鋼花管注漿在基坑開挖中的應(yīng)用

王偉

摘要：鋼花管注漿兼有注漿和加筋兩種加固技術(shù)，從而提高了土體的抗?jié)B性和抗剪性，鋼花管樁兩排布置，樁頂用圍檁連接起來，形成一個空間骨架體系，注漿后的鋼花管體系和樁間土體作為一個整體結(jié)構(gòu)進行工作，具有類似擋土墻的作用。本文以重慶東環(huán)項目文家寨特大橋連續(xù)梁主墩11#、12#墩為例，結(jié)合地質(zhì)特點，探討鋼花管注漿加固處理技術(shù)在筑島圍堰深基坑開挖中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼花管注漿;深基坑;應(yīng)用

一、工程概況

文家寨雙線特大橋位于重慶市渝北區(qū)王家街道境內(nèi)，橋梁設(shè)計樁號為JDK20+924.75-JDK21+630.17，全長705.42m。橋梁下穿重慶繞城高速朝陽寺大橋，上跨王家街道茍溪橋水庫，附近地形起伏，交通不便。設(shè)計里程JDK21+274～JDK21+338間跨越茍溪橋水庫，11#、12#墩位于水庫內(nèi)，每個橋墩設(shè)計為20根直徑1.8m鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)，承臺尺寸13.9m×8m×4m。

水庫河道呈“V”字型，橋墩位于陡坡上，自然坡度20-40°，設(shè)計承臺有一半伸入巖層中。樁基礎(chǔ)施工采用筑島圍堰，鋼護筒跟進水磨鉆、旋挖鉆組合成孔的方式;承臺采用鋼花管注漿配合錨噴掛網(wǎng)支護開挖的施工方案。11#承臺開挖深度為6m，12#承臺開挖深度6.5m，水面距離圍堰頂0.8-1.5m。

二、鋼花管注漿技術(shù)選用

采用筑島的方式進行樁基施工，承臺位于陡坡處，有一半位于巖層中，巖石以頁巖為主，巖層較為堅硬，其上覆蓋的淤泥較少。拉森鋼板樁無法打入巖層，在較薄的淤泥覆蓋層上無法有效固定，不能形成有效的封閉止水空間。鋼花管可用潛孔鉆鉆孔后插入基巖，通過高壓注漿將土層中的孔隙封堵，鋼花管在土層中起到加筋作用，注漿后鋼花管與土體形成一個類似加筋擋土墻的整體結(jié)構(gòu)，提高了土體的抗?jié)B性，能達到很好的封閉止水的效果。

三、鋼花管施工工藝分析

（一）鋼花管注漿技術(shù)原理

鋼花管注漿就是通過壓力將水泥漿注入土體中，水泥漿在壓力作用下擠密、填充、封閉土體的孔隙和裂隙，并在凝結(jié)過程中與周圍松散的土顆粒產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，使土體的力學(xué)性質(zhì)和水理特性得到改善。鋼花管注漿因在土體中加入了一根鋼花管，注漿后鋼花管會與周圍的土體凝固為一個整體，形成鋼花管樁，管樁貫穿于整個土層，增強了土體的抗?jié)B性，使土體形成了一個有效工作的有機整體，增強了土體的抗剪強度。鋼花管注漿技術(shù)融合了注漿和加筋兩種加固技術(shù)，而提高了土體的抗?jié)B性和整體性，以達到預(yù)期的加固效果。

鋼花管樁分內(nèi)外兩排布置，樁頂施工混凝土圍檁連接起來，形成一個空間鋼架體系，這樣注漿后的鋼花管樁體系和樁間土體作為一個整體結(jié)構(gòu)進行工作，荷載由樁-土結(jié)構(gòu)共同承受，具有類似擋土墻的作用。

（二）鋼花管的布設(shè)

在承臺開挖線外2m處打設(shè)第一排鋼花管，第二排與第一排鋼花管間距0.8m，同排樁間距0.5m布設(shè)。三邊施打鋼花管，靠山體一側(cè)為基巖，不打設(shè)鋼花管。在一側(cè)順橋向與山體交界處預(yù)留4m左右寬度不打設(shè)鋼花管，作為機械及人員上下基坑的通道。打設(shè)深度為深入承臺底基巖1.2m，樁頂部高于施工平臺30cm左右，以便注漿及開挖圍檁基槽。

（三）鋼花管施工工藝流程及相關(guān)要求

1、工藝流程

場地平整--測量放線--鉆機就位成孔--鋼花管制作安裝--管口封閉--水泥漿制作--注漿

2、施工步驟及要求

（1）測量放線：按照施工要求，采用全站儀及鋼尺定位，孔位偏差≤5cm。

（2）鉆進成孔：采用YLZ100-150D型潛孔鉆機一次鉆進成孔。鉆機就位后調(diào)整其位置及垂直度，采用風(fēng)動干鉆成孔。

（3）鋼花管的制作及安裝：支護用的豎向鋼花管，采用直徑89mm×5mm的無縫鋼管，沿軸向每隔10cm開一對直徑8mm的出漿孔，梅花狀布置。兩截鋼管的連接，采用10cm長的螺紋套管連接，接縫處焊接。同一斷面的接頭數(shù)量不得超過50%，交錯設(shè)置。鋼管上端及底部50cm范圍不開出漿孔，底端削尖焊封。將制作好的鋼花管一端用鋼絲扎牢吊起放入孔中，使其居中。

