水泥土樁內植入微型鋼管樁基坑支護施工技術研究

朱偉人 朱偉榮

摘要：為克服傳統基坑支護施工主要缺陷，研發了水泥土樁內植入微型鋼管樁的設計方法，總結實體工程施工實踐形成水泥土-微型鋼管復合樁基坑支護施工技術。工程實踐分析表明：利用水泥土-微型鋼管復合樁工藝、微型鋼管樁預備鉆孔與沖擊壓入或振動并用的施工工藝和微型鋼管樁管內高壓注漿施工工藝這三項技術，可在狹小的場地進行基坑支護施工，顯著地縮短施工周期，減小基坑沉降深度；該施工工藝具有技術先進、有利環保和效益顯著等突出優點，具有良好應用前景和示范意義。

關鍵詞：微型鋼管復合樁；水泥土樁；高壓注漿；基坑支護；施工技術

進入21世紀，中國的經濟建設高速發展，城市化進程越來越快，用于房屋建筑工程建設的土地資源越來越珍貴，在有限的可利用土地資源的情況下，人們對地下空間的利用越來越重視，在密集的建筑群中建造房屋建筑的深基坑工程，由于場地狹窄等條件限制，施工技術難度越來越大。傳統的基坑支護施工工藝已不能滿足狹窄場地的基坑支護施工。水泥土樁內植入微型鋼管樁作為基坑支護的施工方法極大地促進了這一問題的解決。

水泥土樁內植入微型鋼管樁基坑支護，支護主體主要由水泥漿、微型鋼管組成。微型鋼管樁上常設置冠梁或連梁，將樁連接，設置錨桿或預應力錨桿。該圍護結構以薄層的水泥土墻結合鋼管注漿等超前支護措施來解決土體的自立性、隔水性問題，以一定的插入深度解決坑底隆起、管涌和滲流等問題。它具有樁身承載力高、耐錘擊、接樁牢、樁徑小、體積小、重量輕、穿透能力強等特點，為形成的復合支護結構提供了良好的性能。

1工藝原理

該工藝的主要特點在于把微型鋼管樁植入水泥土樁內。水泥土樁內的微型鋼管樁是關鍵的受力構件，承擔土壓力。微型鋼管樁作為超前支護，在聯合體系中約束樁體周圍土體的變形。當土體開挖時，作為護坡樁，它起到預裂和承受土壓力的作用，從而具有良好的基坑支護作用。水泥土-微型鋼管復合樁作為支護樁時，水泥土樁、微型鋼管樁與周圍土體三者共同承受受力荷載。當對微型鋼管樁進行灌漿時，灌入地基中的水泥漿或混凝土會在樁周出現樁身摩阻力，讓樁具有抗壓和抗拉力，以備承載所需。支護結構上產生的應力是在水泥樁、微型鋼管樁和土體這三部分一起承擔。

水泥土樁內植入微型鋼管樁這一施工有兩個優點，其一是施工速度快，其二是在地基中的埋深不受地下障礙物的限制。但是一旦微型鋼管樁的埋深過大，工程量會增加，反之埋深不足，工程會失敗。所以，微型鋼管樁的錨固深度必須合理，以樁錨固段傳遞到滑面下地層的側向壓應力小于地層的容許測向抗壓強度為最佳。在實際工程中，因為微型鋼管樁樁徑介于70-300mm，直徑小，所以在基坑設計時常設置多道鋼管樁。在本文所依托的實際工程中。水泥土樁內植入的微型鋼管樁是前后兩排的，其結構形式與排樁有相似之處，加固機理也相同。樁位平面布置圖和微型鋼管樁詳圖見圖1。

圖1水泥土樁內植入微型鋼管樁詳圖

2施工工藝

圖2所示為水泥土樁內植入微型鋼管樁基坑支護施工工藝流程。施工過程質量控制執行相關的工程技術規范。相關施工關鍵技術及其操作要點詳述如下：

圖2施工工藝流程圖

2.1施工準備

開工前安排好相關的機械、人員，組織施工管理人員熟悉基坑支護設計圖紙、微型鋼管樁施工方案，做好書面安全、技術交底。清理平整場地，作業范圍內的建筑垃圾、石塊、老基礎予以清除。同時準備施工用鋼管、砂、石、水泥、電焊條等材料，所有材料進場必須復驗，合格后報監理審批，經過監理批準的材料才能使用。

2.2水泥攪拌樁施工

2.2.1放樣與就位：施工時根據設計樁位，用全站儀在基礎斷面內每10m放樣每排的中間樁和坡腳樁，作為其它樁的定位控制樁；再用吊車懸吊深層攪拌樁到達指定樁位。當地面起伏不平時，應使起吊設備保持水平。

2.2.2預攪下沉：施工過程中采用經緯儀或全站儀檢查機械垂直度及偏差，及時修正。待深層攪拌機的冷卻水循環正常后，啟動電動機，將起重機鋼絲繩放松，使攪拌機沿導向架邊攪拌、邊切土下沉。

