注漿微型鋼管樁復(fù)合支護(hù)在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

劉均

（中交第四公路工程局有限公司，北京100022）

1 工程概況

綿陽高新區(qū)軍民融合高技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)項(xiàng)目，用地面積314 301.80 m2，總建筑面積417 339.49 m2，主要功能包含生產(chǎn)廠房、配套用房及物流倉儲。其中，10#樓辦公用房采取地下2層、地上19層的布設(shè)方案，基坑開挖深度最大約12.0 m，現(xiàn)場鉆探結(jié)果顯示，該樓地表覆蓋層的地質(zhì)類型以3-3層粉質(zhì)黏土為主，少部分區(qū)域有一定量的3-2層粉質(zhì)黏土，下伏砂質(zhì)泥巖。

2 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

受現(xiàn)場條件的限制，基坑南側(cè)與西側(cè)的支護(hù)條件較差，采用微型鋼管樁復(fù)合土釘墻的綜合結(jié)構(gòu)布置方案，共同發(fā)揮支護(hù)作用。北側(cè)與東側(cè)均為土釘墻支護(hù)。本文探討基坑南側(cè)與西側(cè)采用微型鋼管樁復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)，設(shè)計(jì)方案如下。

基坑南側(cè)、西側(cè)均設(shè)土釘墻，此外，還分別設(shè)有單排、雙排微型鋼管樁，排樁間距按0.5 m控制。基坑深度為8.5～11.8 m，坡面角度90°，微型鋼管樁長度按12.0～14.0 m控制，視實(shí)際情況做調(diào)整。樁徑130 mm，內(nèi)設(shè)鋼管，管內(nèi)注強(qiáng)度等級為C20的漿液，各樁間距按0.8 m控制。樁體上部均用冠梁連接，不同形式的樁體采用的冠梁形式有所差異，單排樁、雙排樁的冠梁尺寸分別為300 mm（寬）×300 mm（高）、800 mm（寬）×300 mm（高）。為保證微型鋼管內(nèi)注入的水泥漿液成型后有足夠的強(qiáng)度，施工階段應(yīng)優(yōu)化漿液的制備方法，合理選擇原材料，例如，粗骨料直徑≤10 mm，并有序進(jìn)行澆筑施工，避免離析。

根據(jù)深基坑的開挖深度，布置6層土釘和預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)。基坑西側(cè)，選用長15.0 m的預(yù)應(yīng)力錨索，土釘、預(yù)應(yīng)力錨索的孔徑分別為110 mm、130 mm。材料方面，預(yù)應(yīng)力錨索選用φ5 mm鋼絞線，配套M20錨固體以及拉力為140 kN的錨桿；土釘施工環(huán)節(jié)，材料選用φ22 mm螺紋鋼，水平向、垂直向布置間距均按1.50 m控制，梅花形布置，各排土釘端部用φ14 mm通長鋼筋連接。為滿足坡面防護(hù)要求，噴射C20混凝土，厚度為100 mm。

3 深基坑支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 微型鋼管樁施工技術(shù)分析

3.1.1 工藝流程

微型鋼管樁施工工藝流程為：測放樁位→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→清孔→清水稀釋護(hù)壁泥漿→注漿→下放鋼管→填級配碎石→補(bǔ)漿→樁頭清理→綁扎鋼筋→支模→澆筑連梁。

3.1.2 微型樁的施工要點(diǎn)及質(zhì)量控制措施

由具有資質(zhì)的員工參與樁位的測量放樣工作，以保證測量精度。由于樁間距較小，隨著鉆進(jìn)深度的增加，鉆機(jī)容易向坑內(nèi)或外側(cè)傾斜，隨之影響成型微型樁的質(zhì)量，例如，出現(xiàn)垂足度不足的問題。因此，需切實(shí)提高鉆機(jī)就位的精度，對水平度和垂直度做檢測與調(diào)整，從源頭上規(guī)避測量偏差。

有序鉆孔，復(fù)測鉆孔深度，待實(shí)測結(jié)果滿足要求后，用清水稀釋泥漿，注入水泥漿，在此過程中密切觀察，直至全孔截面返水泥濃漿為止。

鋼管以垂直姿態(tài)下放至孔內(nèi)，交替錯開接口位置。鋼管垂直下放至孔底后，由施工人員適度調(diào)整，扶正并予以固定。對孔壁與鋼管間未完全緊密貼合而形成的空隙，倒入粒徑≤10 mm的級配碎石進(jìn)行填充。為切實(shí)保證填充效果，在倒入過程中適度敲擊鋼管，改善碎石的分布狀態(tài)，使碎石緊密結(jié)合，提升密實(shí)性。

