高壓旋噴加筋水泥土樁錨技術在某深基坑中的應用

謝劍保

廈門圣德信工程管理有限公司（361000）

高壓旋噴加筋水泥土樁錨技術在某深基坑中的應用

謝劍保

廈門圣德信工程管理有限公司（361000）

介紹了高壓旋噴加筋水泥土錨樁技術的特點和優點，主要針對某工程錨索施工過程中的關鍵技術處理進行了闡述。

高壓旋噴加筋水泥土樁錨；基坑支護；工藝流程；質量控制；綜合效益

0 前言

隨著我國城市化進程的高速發展，城市基礎設施建設項目的規模越來越大，各種大型公用設施結構的深基坑施工工程越來越多,基坑壁同周圍既有建筑物（道路）的間距也越來越小，如何在施工過程中保證基坑穩定、既有建筑物（道路）以及擬建建筑物的結構和操作人員的安全，成為工程的關鍵。

加筋水泥土樁錨支護是一種有效的土體支護與加固新技術,其特點是鉆孔、注漿、攪拌和加筋一次完成。其適用于砂土、黏性土、粉土、雜填土、淤泥等土層中的基坑支護和土體加固。通過高壓旋噴形成的大直徑水泥土樁體，首先可對松散軟土的力學性能作出改善，使軟土改變成具有較高強度的水泥土體，有效提高土體的黏聚力、內摩擦角值和抗滲能力；其次，大直徑且變徑的水泥土樁體，因與土層接觸面積較大,樁體與土層之間產生較大摩阻力,可確保支護結構錨固力達到設計要求，并對錨筋施加預應力以后，借助變徑的水泥土樁體，使軟土的流變變形處于收斂狀態，對被加固土體的變形產生有效約束作用。

高壓旋噴加筋水泥土樁錨加固與支護有如下優點:1）施工作業所需空間不大，適用于各種地形和場地；2）由旋噴攪拌加筋樁代替內支撐，使基坑內空曠，改善施工作業條件；3）高壓旋噴加筋樁的錨拉力可通過張拉試驗確定，每根錨筋體通過張拉鎖定來檢驗其旋噴加筋樁的作用效果，因此可保證施工質量和加固結構的安全度；4）通過施加預拉力,有效控制支護結構的側向位移；5）施工形成的擴大徑樁頭能有效增大抗拔力。

1 工程概況

本工程位于某市主要交通要道的西側，包括一棟12層的主樓及3層的裙房，設1層整體地下室，為框架剪力墻結構。本工程基坑側壁安全等級為二級，重要性系數為1.05，基坑周長231m、面積約3 372m2。建筑±0.00相當于黃海高程+6.45m，場地標高為黃海高程約為+5.45m；冠梁頂標高為-2.2m，板底標高為-5.95m，承臺底標高為-6.80m，基坑開挖深度為4.95～5.80m。

在本場地范圍內，主要土層為:①-1雜填土、①-2素填土和塊石素填土、②-1淤泥質土、②-2中砂、③-1粉質黏土、③-2細砂、④殘積砂質黏性土、⑤-1全風化花崗巖、⑥-1a砂爍狀強風化花崗巖、⑥-2a碎塊狀強風化花崗巖、⑦-1中風化花崗巖。根據地勘報告,場地及周邊無全新活動斷裂帶穿過，場區屬穩定性較好地塊。未見采空區、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、塌陷、地裂縫等不良地質現象。地基中除揭露有淤泥質土軟土，在殘積土和風化基巖層中有揭露少量硬夾層和孤石外,未發現古河道、溝浜、地下管線、暗埋人防洞穴及墓穴等其他不利埋藏物。

2 基坑支護方案的選擇

根據本工程基坑支護東側緊鄰主要交通要道（道路距紅線僅為3.5m）,對基坑支護結構有較高的要求，允許變形較小，綜合考慮開挖深度、巖土壓力、道路荷載等各種因素的影響，且經過多方案比較后,決定東側基坑采用高壓旋噴加筋水泥土樁錨、灌注樁及水泥攪拌樁止水帷幕組合成一種特有的支護形式，進行基坑圍護施工。

