朱偉人 朱偉榮

摘要：為克服傳統(tǒng)基坑支護(hù)施工主要缺陷，研發(fā)了水泥土樁內(nèi)植入微型鋼管樁的設(shè)計(jì)方法，總結(jié)實(shí)體工程施工實(shí)踐形成水泥土-微型鋼管復(fù)合樁基坑支護(hù)施工技術(shù)。工程實(shí)踐分析表明：利用水泥土-微型鋼管復(fù)合樁工藝、微型鋼管樁預(yù)備鉆孔與沖擊壓入或振動(dòng)并用的施工工藝和微型鋼管樁管內(nèi)高壓注漿施工工藝這三項(xiàng)技術(shù)，可在狹小的場(chǎng)地進(jìn)行基坑支護(hù)施工，顯著地縮短施工周期，減小基坑沉降深度；該施工工藝具有技術(shù)先進(jìn)、有利環(huán)保和效益顯著等突出優(yōu)點(diǎn)，具有良好應(yīng)用前景和示范意義。

關(guān)鍵詞：微型鋼管復(fù)合樁；水泥土樁；高壓注漿；基坑支護(hù)；施工技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展，城市化進(jìn)程越來(lái)越快，用于房屋建筑工程建設(shè)的土地資源越來(lái)越珍貴，在有限的可利用土地資源的情況下，人們對(duì)地下空間的利用越來(lái)越重視，在密集的建筑群中建造房屋建筑的深基坑工程，由于場(chǎng)地狹窄等條件限制，施工技術(shù)難度越來(lái)越大。傳統(tǒng)的基坑支護(hù)施工工藝已不能滿足狹窄場(chǎng)地的基坑支護(hù)施工。水泥土樁內(nèi)植入微型鋼管樁作為基坑支護(hù)的施工方法極大地促進(jìn)了這一問(wèn)題的解決。

水泥土樁內(nèi)植入微型鋼管樁基坑支護(hù)，支護(hù)主體主要由水泥漿、微型鋼管組成。微型鋼管樁上常設(shè)置冠梁或連梁，將樁連接，設(shè)置錨桿或預(yù)應(yīng)力錨桿。該圍護(hù)結(jié)構(gòu)以薄層的水泥土墻結(jié)合鋼管注漿等超前支護(hù)措施來(lái)解決土體的自立性、隔水性問(wèn)題，以一定的插入深度解決坑底隆起、管涌和滲流等問(wèn)題。它具有樁身承載力高、耐錘擊、接樁牢、樁徑小、體積小、重量輕、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，為形成的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)提供了良好的性能。

1工藝原理

該工藝的主要特點(diǎn)在于把微型鋼管樁植入水泥土樁內(nèi)。水泥土樁內(nèi)的微型鋼管樁是關(guān)鍵的受力構(gòu)件，承擔(dān)土壓力。微型鋼管樁作為超前支護(hù)，在聯(lián)合體系中約束樁體周圍土體的變形。當(dāng)土體開挖時(shí)，作為護(hù)坡樁，它起到預(yù)裂和承受土壓力的作用，從而具有良好的基坑支護(hù)作用。水泥土-微型鋼管復(fù)合樁作為支護(hù)樁時(shí)，水泥土樁、微型鋼管樁與周圍土體三者共同承受受力荷載。當(dāng)對(duì)微型鋼管樁進(jìn)行灌漿時(shí)，灌入地基中的水泥漿或混凝土?xí)跇吨艹霈F(xiàn)樁身摩阻力，讓樁具有抗壓和抗拉力，以備承載所需。支護(hù)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的應(yīng)力是在水泥樁、微型鋼管樁和土體這三部分一起承擔(dān)。