碎石填充工作完成后，檢查樁孔施工情況，存在漿液損失時，適當(dāng)做2次補(bǔ)漿處理，以提升漿液的填充效果。根據(jù)微型樁的樁徑采取合適的補(bǔ)漿方法，樁徑較小時，通常無明顯的漿液損失，作業(yè)條件良好，可直接在孔口處補(bǔ)漿；樁徑較大時，增設(shè)1根PVC管至井口，作為補(bǔ)漿施工裝置。

3.1.3 微型鋼管制作與安裝方法

鋼管制作與安裝的方法較多，常見的方法有以下3種：

1）于鋼管底部1.5～2.0 m的區(qū)域鉆孔，形成出漿口，將加工好的鋼管放置在孔內(nèi)，向鋼管內(nèi)注漿。此方法的局限性在于漿液的流動范圍有限，難以完全充實(shí)樁體；成形的樁身易出現(xiàn)較多的質(zhì)量缺陷，原因在于受注漿壓力的推動作用，漿液呈線狀流體流動，僅經(jīng)過相對較短的時間便返回井口，此時給施工人員營造一種壓滿的假象，但事實(shí)上內(nèi)部壓實(shí)度并不滿足要求。在部分工程中，可見鋼管樁外側(cè)包裹的漿液有限，局部并不存在水泥固結(jié)體，此外，管內(nèi)的漿液缺乏足夠的密實(shí)性，整體強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)值。

2）不對鋼管做打孔處理，而是直接將鋼管下放到鉆孔內(nèi)，而后開始注漿，此方式未充分考慮鋼管外側(cè)與孔洞的間隙，易由于防控不當(dāng)而出現(xiàn)明顯的空隙，影響微型鋼管樁的緊密性與穩(wěn)定性。此外，在水泥漿的充填過程中，容易影響基坑邊坡的穩(wěn)定性。

3）前述提及的方法存在水泥固結(jié)不完整、鋼管樁與孔壁間隙未得到有效填充等問題，在實(shí)際應(yīng)用中缺乏可行性。對此，提出向微型鋼管樁內(nèi)倒入級配碎石與水泥漿，通過2類材料的混合，構(gòu)成結(jié)構(gòu)完整、性能優(yōu)勢突出的無砂混凝土，該結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度明顯超過常規(guī)的素水泥漿，微型樁的質(zhì)量較佳[1]。

3.1.4 微型樁的施工細(xì)節(jié)

微型樁的施工細(xì)節(jié)較多，例如，鉆孔后的泥漿稀釋、水泥漿的壓入、級配碎石的填充均是重點(diǎn)內(nèi)容，在施工時必須加強(qiáng)控制，具體需著重考慮以下內(nèi)容。

1）向鉆孔內(nèi)壓入水泥漿后，密切觀察孔口，根據(jù)實(shí)際情況判斷是否具備開展后續(xù)工作的條件。待孔口滿截面向外排濃漿，且排出部分的濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，可置入已經(jīng)準(zhǔn)備好的鋼管。

2）合理選擇級配碎石，將其投入管內(nèi)外的過程中，適度敲擊鋼管，在外力的作用下，使碎石有效下沉，由原本的松散狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槊軐?shí)狀。此外，以相對較慢的速度傾倒級配碎石，以免因碎石傾倒速度過快而在某處大量聚集（此時碎石的均勻性受到影響）。

3.1.5 樁頂連梁施工

樁頭清理后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求依次將綁扎鋼筋、支模、澆筑混凝土3項(xiàng)工作落實(shí)到位，注重精細(xì)化施工，頂面允許偏差±10 mm，截面允許偏差±20 mm，不宜超過許可范圍。混凝土的澆筑遵循連續(xù)性原則，適當(dāng)振搗，提高密實(shí)性。

3.2 土釘墻施工

3.2.1 施工工藝流程

土釘墻基本施工工藝流程為：土方開挖→修整邊坡→土釘成孔→設(shè)置土釘→注漿→綁扎面層鋼筋網(wǎng)片→壓連加強(qiáng)筋→噴射混凝土→養(yǎng)護(hù)→土釘墻成型。

3.2.2 施工質(zhì)量控制措施

深基坑土方開挖工作量較大，采取分層有序推進(jìn)的施工方法。現(xiàn)場的雜填土較為松散，受開挖的擾動作用，細(xì)砂土層有散失的情況，且隨著時間的延長，土體的水分含量降低，土層有坍塌的風(fēng)險。為保證基坑土方開挖的安全性，根據(jù)現(xiàn)場砂層段的地質(zhì)特點(diǎn)，采取分段依次開挖的方法，每段長度約15.0 m，局部地質(zhì)條件略好時適當(dāng)增加單段的開挖長度，但應(yīng)≤20.0 m。除此之外，基坑開挖過程中預(yù)留寬度為10.0 m的工作面，并嚴(yán)格控制單次開挖深度，以≤0.5 m為宜。先由機(jī)械設(shè)備開挖，再由施工人員精細(xì)修整邊坡，保證開挖效果。