2.1 基坑支護的設計

采用直徑900mm間距1.4m的沖孔灌注樁懸臂支護，樁長18.1m，嵌固深度不少于13.50m。樁頂冠梁（冠梁尺寸為1.1m×0.6m）處設置一道加筋水泥土錨樁，長29.0m@1.4m，錨固段長18.0m，自由段長11m；預加拉力100 kN，設計抗拔力260 kN。后半段采用擴大頭旋噴樁擴大頭段Φ500mm，長18.0m。采用3排Φ500@400的水泥攪拌樁在被動區加固，寬度1.3m、長度9.5m。

圖1

3 錨索的施工工藝及操作要點

3.1 施工工藝流程

圖2 施工工藝流程

3.2 施工示意圖

圖3 施工示意圖

3.3 操作要點

3.3.1 測量放線

根據提供的坐標基準點，按照設計圖建筑地下室外邊線放2m的原則進行放樣定位及高程引測工作，并做好永久及臨時標志。測量人員施工前根據設計圖紙將鉆孔的孔位在圍護樁上拉線做記號，并予以編號。

3.3.2 開挖溝槽

由于原地面標高約有0.5m的高差，為便于高壓旋噴樁機施工，現場統一開挖施工溝槽降至-3.5m。溝槽開挖后，基坑上部設置截水溝，溝槽內采取設置排水溝措施，避免地面水、泥漿隨意排放影響施工。

3.3.3 樁機定位

1）由于鉆機安裝定位質量不僅影響成樁質量，同時還影響施工速度和人員安全。因此，鉆機安裝定位應按照“正、平、穩、固”的要求，確保鉆機受力后不搖擺、不移位。

2）鉆機定位后，采用鉆機自帶羅盤校核鉆孔開孔角度，使開孔角度誤差不超過±1°，開孔處的平面位置（水平和垂直向）誤差為±50mm。

3.3.4 水泥漿液配比

1）高壓旋噴樁采用42.5R級普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比1∶0.8。

2）水泥漿應攪拌均勻，隨拌隨用，一次拌和的水泥漿應在初凝前注漿完畢。

3.3.5 鉆進成孔及注漿

1）高壓旋噴加筋水泥土樁采用專用鉆機成孔，鉆頭采用魚雷式鉆頭、承壓板及攪拌葉片，鉆桿為中空鉆桿，鉆進過程中，通過鉆桿的中空通道邊鉆進邊攪拌注漿；每攪拌完一次及時檢查葉片磨損情況，及時更換損壞的葉片。

2）提速不超過15 cm/min，轉速不低于20轉/min，漿液流量不小于50 L/min。錨樁采用二次復噴，樁體每延米水泥用量為200～220 kg；擴大頭采用四次復噴,擴大頭每延米水泥用量為300～350 kg，以確保擴大頭的直徑。

3）成樁旋噴注漿壓力為25～30mPa，樁徑擴大端旋噴注漿壓力為30～35mPa，特殊情況按如下原則調整:新填土中錨樁噴射壓力為5～10mPa，淤泥等黏土中噴射壓力為15～20mPa。鉆桿退至孔口3m范圍內應減壓至5mPa以下。每一樁錨體的注漿量均大于理論計算量。