2.2.3制備水泥漿：等深層攪拌機下沉到特定深度后，即開始按確定的配合比拌制水泥漿，在壓漿前把水泥漿倒入集料斗中。

2.2.4噴漿攪拌提升：深層攪拌機沉入到設計深度后，開啟灰漿泵把水泥漿壓入地基中，而且邊噴漿、邊旋轉攪拌鉆頭。提升深層攪拌機時要嚴格按照設計確定的提升速度。

2.2.5重復攪拌下沉和提升：再次將攪拌機邊旋轉邊沉入土中，到設計加固深度后再將攪拌機提升出地面為使軟土和水泥漿攪拌均勻。

2.2.6清洗：把合適的清水注入集料斗中，開啟灰漿泵，洗滌所有管路中殘余的水泥漿，直至基本干凈，并清洗干凈粘附在攪拌頭上的軟土。

2.2.7移位：重復上述步驟，進行下一根樁的施工。攪拌樁搭接包含樁間搭接和接樁搭接。樁間搭接是構成整體支護的各個樁體在不同方向的徑向連結；接樁搭接是施工中由于故障中斷制樁，對樁體本身的連接。[3]接樁要求：上次制樁完畢到下次施工的最大間隔時間為：砂層8 小時，砂土層12 小時，粘土層24 小時。

2.3微型鋼管樁施工

2.3.1標定樁位：在鉆機鉆孔前，首先定好樁位，使導向管的垂直度和裝置的平整度可以得到保證，并且可以確保鋼管樁的可靠度。樁位的偏差必須小于等于50mm。

2.3.2成孔：一般采用鉆機成孔，微型鋼管樁的直徑要小于成孔尺寸，不需要采用懸浮泥漿做鉆進護壁。本文工程使用的是外直徑為 146mm，壁厚為 8mm，所以鉆的孔徑為 200mm，有利于下放鋼管樁。

2.3.3放置鋼管：鋼管由樁的設計直徑和壁厚決定，在鋼管壁適量打孔可以保證注漿液向周圍的土體擴散，同時可以讓漿液和土體結合成一體。

2.3.4注漿：一般采用水灰比0.45的純水泥漿作為注漿液，注漿壓力一般為2-3MPa，通常采用 32.5R 普通硅酸鹽水泥。注漿方式一般有兩種：直接注漿和壓力注漿。灌注水泥漿時，漿體從鋼管底部的出漿孔和上部圓形溢漿孔溢出，在鋼管與鉆孔壁之間形成水泥漿固結體。

2.3.5冠梁施工：冠梁施工時必須鑿除樁頂的浮漿等。鋼筋混凝土冠梁板面層的鋼筋點與鋼管樁焊接在一起，然后澆筑混凝土，其混凝土一般采用強度等級為 C20。

3工程應用

某工程，建筑面積約3萬m2，為5-6層的多層框架結構。在工程基礎施工時，需要進行基坑支護保證基礎施工的正常進行。基坑開挖支護深度約為6m。

為解決因為施工場地狹窄無法進行鉆孔灌注樁施工的難題，上該實體工程采用水泥土樁內植入微型鋼管樁新技術進行基坑支護施工?，F場監測表明：工程竣工以來，基坑位移符合設計要求。

4結語

依據工程實踐總結認為，水泥土樁內植入微型鋼管樁基坑支護施工有在狹窄環境下作業的優點，相關施工工藝或工法具有以下特點：

4.1技術先進。相較于傳統鉆孔灌注樁基坑支護施工，該工法采用水泥土-微型鋼管樁，發揮其小徑高強的特點，可以在狹窄的施工環境下作業，解決了施工場地不足的問題。

4.2有利環保。微型鋼管樁進行鉆機成孔，不需要采用懸浮泥漿做鉆進護壁。其速度快、費用低、成樁質量高，可以減少噪音產生的危害，有利于生態與環境保護。

4.3效益顯著?？捎行p少基坑過了沉降和不均勻沉降，施工周期短，工程沉降量小、穩定性好，而且對環境無污染，產生顯著經濟、社會效益。

該施工方法可有效解決施工場地不足的難題，可以在狹窄的條件下進行基坑支護施工，為形成的復合支護提供了良好的性能，同時該工法綠色環保無污染，經濟效益和社會效益較高，具有較為廣闊的工程應用前景。

參考文獻

[1] 單穎濤.水泥土樁內設置微型鋼管樁的支護型式試驗研究[D].青島:青島理工大學,2010:25-27.

[2] 陳小軍,黃萬剛.攪拌樁聯合插塑板復合加固軟土地基施工工法[J].中國鐵路,2009(4):32-33.

[3] 邱詩文.水泥土超前鋼管樁、噴錨混凝土結合支護在深基坑中的應用[J].廣東建材,2008(1):77-80.

[4] 郝花容.樁-錨復合支護結構施工技術在建筑深基坑工程中的應用[J].四川建材,2010,36(1):157-159.

[5] 徐滬.樁-錨復合支護技術在深基坑工程中的應用[J].中外建筑,2008(8):199-201.

基金項目：浙江省科技廳公益性技術應用研究計劃項目（編號：2012C23039）。

作者簡介：朱偉人，男，浙江仙居人，工程師，主要從事道路工程設計、施工與管理工作。