施工可行性及經濟性的前提下，采用懸臂壓漿型鋼樁作為支護方式。

3.2 基本理論

考慮場地的平面布置及施工作業條件，地面超載按15 kPa考慮，居民樓樓層荷載按每層15 kPa考慮。基坑分段進行支護設計計算。土壓力采用朗肯土壓力，水土合算。

支護計算時，樁的入土深度根據等值梁法和樁端嵌固的土層性質綜合確定，采用彈性抗力法（桿件有限元法）計算樁身內力和樁的變形，其模型如圖1所示。

圖1 彈性抗力法計算模型

土抗力彈簧的水平反力系數可按下式計算:

式中:m——土的水平反力系數的比例系數，kN/m4，對多層土，按不同土層分別取值;

z——計算點距地面的深度，m;

ho——計算工況下的基坑開挖深度，m。

第i土層的水平向抗力系數隨深度變化的比例系數m（kN/m4）可按下列經驗公式計算:式中:φik——第i土層內摩擦角標準值，（°）;

cik——第i土層粘聚力標準值，kPa;

Δ——基坑底面處位移量，可取10 mm;

ξ——經驗系數，一般粘性土取1.0;老粘性土取1.8。

3.3 支護結構設計

支護樁采用28a工字鋼，樁排間距500 mm，樁長4.5 m～9.0 m?；又ёo計算采用《天漢軟件》ver2005.1中“樁錨2005”模塊，各段具體計算及設計參數見表2。樁頂鎖口梁按構造要求，采用2根28a工字鋼焊接組成。

表2 支護樁計算及設計參數

3.4 地下水處理設計

場地地下水為上層滯水，基坑開挖后，可對坑壁產生侵蝕和滲透破壞，應采取封堵和疏導措施，具體如下:

1）在坡頂設置截排水溝，過水斷面尺寸為300 mm×300 mm，采用紅磚砌筑;

2）在坑底設置若干集水坑進行明排，匯集上層滯水后，用水泵抽排至坑頂明渠;

3）對場內周圍地面進行硬化，設置50 mm厚C15混凝土。

4 基坑支護施工及監測要求

4.1 壓漿型鋼樁施工要求

壓漿型鋼樁樁排施工采取跳打法，其具體施工程序如下:

1）采用鉆機引孔成樁，成孔直徑350 mm，將工字鋼壓入孔內前按500 mm間距錯位打花眼;

2）工字鋼置入孔內后，應預埋高強注漿管（至工字鋼底部），充填粒徑20 mm～30 mm碎石，最后壓力注入水泥漿;

3）注漿應使漿液從孔內溢出較濃的帶有碎石的漿液為止，以確保鋼樁樁體與樁外土體能形成整體。

4.2 土方開挖要求

基坑開挖前，應做好坑頂周邊截排水的設施，對坡頂1 m～2 m范圍內的地面采用厚3 cm～5 cm的C15混凝土作硬化處理，防止地表雨水對坑壁浸潤沖蝕;基坑開挖中應做好坑內積水排放。

土方開挖必須和土釘掛網支護施工密切配合，減少無支護暴露時間，采取分層分段開挖，每層開挖深度應滿足施工要求，每日開挖長度應滿足當日支護作業能力，不得超挖。

基坑開挖后，地下室土建單位應盡早進場，作好下步土建施工的各項準備工作，減少基坑暴露時間。

4.3 基坑監測要求

本基坑雖然開挖深度不深，但由于離3層居民樓較近，基坑開挖過程中及土方開挖完成后應加強監測。

監測內容包括:

1）支護樁樁頂地面水平位移及沉降觀測;

2）居民樓的地面沉降觀測;

3）土體及支護樁深層水平位移觀測（測斜）。

監測頻率不得少于2 d一次。當暴雨階段或出現異常情況時應增加監測次數，監測結果（包括圖表）及時反饋給設計、監理等有關各方。

水平位移及沉降警報值:總變形為20 mm，或連續2 d～3 d以上變形速率達到5 mm/d。

5 結語

1）基坑支護設計是一項理論與實際聯系緊密的工作，既要考慮支護的安全性、經濟性，又要考慮現場實際的施工可行性。2）采用壓漿型鋼樁進行基坑支護，具有施工占地空間小、對周邊環境影響較小等優點。

［1］DB 42/159-2004，基坑工程技術規程［S］.

［2］JGJ 120-99，建筑基坑支護技術規程［S］.

［3］劉建航，侯學淵.基坑工程手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1997.

The application ofm ud-jacking shape steel piles in foundation pit supporting engineering

CHEN Bin DING Hong-yuan NING Guo-li

（Wuhan Survey Research Institute Limited Company，China Metallurgical Group，Wuhan 430080，China）

According to the foundation pit of a driveway with the characteristics of a narrow site and complex surrounding environment，choosing mud-jacking shape steel pile which can be constructed by small drill to support the foundation pit，and then illustrating the construction ofmudjacking shape steel pile，which can provide certain reference for the foundation pit supporting design under similar conditions.

complex environment condition，retaining and protecting for foundation pit，mud-jacking，shape steel pile

TU463

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.137

1009-6825（2012）18-0090-02

2012-03-13

陳斌（1984-），男，助理工程師