（4）管口封閉：注漿前對鋼花管進行封口處理，采用摻加速凝劑的水泥砂漿，縮短凝結(jié)速度及提高砂漿強度，封口時預(yù)埋一根壓漿管與排氣管，壓漿管采用高壓纏絲橡膠管，壓漿管插入管底。壓漿接頭保持密閉，不漏漿、泄?jié){，綁扎牢固，不脫落。

（5）水泥漿制作：采用普通P42.5硅酸鹽水泥，出廠日期不得超過三個月，不得使用受潮結(jié)塊的水泥，各項技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)要求并附有出場試驗單。漿液水灰比控制在1：1，漿體經(jīng)高速攪拌機攪拌均勻后開始壓注。在注漿過程中不停頓的緩慢攪拌，漿體在泵送前經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。所制成的漿體在短時間內(nèi)不應(yīng)發(fā)生離析現(xiàn)象。

（6）注漿：從下游向上游采用隔行跳孔的方式注漿，以防止串漿，提高注漿孔與時劇增的約束力。采用先外層后內(nèi)層的注漿順序，防止?jié){液流失。灌漿壓力采用0.3MPa～0.5MPa，注漿量根據(jù)注漿壓力進行控制。根據(jù)現(xiàn)場注漿實際情況及時調(diào)整注漿壓力，以保證漿液影響范圍和加固效果;灌漿速度20～40L/min。

四、圍檁的施工

當(dāng)水泥漿終凝后，沿鋼花管人工開挖出寬1m，深0.8m的基槽，在長邊與短邊適當(dāng)?shù)奈恢瞄_挖角撐基槽，尺寸為0.8×0.8m，將鋼筋預(yù)先加工制作好運至施工現(xiàn)場，安裝鋼筋后澆筑混凝土圍檁，使鋼花管在頂部形成統(tǒng)一的整體，增加其整體穩(wěn)定性。施工好的圍檁應(yīng)高出平臺30cm左右，圍檁外地面做成反坡，距圍檁外1m設(shè)置截水溝，防止開挖時地面水流入基坑。澆筑前沿圍檁預(yù)埋間距為2m的PVC管，以便設(shè)置基坑四周的防護欄桿。防護欄桿應(yīng)安裝牢固，高度不應(yīng)低于1.2m，在欄桿上懸掛安全警示標(biāo)志。

五、承臺開挖

12#墩承臺開挖尺寸為17.9m×22m×6.5m，開挖尺寸較大，采用常規(guī)挖機配合長臂挖機全面分層接力開挖，巖層采用破碎頭破除，分層深度不大于2m，開挖坡度為1：0.25。為防止坑壁土體遭受地面水及雨水沖刷、局部注漿效果不明顯，確保坑壁穩(wěn)定，防止對后續(xù)施工安全造成隱患，坑壁采用噴錨掛網(wǎng)防護。錨桿采用Ф22砂漿錨，桿長度2m，間距為1.5×1.5m，梅花形布置;坑壁鋪設(shè)間距為25×25cm的Ф10鋼筋網(wǎng)，沿坑壁四周布置直徑5cm泄水孔，間距3m×3m。噴15cm厚C25混凝土加固防護。

距基坑坑頂2m范圍內(nèi)嚴(yán)禁停放機械設(shè)備、堆放物料，挖出的土及時清運，嚴(yán)禁堆放在基坑邊緣。基坑四周隨挖隨做30×30cm排水溝，對角設(shè)置集水井，使基坑內(nèi)的水沿排水溝匯集于集水井，及時將滲水抽出基坑。集水井內(nèi)的水面應(yīng)低于開挖面50cm以下，嚴(yán)禁帶水挖土作業(yè)。

堅持“分層開挖，先支后挖”的原則，當(dāng)開挖完一層時應(yīng)及時施做坑壁防護，亦可分段支護。已開挖層基坑坑壁掛網(wǎng)噴射混凝土終凝前禁止向下開挖。開挖時嚴(yán)密監(jiān)視坑壁及基底穩(wěn)定性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時應(yīng)查明原因采取相關(guān)措施處理后方可繼續(xù)開挖。基坑排水設(shè)專人值守，及時將積水抽出坑內(nèi)，確保坑內(nèi)無積水。開挖時嚴(yán)禁挖機破壞樁頭，挖機應(yīng)有專人指揮，確保樁身質(zhì)量。開挖過程應(yīng)預(yù)留機械上下基坑的通道，及供施工人員上下基坑的專用梯道。

基坑開挖至設(shè)計標(biāo)高經(jīng)驗收合格后，及時施做封底混凝土。

六、結(jié)語：

總之，深基坑開挖是橋梁施工中常見的分項工程，是保證主體工程順利實施關(guān)鍵性步驟，它的施工質(zhì)量和安全關(guān)系著工程總體目標(biāo)的實現(xiàn)。在基坑開挖過程中還要嚴(yán)密監(jiān)測基坑的水平和豎向位移，采用儀器和目測相結(jié)合的方法，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況時應(yīng)查明原因采取相關(guān)措施處理后方能繼續(xù)施工，應(yīng)做好基坑周圍的安全防護工作，確保基坑、人員安全。

參考文獻：

[1]建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范JGJ311-2013

[2]丁紹祥.地基基礎(chǔ)加固工程技術(shù)手冊.華中科技大學(xué)出版社.2008.

[3]葉書麟.地基處理工程實例應(yīng)用手冊.中國建筑工業(yè)出版社.1997.