水泥土樁內(nèi)植入微型鋼管樁這一施工有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其一是施工速度快，其二是在地基中的埋深不受地下障礙物的限制。但是一旦微型鋼管樁的埋深過(guò)大，工程量會(huì)增加，反之埋深不足，工程會(huì)失敗。所以，微型鋼管樁的錨固深度必須合理，以樁錨固段傳遞到滑面下地層的側(cè)向壓應(yīng)力小于地層的容許測(cè)向抗壓強(qiáng)度為最佳。在實(shí)際工程中，因?yàn)槲⑿弯摴軜稑稄浇橛?0-300mm，直徑小，所以在基坑設(shè)計(jì)時(shí)常設(shè)置多道鋼管樁。在本文所依托的實(shí)際工程中。水泥土樁內(nèi)植入的微型鋼管樁是前后兩排的，其結(jié)構(gòu)形式與排樁有相似之處，加固機(jī)理也相同。樁位平面布置圖和微型鋼管樁詳圖見圖1。

圖1水泥土樁內(nèi)植入微型鋼管樁詳圖

2施工工藝

圖2所示為水泥土樁內(nèi)植入微型鋼管樁基坑支護(hù)施工工藝流程。施工過(guò)程質(zhì)量控制執(zhí)行相關(guān)的工程技術(shù)規(guī)范。相關(guān)施工關(guān)鍵技術(shù)及其操作要點(diǎn)詳述如下：

圖2施工工藝流程圖

2.1施工準(zhǔn)備

開工前安排好相關(guān)的機(jī)械、人員，組織施工管理人員熟悉基坑支護(hù)設(shè)計(jì)圖紙、微型鋼管樁施工方案，做好書面安全、技術(shù)交底。清理平整場(chǎng)地，作業(yè)范圍內(nèi)的建筑垃圾、石塊、老基礎(chǔ)予以清除。同時(shí)準(zhǔn)備施工用鋼管、砂、石、水泥、電焊條等材料，所有材料進(jìn)場(chǎng)必須復(fù)驗(yàn)，合格后報(bào)監(jiān)理審批，經(jīng)過(guò)監(jiān)理批準(zhǔn)的材料才能使用。

2.2水泥攪拌樁施工

2.2.1放樣與就位：施工時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)樁位，用全站儀在基礎(chǔ)斷面內(nèi)每10m放樣每排的中間樁和坡腳樁，作為其它樁的定位控制樁；再用吊車懸吊深層攪拌樁到達(dá)指定樁位。當(dāng)?shù)孛嫫鸱黄綍r(shí)，應(yīng)使起吊設(shè)備保持水平。

2.2.2預(yù)攪下沉：施工過(guò)程中采用經(jīng)緯儀或全站儀檢查機(jī)械垂直度及偏差，及時(shí)修正。待深層攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)正常后，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，將起重機(jī)鋼絲繩放松，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架邊攪拌、邊切土下沉。

2.2.3制備水泥漿：等深層攪拌機(jī)下沉到特定深度后，即開始按確定的配合比拌制水泥漿，在壓漿前把水泥漿倒入集料斗中。

2.2.4噴漿攪拌提升：深層攪拌機(jī)沉入到設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵把水泥漿壓入地基中，而且邊噴漿、邊旋轉(zhuǎn)攪拌鉆頭。提升深層攪拌機(jī)時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)確定的提升速度。

2.2.5重復(fù)攪拌下沉和提升：再次將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，到設(shè)計(jì)加固深度后再將攪拌機(jī)提升出地面為使軟土和水泥漿攪拌均勻。

2.2.6清洗：把合適的清水注入集料斗中，開啟灰漿泵，洗滌所有管路中殘余的水泥漿，直至基本干凈，并清洗干凈粘附在攪拌頭上的軟土。

2.2.7移位：重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下一根樁的施工。攪拌樁搭接包含樁間搭接和接樁搭接。樁間搭接是構(gòu)成整體支護(hù)的各個(gè)樁體在不同方向的徑向連結(jié)；接樁搭接是施工中由于故障中斷制樁，對(duì)樁體本身的連接。[3]接樁要求：上次制樁完畢到下次施工的最大間隔時(shí)間為：砂層8 小時(shí)，砂土層12 小時(shí)，粘土層24 小時(shí)。