4）鉆進過程中，樁錨體直徑、長度允許偏差±50mm，相鄰樁入射角錯開5°。

3.3.6 錨筋制作

1）錨筋采用3根Φ15.2預應力鋼絞線制作而成，其強度級別為1 860mPa，所用鋼絞線在制作之前應有出廠合格證等質保材料，并送檢合格后方可使用。

2）錨筋長度按設計樁長+冠梁厚度，并考慮冠梁外預留長度，樁外外留長度不應小于700mm，以便張拉。

3）在與混凝土冠梁結合段，采用鋼絞線套PVC管的方法施工，在施工澆搗冠梁前應先綁扎好套在鋼絞線上的PVC管。

3.3.7 錨筋安放

1）鉆進至設計深度后，依次退出并拆卸鉆桿。鉆桿拆卸完畢后，通過鉆機將制作好的錨筋插放至旋噴攪拌樁體內。

2）插入前，應確保錨筋位于攪拌樁中心點，插入過程中，應嚴格按照鉆進角度緩慢、均衡地插入錨筋體，確保錨筋不發生扭曲。

3）通過鉆桿的中空通道,邊鉆進邊攪拌注漿，鉆進同時將鋼絞線及錨頭結構件帶入設計深度。加筋樁內插鋼絞線，應進入旋噴樁底。

3.3.8 預應力基座制作與安裝

1）本工程采用支護樁鋼筋混凝土冠梁作為預應力基座。

2）預應力基座是錨筋體張拉時的直接受力構件，所以預應力基座受力面應平整可靠，且與錨筋體軸線方向垂直。

3.3.9 錨筋張拉與鎖定

1）錨筋張拉鎖定應在高壓旋噴加筋水泥土樁施工結束且達到設計強度1mpa后進行。

2）根據設計要求采用250mm×250mm×20mm錨墊板，用千斤頂配合OVM15-3(2)錨具鎖定于冠梁上；張拉時，應事前檢查油泵及各閥門的工作情況、油管暢通情況，以免張拉時油泵工作不正常而造成張拉失敗。

3）錨筋張拉應按隔樁張拉順序進行。張拉時，應考慮臨近錨筋之間的相互影響。

4）錨筋張拉要分級逐步施加荷載，不可一下加至鎖定荷載。正式張拉前先用20%鎖定荷載(Φ500加筋樁按每根鋼絞線18 kN）預張拉一次,再以50% (Φ500加筋樁45 kN)、100%的鎖定荷載(Φ500加筋樁90 kN)分級張拉，然后超張拉至110%鎖定荷載(Φ500加筋樁99 kN)，在超張拉荷載下保持5min，觀測錨頭無位移現象后再按鎖定荷載鎖定。

4 質量控制要點及關鍵技術處理

1）注漿壓力與提升速度應相配合，以確保額定漿量在樁身長度范圍內均為分布；注漿作業開始和中途停止較長時間，再作業時宜用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及注漿管口。

2）布置灰漿制備系統應使灰漿的水平泵送距離不大于50m，方可確保注漿壓力。

3）錨筋體制作前應除油污、除銹，嚴格按設計尺寸下料，長度誤差不大于50mm；錨筋體安放后不得隨意敲擊，不得懸掛重物。錨筋體插入鉆孔之前，應檢查筋體質量，確保錨筋體組裝滿足設計要求。

4）攪拌工藝在較硬地質中施工，應更換金剛鉆頭，確保順利引孔。

5）環境振動嚴重影響加筋水泥土樁錨支護效果，因此控制好樁錨傾斜角度，防止機械等外界因素對基坑近距離擾動，可有效防止基坑事故。

6）張拉前，應對張拉設備進行標定。高壓旋噴加勁水泥土樁樁體強度達到1mPa時，按規范及相關工藝要求進行張拉，以防止樁錨失效，并充分考慮鄰近攪拌加筋樁之間的相互影響。

7）注意地下、地上水對基坑側后土層的影響，可在冠梁邊設置截水溝，因為水通過滲透可以影響加筋水泥土錨體與土層之間的黏結力和基坑側后土壓力，從而影響支護結構安全。

5 結語

目前本工程基坑東側已開挖至承臺底，深度約6.8m。嚴格按照監測方案監測，在施工過程中，坡頂水平及豎向位移、深層土體水平位移、周邊道路沉降觀測的累計最大變化量及變化速率等指標均在設計允許變化的范圍內,基坑安全處于受控狀態。

同時采用該技術后，方便地下室土方開挖及施工，降低了成本，與采用鋼筋混凝土內支撐設計方案相比，約節省15%的造價，工期提前1個月左右，其經濟效益顯著。旋噴攪拌加筋樁系統在全國應用項目越來越多，在福建、廈門地區均有應用，工程實踐表明加筋水泥土樁錨支護技術具有較靈活的組合形式,特別是在松軟土層較厚等復雜場地條件下，加筋水泥土樁錨支護技術可以和已有傳統支護結構有效組合，從而達到理想的支護效果。

[1]JGJ 120-99,建筑基坑支護技術規程[S].中國建筑工業出版社.

[2]CECS 22:2005,巖土錨桿（索）技術規程[S].中國建設工程標準化協會標準.

[3]建筑施工手冊(第四版縮印本)[M].中國建筑工業出版社.

[4]CECS 147:2004,加筋水泥土樁錨支護技術規程[M].中國建設工程標準化協會標準.

[5]劉全林,等.加筋水泥土斜錨樁基坑維護結構的穩定性分析及其應用[J].