南寧市公安局新址綜合技術樓基坑工程水泥攪拌樁—錨桿復合支護施工技術

摘要：由于水泥攪拌樁構成的重力式擋墻布置方式靈活，基坑內無需設置內支撐，施工過程中無振動、無噪音、無污染，同時攪拌樁具有止水功能，這些優點使得該支護形式在基坑工程中得到廣泛應用。但由于水泥攪拌樁自身抗拉、抗剪強度很低，當基坑開挖深度較大時擋墻寬度明顯增大，造價和擋墻側向變形也隨之增長，其應用范圍受到一定限制。為此，本文筆者結合工程實例，詳細闡述了水泥攪拌樁- 錨桿及噴錨復合支護技術在建筑基坑工程中的設計與施工技術，并對施工監測及效果進行了評價。

關鍵詞：建筑基坑；水泥攪拌樁；錨桿；噴錨；監測

1工程概況

南寧市公安局新址綜合技術樓位于南寧市大學路66號。地上28層，建筑面積為44213.7m2，地下2層（局部1層），建筑面積為39974m2，總建筑面積為84187.7m2。建筑高度為99.6m。裙樓為框架結構，主樓為框架剪力墻結構。本工程±0.00相當于絕對標高78.4m。

根據巖土工程勘察報告，場區地形平坦，場地土、巖層分別為填土、粘土層、圓礫層和強風化泥巖，具體見表1。

表1 土層地質情況

場地地下水水位埋深約1.50m，地下含水量豐富，地下水主要是上層滯水、承壓水。

2、施工難點分析及支護方案設計

2.1 施工難點分析

本工程場地狹窄，三側有建筑物，其中東側為天然地基3～4 層的居民樓，西側為市政道路，北面為四層的臨建設施（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，施工時還必須確保鄰近建筑物、市政道路、市政管線的安全。

圖1基坑總平面圖

由于地下水位較高，且土質相對較差，降水止水措施、基坑支護的好壞成為工程施工的關鍵。施工期正好是南方的多雨季節，因此，基坑開挖的止水、土體邊坡的穩定是安全施工的保證，故采用深層水泥攪拌樁+ 錨桿噴錨復合支護技術。

錨桿支護是土釘墻支護結構的一種方法，它的基本原理是借助于加固材料在主動區（滑動區）所產生的拉力傳到阻抗區以增加滑動面上的垂直應力，進而提高土層的抗剪強度，且在滑動面上加固材料可借助于土層提供的被動土壓力，產生剪力和彎矩以抵抗主動區的滑動，達到穩定開挖面的目的，錨桿采用鋼花管。錨固支護結構由兩部分組成，即錨桿錨固和噴射鋼筋混凝土面層。錨桿采用一定管徑的鋼管，制作成濾管，入土端加工成樁尖狀，濾水孔對向，孔眼前端（造管尖端）焊接鋼筋或角鋼板，構成孔前倒刺及保護塊，然后采用沖擊錘或土釘將錨桿按設計角度及位置擊入土中再進行高壓注漿。坡面采用掛鋼筋網噴射混凝土，同時設置加強筋并與錨頭焊接，然后噴射第二層混凝土。

2.2 基坑支護方案設計

2.2.1 水泥攪拌樁圍護及止水

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，同時作為基坑的超前支護結構，增加邊坡的穩定性。

深層水泥攪拌樁施工設計：

⑴攪拌樁采用一排600@400mm，用32.5R 普通硅酸鹽早強水泥，水灰比為0.50～0.55，水泥滲入量為45kg/m，泥粉10kg/m，見圖2。

圖2深層水泥攪拌樁大樣

⑵攪拌樁采用四攪四噴的施工工藝，樁端控制深度約7.0m，樁端進入穩定的隔水層；

⑶攪拌樁樁位偏差不超過50mm，攪拌樁的垂直度偏差不超過1%；

⑷樁與樁之間必須保證其搭接質量，相鄰樁施工的間隔時間不應超過24h；

⑸使用攪拌漿機制漿時，每次投料后攪拌時間不得少于10 分鐘，制備好的水泥漿停置時間不得超過2 小時；

⑹鉆進噴漿攪拌至設計樁底標高，應原地噴漿攪拌30 秒；

2.2.2 錨桿支護設計

⑴根據場地巖土工程勘察報告，其土層物理力學指標見表2。

表2

⑵基坑四周根據放坡情況可分為三個區域：A、B、C區，其中A 區在基坑的東面，B 區在基坑的西、北面兩邊，長度占基坑支護的一半，C 區在基坑的南面；A、B 區采用土釘墻支護類型，C 區采用天然放坡攪拌樁止水。

根據建筑物地下室的結構設計，基坑支護采用錨桿錨固支護結構（土釘墻）類型，其基坑側壁重要性系數為1.0，基坑深度為5.5m，地下水位為-1.5m，墻面坡角900；各區域的放坡參數的選取見表3。