注漿前，全面清理孔內(nèi)雜物，以免因雜物的干擾影響漿液固結(jié)。注漿材料為純水泥漿，注漿壓力控制在0.2～0.5 MPa，在不影響漿液正常注入的前提下，盡可能避免注漿壓力過大的情況。對于雜填土或松散土層，必要時在土釘桿體上設(shè)PVC管，該管材的下端2～3 m區(qū)域形成φ50 mm的孔，安排2次注漿。采取此方法的作用在于增加土釘?shù)睦Γ瑫r提升漿液的固結(jié)效果，使原本相對松散的土體成為固結(jié)狀態(tài)[2]。

部分施工區(qū)段存在雜填土，于該處設(shè)排水孔，避免現(xiàn)場積水。坡面出現(xiàn)滲水問題時，適當(dāng)開鑿面層，根據(jù)實(shí)際滲水狀況，在滲水痕下配套導(dǎo)流管。由于雜填土的松散性較強(qiáng)，加了大土釘成孔的作業(yè)難度，為突破此局限性，采取土釘加密措施，并在上部增設(shè)短土釘，后續(xù)根據(jù)實(shí)際需求適當(dāng)加長土釘?shù)拈L度。此外，還有必要在地面設(shè)拉錨，此裝置的位置距槽邊至少達(dá)到5 m，條件允許時加大間距，盡可能遠(yuǎn)離槽邊。

3.3 預(yù)應(yīng)力錨桿施工

錨桿施工由施工人員利用洛陽鏟完成。以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，制作尺寸合適、形態(tài)良好的錨桿體，以綁扎的方式加固注漿管和錨桿體，使兩者保持穩(wěn)定；錨索應(yīng)呈順直狀態(tài)，將聚乙烯防護(hù)套套在自由端，起防護(hù)作用；在錨索表面按5.0 m的間距依次設(shè)置定位器；灌漿環(huán)節(jié)，按照（0.4～0.5）∶1的水灰比拌制漿液。2次灌漿時，嚴(yán)格控制注漿管位置，距離孔底約150 mm。灌漿全流程中，管口始終在砂漿內(nèi)，經(jīng)過一段時間的灌注后，灌注的漿液量逐步增加，待漿液達(dá)到充滿狀態(tài)時，隨即封堵孔口，而后以0.4～0.6 MPa的壓力補(bǔ)漿。

錨桿張拉環(huán)節(jié)，按照設(shè)計(jì)要求加工異型支撐板，檢測并對角度做靈活的調(diào)整，直至腰梁承壓面共處相同的平面為止。錨桿灌漿施工落實(shí)到位后，密切關(guān)注漿體的強(qiáng)度，待其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時，組織預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)。張拉遵循的是分級有序加載原則，待錨索預(yù)應(yīng)力維持穩(wěn)定或僅存在微小的衰減時，對錨桿進(jìn)行鎖定；若期間存在應(yīng)力損失，則視實(shí)際情況安排補(bǔ)償張拉[3]。

4 基坑變形監(jiān)測方法及結(jié)果分析

為掌握基坑的實(shí)際狀況以及預(yù)測其變形情況，在基坑第2層開挖前組織水平位移監(jiān)測工作，采集數(shù)據(jù)并加以分析。位移監(jiān)測方面，共采用3個監(jiān)測點(diǎn)，布設(shè)位置分別為基坑兩端距端部10 m處以及中間區(qū)域，按照自東向西的順序，依次編號為1、2、3號測點(diǎn)。定期采集數(shù)據(jù)，加以整理，確定累計(jì)位移量平均值，沿著時間的軸線判斷位移的變化趨勢，累計(jì)水平位移隨檢測天數(shù)變化曲線如圖1所示。

圖1 累計(jì)水平位移隨檢測天數(shù)變化曲線

分析發(fā)現(xiàn)，隨著時間的延長，基坑開挖深度逐步增加，對應(yīng)的水平位移量總體上呈現(xiàn)出增加的變化趨勢，但在監(jiān)測的35 d時間里，累計(jì)水平位移≤30 mm的警戒值，表明水平位移得到有效的控制，現(xiàn)場施工狀況良好。由此也說明，施工所采用的支護(hù)系統(tǒng)具有可行性。

5 結(jié)語

注漿微型鋼管樁是基坑施工中常見的支護(hù)裝置，采用壓力注漿法成型的樁體與樁周土體穩(wěn)定結(jié)合，共同組成穩(wěn)定的整體，加之其他支護(hù)措施的配合，可有效保證基坑的穩(wěn)定性。