胡峰華

高壓噴射深層錨拉墩深基坑工程的應用

胡峰華

（江蘇省工程勘測研究院有限責任公司，江蘇 揚州 225002）

錨拉式支護結構由于其安全可靠、綠色經濟且施工快速簡便，已經在很多深基坑工程得到廣泛的應用。本文介紹一種高壓噴射深層錨拉墩支護結構的工程實例，通過分析某基坑場地工程地質條件與周邊環(huán)境，闡述了高壓噴射深層錨拉墩支護方案設計、施工工藝及施工監(jiān)測。工程實踐表明，該設計方案是經濟可行的，對軟土地區(qū)基坑工程，高壓噴射深層錨拉墩支護體系具有獨特的優(yōu)勢。

深基坑；高壓旋噴樁；錨拉墩；水平位移

0 引言

隨著我國經濟的快速發(fā)展，深基坑工程越來來多，基坑周邊環(huán)境的復雜化對支護結構的要求也日益提高。支護結構的選型、計算和施工是否正確，對基坑的施工工期、安全和社會經濟效益有巨大的影響[1]。

軟土地區(qū)基坑工程中，由于其開挖深度較大，往往使用鋼結構支撐或鋼筋混凝土支撐才能

滿足強度和變形的要求[2]。但內支撐具有以下缺點：①造價高，不環(huán)保經濟；②出土慢，影響主體結構施工；③立柱需要做防水措施，施工工藝復雜；④需要換撐、拆撐，施工工期長[3]、[4]。本文利用工程實例介紹了高壓噴射深層錨拉墩支護結構的方案設計及施工要點，為同類型的基坑工程提供了一定的參考意義。

1 工程概況

項目項目位于揚州市經濟技術開發(fā)區(qū)施橋鎮(zhèn)內老揚圩路東側，濱江花園小區(qū)北側?；涌偯娣e約3370m2，支護周長約244m，基坑普遍開挖深度5.65?6.40m左右。

2 場地工程地質條件

2.1 場地地層概況

勘探深度內地基土體根據(jù)其物理力學性質及成因等因素，分為 7 個工程地質層。地基各土層工程地質特征分層描述如下：

①層素填土：灰褐色，很濕，主要成分為重塑狀粉質黏土，上不含大量植物根系，表面有少量生活垃圾。

②層粉質黏土：褐黃色，軟塑~可塑，該層底部含少量砂粒。

③層粉砂：青灰色，很濕，松散~稍密，主要礦物成分為石英和長石。

④層粉質黏土：灰黃色，可塑，切面稍有光澤，干強度及韌性中等。

⑤層砂質粉土：灰黃色，很濕，中密，局部密實，含少量云母碎屑。

⑥層粉砂：青灰色，中密，濕，主要礦物成分為石英和粉砂長石。

⑦層粉砂：青灰色，中密，濕，主要礦物成分為石英和長石。

2.2 場地水文地質條件

擬建場地無地表水分布。場地地下水類型主要為孔隙型潛水，近 3-5 年最高地下水水位埋深為0.50m。

2.3 基坑支護設計參數(shù)

表1 基坑支護設計參數(shù)表

3 基坑周邊環(huán)境

基坑西側為老揚圩路，地下室結構墻外側距離紅線最近處約10.7m；基坑南側為擬建無地下室建筑，地下室外墻外側距離擬建無地下室建筑基礎約4.8m；基坑東側為自由綠地，地下室外墻（基礎）外側距離紅線最近處約為4.4m；基坑北側為自由綠地，地下室外墻（基礎）外側距離紅線最近處約為5.7m。

4 基坑特點分析

根據(jù)本基坑工程場地地質條件及周邊環(huán)境，本基坑工程具有以下特點：

（1）場地表層填土、軟塑~可塑的粉質黏土及松散~稍密的粉砂層5.3?6.0m，其下為2.2?2.9m的可塑的粉質黏土，再下為中密的粉土、粉砂，基坑底位于③層粉砂或④層粉質黏土上，地層土質條件一般。

（2）基坑開挖深度范圍內存在強透水層③層粉砂，坑底隔水層④層粉質黏土以下均為強透水層，地下水對基坑開挖影響較大，需要對地下水進行處理。

（3）基坑西側臨近城市道路及市政管線；基坑北側、東側為自由綠地，但距離紅線較近；基坑南側距離擬建無地下室基礎較近。因此，基坑支護需要以變形控制為主的原則。

（4）基坑開挖面積及深度較大，邊長很長，基坑的“長邊”效應明顯[5]。

5 基坑支護方案設計

結合工程地質條件及周邊環(huán)境，確定本基坑工程的支護方案為H型鋼組合鋼板樁+高壓噴射深層錨拉墩的支護形式，錨索長度控制在紅線范圍內，錨索的長度根據(jù)基坑的深度及周邊環(huán)境。

