南寧市公安局新址綜合技術(shù)樓基坑工程水泥攪拌樁—錨桿復(fù)合支護(hù)施工技術(shù)

摘要：由于水泥攪拌樁構(gòu)成的重力式擋墻布置方式靈活，基坑內(nèi)無需設(shè)置內(nèi)支撐，施工過程中無振動(dòng)、無噪音、無污染，同時(shí)攪拌樁具有止水功能，這些優(yōu)點(diǎn)使得該支護(hù)形式在基坑工程中得到廣泛應(yīng)用。但由于水泥攪拌樁自身抗拉、抗剪強(qiáng)度很低，當(dāng)基坑開挖深度較大時(shí)擋墻寬度明顯增大，造價(jià)和擋墻側(cè)向變形也隨之增長，其應(yīng)用范圍受到一定限制。為此，本文筆者結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了水泥攪拌樁- 錨桿及噴錨復(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)，并對施工監(jiān)測及效果進(jìn)行了評價(jià)。

關(guān)鍵詞：建筑基坑；水泥攪拌樁；錨桿；噴錨；監(jiān)測

1工程概況

南寧市公安局新址綜合技術(shù)樓位于南寧市大學(xué)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(jié)構(gòu)，主樓為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高78.4m。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場區(qū)地形平坦，場地土、巖層分別為填土、粘土層、圓礫層和強(qiáng)風(fēng)化泥巖，具體見表1。

表1 土層地質(zhì)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(diǎn)分析及支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 施工難點(diǎn)分析

本工程場地狹窄，三側(cè)有建筑物，其中東側(cè)為天然地基3～4 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。

圖1基坑總平面圖

由于地下水位較高，且土質(zhì)相對較差，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，故采用深層水泥攪拌樁+ 錨桿噴錨復(fù)合支護(hù)技術(shù)。

錨桿支護(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，錨桿采用鋼花管。錨固支護(hù)結(jié)構(gòu)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(gòu)成孔前倒刺及保護(hù)塊，然后采用沖擊錘或土釘將錨桿按設(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。

2.2 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.2.1 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。

深層水泥攪拌樁施工設(shè)計(jì)：

⑴攪拌樁采用一排600@400mm，用32.5R 普通硅酸鹽早強(qiáng)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(jìn)入穩(wěn)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(zhì)量，相鄰樁施工的間隔時(shí)間不應(yīng)超過24h；

⑸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10 分鐘，制備好的水泥漿停置時(shí)間不得超過2 小時(shí)；

⑹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30 秒；

2.2.2 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)

⑴根據(jù)場地巖土工程勘察報(bào)告，其土層物理力學(xué)指標(biāo)見表2。

表2

⑵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)采用錨桿錨固支護(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900；各區(qū)域的放坡參數(shù)的選取見表3。

表3

⑶A 區(qū)、B 區(qū)支護(hù)剖面共設(shè)計(jì)四排錨桿，其設(shè)計(jì)參數(shù)選取見表4，設(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3。

表4

A區(qū)支護(hù)剖面圖 B區(qū)支護(hù)剖面圖

C區(qū)支護(hù)剖面圖

圖3A、B、C區(qū)支護(hù)剖面圖

具體設(shè)計(jì)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(dá)到0.6～0.8MPa，漿注滿后穩(wěn)壓3～5 分鐘，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；

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(wǎng)噴射混凝土，鋼筋網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)度等級為C20；

⑷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；

⑸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，并對該層進(jìn)行噴錨支護(hù)，噴錨工作完成后，及時(shí)對基坑底部排水溝、集水井的施工。

3、基坑復(fù)合支護(hù)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(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；深層水泥攪拌樁施工技術(shù)措施如下：

⑵量要求：根據(jù)樁位軸線點(diǎn)及控制點(diǎn)，準(zhǔn)確測放樁位，偏差≤50mm；

⑵樁機(jī)對中：施工時(shí)鉆頭嚴(yán)格對準(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；

⑶漿液配制：嚴(yán)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(jìn)行計(jì)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(dāng)其直徑<560mm 時(shí)應(yīng)及時(shí)更換或補(bǔ)焊；

⑸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；

⑹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、不同批次的水泥不得同時(shí)使用。

3.2 錨桿支護(hù)施工

邊坡支護(hù)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(wǎng)、焊接加強(qiáng)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(cè)）焊接鋼筋或角鋼塊，構(gòu)成孔前倒刺及保護(hù)塊，見圖3。

圖3錨桿結(jié)構(gòu)大樣

⑵打釘：采用沖擊錘或土釘機(jī)將鋼管按設(shè)計(jì)角度及位置對正，將錨桿擊打入土中到設(shè)計(jì)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(qiáng)劑，灌漿壓力達(dá)到0.6MPa～0.8MPa 壓力，并穩(wěn)壓3～5 分鐘時(shí)間，即可停止注漿。

3.2.2 噴錨支護(hù)施工工藝

⑴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；

⑵擊打鋼花管；

⑶綁扎鋼筋網(wǎng)，預(yù)留搭接筋（上、下層網(wǎng)筋瘩接長度為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；

⑷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。

⑸上層噴錨完成3 天后，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。

⑹噴錨完成后7 天內(nèi)應(yīng)對噴錨面混凝土進(jìn)行保養(yǎng)。

4、結(jié)語

本基坑支護(hù)工程在確定采用深層水泥攪拌樁結(jié)合錨桿噴錨支護(hù)的方法前，曾嘗試論證其它支護(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45 天，期間與土方開挖交叉進(jìn)行，工期短，為施工爭取了時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

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