表3

⑶A 區、B 區支護剖面共設計四排錨桿，其設計參數選取見表4，設計見A 區支護剖面圖、B 區支護剖面圖及C 區支護剖面圖3。

表4

A區支護剖面圖 B區支護剖面圖

C區支護剖面圖

圖3A、B、C區支護剖面圖

具體設計要求：

⑴普通錨桿采用48 鋼花管作為錨桿，長度為6～9m，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，注漿壓力達到0.6～0.8MPa，漿注滿后穩壓3～5 分鐘，注漿孔附近的混凝土應具有抵抗注漿引起的壓力抗散作用；

⑵鋼筋焊接長度：單面10d，雙面5d；若采用搭接，搭接長度為40d；

⑶坡面采用掛鋼筋網噴射混凝土，鋼筋網絡采用6@200×200，骨架鋼筋采用216，沿錨桿位置布置。噴射混凝土總厚度100，強度等級為C20；

⑷錨固體強度均大于設計強度的70%，方可進行下一層的土方開挖；

⑸在上層鋼花管錨桿注漿完成一定時間后，再進行下一層的土方開挖，并對該層進行噴錨支護，噴錨工作完成后，及時對基坑底部排水溝、集水井的施工。

3、基坑復合支護施工工藝

3.1 深層水泥攪拌樁施工

工藝流程：測量定位→深層攪拌樁機就位→預攪下鉆→噴漿攪拌提升→重復攪拌下鉆→重復攪拌提升→至孔口→關閉攪拌機械→樁機就位；深層水泥攪拌樁施工技術措施如下：

⑵量要求：根據樁位軸線點及控制點，準確測放樁位，偏差≤50mm；

⑵樁機對中：施工時鉆頭嚴格對準樁位（誤差≤20mm）；調整樁機，保證起吊設備的平整度和導向架的垂直度（垂直度偏差不得超過1%） 樁位偏差不得大于50mm；

⑶漿液配制：嚴格按0.50～0.55 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 進行計算：0.28m3/m×1.6T/m3×10%≈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；

⑶頭檢查：每班開工前檢查鉆頭一次，當其直徑<560mm 時應及時更換或補焊；

⑸攪拌樁應采用“四攪四噴”工藝，即噴漿過程中按：“兩下兩上”的順序進行，下和升的速度符合施工設計要求；

⑹使用32.5R 普通硅酸鹽水泥，每批水泥應有合格證及材料性能試驗報告。不同牌號、不同批次的水泥不得同時使用。

3.2 錨桿支護施工

邊坡支護施工工藝流程：①人工修坡→②噴射混凝土→③擊入鋼花管→④高壓注漿→⑤掛網、焊接加強筋及錨固→⑥噴射混凝土；

3.2.1 錨桿施工

錨桿施工工藝如下：

⑴加工管材：采用48 鋼管，制作成濾管，入土端加工成樁尖狀，濾水孔對向間距500mm，孔眼前端（造管尖側）焊接鋼筋或角鋼塊，構成孔前倒刺及保護塊，見圖3。

圖3錨桿結構大樣

⑵打釘：采用沖擊錘或土釘機將鋼管按設計角度及位置對正，將錨桿擊打入土中到設計長度。

⑶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0.50～0.55 配制水泥漿液，漿體中摻入早強劑，灌漿壓力達到0.6MPa～0.8MPa 壓力，并穩壓3～5 分鐘時間，即可停止注漿。

3.2.2 噴錨支護施工工藝

⑴按設計要求開挖工作面，修邊坡；并根據土質情況分一次或二次噴射表層混凝土；

⑵擊打鋼花管；

⑶綁扎鋼筋網，預留搭接筋（上、下層網筋瘩接長度為300mm），鋼筋網絡誤差不得大于±20mm，焊接加強筋，且加強筋骨與鋼花管頭焊接；

⑷噴射細石混凝土至設計厚度，厚度控制可用錨桿頭或插入標樁進行，混凝土必須加入速凝劑。

⑸上層噴錨完成3 天后，可進行下一層開挖噴錨作業，按此循環，直到坑底標高。

⑹噴錨完成后7 天內應對噴錨面混凝土進行保養。

4、結語

本基坑支護工程在確定采用深層水泥攪拌樁結合錨桿噴錨支護的方法前，曾嘗試論證其它支護結構的方法，如深層水泥攪拌樁結合排樁支護的方法，方法對比可節約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，適當滲入水泥粉和水泥攪拌，止水效果好，降低成本。本基坑支護工程有效工期為45 天，期間與土方開挖交叉進行，工期短，為施工爭取了時間。

參考文獻

[1]《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）[S]；北京，中國建筑工業出版社，1999。

[2]《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）[S]；北京，中國建筑工業出版社，2002。

[3]《錨桿噴射混凝土支護技術規范》（GB50086-2001）；北京，中國建筑工業出版社，2001。