2.3微型鋼管樁施工

2.3.1標(biāo)定樁位：在鉆機(jī)鉆孔前，首先定好樁位，使導(dǎo)向管的垂直度和裝置的平整度可以得到保證，并且可以確保鋼管樁的可靠度。樁位的偏差必須小于等于50mm。

2.3.2成孔：一般采用鉆機(jī)成孔，微型鋼管樁的直徑要小于成孔尺寸，不需要采用懸浮泥漿做鉆進(jìn)護(hù)壁。本文工程使用的是外直徑為 146mm，壁厚為 8mm，所以鉆的孔徑為 200mm，有利于下放鋼管樁。

2.3.3放置鋼管：鋼管由樁的設(shè)計(jì)直徑和壁厚決定，在鋼管壁適量打孔可以保證注漿液向周圍的土體擴(kuò)散，同時(shí)可以讓漿液和土體結(jié)合成一體。

2.3.4注漿：一般采用水灰比0.45的純水泥漿作為注漿液，注漿壓力一般為2-3MPa，通常采用 32.5R 普通硅酸鹽水泥。注漿方式一般有兩種：直接注漿和壓力注漿。灌注水泥漿時(shí)，漿體從鋼管底部的出漿孔和上部圓形溢漿孔溢出，在鋼管與鉆孔壁之間形成水泥漿固結(jié)體。

2.3.5冠梁施工：冠梁施工時(shí)必須鑿除樁頂?shù)母{等。鋼筋混凝土冠梁板面層的鋼筋點(diǎn)與鋼管樁焊接在一起，然后澆筑混凝土，其混凝土一般采用強(qiáng)度等級(jí)為 C20。

3工程應(yīng)用

某工程，建筑面積約3萬(wàn)m2，為5-6層的多層框架結(jié)構(gòu)。在工程基礎(chǔ)施工時(shí)，需要進(jìn)行基坑支護(hù)保證基礎(chǔ)施工的正常進(jìn)行?；娱_挖支護(hù)深度約為6m。

為解決因?yàn)槭┕?chǎng)地狹窄無(wú)法進(jìn)行鉆孔灌注樁施工的難題，上該實(shí)體工程采用水泥土樁內(nèi)植入微型鋼管樁新技術(shù)進(jìn)行基坑支護(hù)施工?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)表明：工程竣工以來(lái)，基坑位移符合設(shè)計(jì)要求。

4結(jié)語(yǔ)

依據(jù)工程實(shí)踐總結(jié)認(rèn)為，水泥土樁內(nèi)植入微型鋼管樁基坑支護(hù)施工有在狹窄環(huán)境下作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)，相關(guān)施工工藝或工法具有以下特點(diǎn)：

4.1技術(shù)先進(jìn)。相較于傳統(tǒng)鉆孔灌注樁基坑支護(hù)施工，該工法采用水泥土-微型鋼管樁，發(fā)揮其小徑高強(qiáng)的特點(diǎn)，可以在狹窄的施工環(huán)境下作業(yè)，解決了施工場(chǎng)地不足的問(wèn)題。

4.2有利環(huán)保。微型鋼管樁進(jìn)行鉆機(jī)成孔，不需要采用懸浮泥漿做鉆進(jìn)護(hù)壁。其速度快、費(fèi)用低、成樁質(zhì)量高，可以減少噪音產(chǎn)生的危害，有利于生態(tài)與環(huán)境保護(hù)。

4.3效益顯著?？捎行p少基坑過(guò)了沉降和不均勻沉降，施工周期短，工程沉降量小、穩(wěn)定性好，而且對(duì)環(huán)境無(wú)污染，產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

該施工方法可有效解決施工場(chǎng)地不足的難題，可以在狹窄的條件下進(jìn)行基坑支護(hù)施工，為形成的復(fù)合支護(hù)提供了良好的性能，同時(shí)該工法綠色環(huán)保無(wú)污染，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較高，具有較為廣闊的工程應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：浙江省科技廳公益性技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：2012C23039）。

作者簡(jiǎn)介：朱偉人，男，浙江仙居人，工程師，主要從事道路工程設(shè)計(jì)、施工與管理工作。