止水設計：本工程采用600×200×10鋼板樁，樁長12m，增加了坑外地下水進入坑內的繞流路徑長度，根據(jù)工程實際情況，坑內布置管井疏干坑內地下水即可。

樁錨系統(tǒng)：由于本工程工期緊，基坑開挖面積大，基坑開挖深，開挖深度范圍內土質較軟，所以采用高壓噴射深層錨拉墩作為土層錨桿的支護形式。施工工藝為：豎向設置一道錨拉墩錨樁，錨固段為Φ630*12，高1.5m的鋼管筒，內置于4根Φ800旋噴樁中；中部自由段為3根1860Φ15.2鋼絞線，長5.5?7.0m，施加預應力200kN，入射角為45°；端部鋼絞線與雙拼25a工字鋼圍檁錨固。支護結構見圖1、圖2。

圖1 支護結構平面圖

圖2 支護結構剖面圖

6 高壓噴射深層錨拉墩預應力錨索施工工藝

本工程剖面采用一道錨樁，水平間距1.6m/2.4m，高壓旋噴樁采用二重管施工工藝，噴射方式為漿液、空氣噴射，硬化劑為水泥漿。采用42.5級普硅水泥，水泥摻入量40%，水灰比1.0~1.5（可視現(xiàn)場土層情況適當調整）。錨固段為Φ630*12，高1.5m的鋼管筒；自由段長5.5?7.0m，待樁體強度達到70%后采用200kN進行張拉鎖定。該施工工藝為：場地卸土，H型鋼組合鋼板樁施工→孔口放樣→高壓旋噴樁施工→卸土至鋼圍檁下，施工鋼圍檁→鋼管筒埋設，并高壓旋噴二次注漿補漿→張拉錨索→開挖至坑底，施工底板。

（1）H型鋼組合鋼板樁施工：在H型鋼、鋼板樁施工中，為保證沉樁軸線位置的正確和樁的豎直，控制樁的打入精度，防止板樁的屈曲變形和提高樁的貫入能力，一般都需要設置一定剛度的、堅固的導向架。。根據(jù)現(xiàn)場施工條件，可采用單獨打入法。此法是從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁自起打到結束中途不停頓，以便使打設后的板樁墻有足夠的剛度和良好的防水作用，且板樁墻面平直，以滿足基礎施工的要求。

（2）高壓旋噴樁施工：高壓噴射注漿的全過程為鉆機就位、鉆孔、置入注漿管、高壓噴射注漿和拔出注漿管等基本工序。高壓旋噴樁采用二重管施工工藝，噴射方式為漿液、空氣噴射，硬化劑為水泥漿，采用P.O42.5級水泥，水泥摻入量初定為200kg/m(實際用量應根據(jù)試驗確定后報設計單位確認)，要求28天的強度達2.0MPa以上，樁徑不小于?800。高壓旋噴樁工作參數(shù)參考值如下：水灰比應嚴格控制在1.0～1.5之間，壓力控制在15.0～20.0MPa，噴射量80～120L/min，空氣壓力500～700KPa，旋轉速度10～20r/min，提升速度10～25cm/min。

（3）鋼圍檁施工：采用不小于25a的雙拼工字鋼，工字鋼之間預留錨體直徑1.5倍的間隙，以保證張拉時錨頭能自由伸縮。工字鋼圍檁加工好后使用機械安裝就位，鋼圍檁剖面見圖3。

圖3 鋼圍檁剖面圖

（4）鋼管筒埋設：鋼管筒施工前，先將鋼絞線及錨盤放置鋼管筒內，鋼絞線另一側穿越鋼板樁與鋼圍檁相連，然后采用振動錘將Φ630*12，高1.5m的鋼管筒送至設計標高，鋼絞線可自動在土體中進行切割以達到設計位置及角度；若土體強度較高，鋼絞線自動在土體中進行切割難以達到設計位置及角度，可通過鋼板下壓成槽工藝使鋼絞線達到設計位置及角度。最后再進行雙重管高壓旋噴二次補漿旋噴注漿。旋噴樁孔平面誤差不應大于100mm；鋼管筒定位誤差不超過100mm，錨索角度偏差不應大于2%。鋼絞線端頭采用?140X12鋼板錨盤。

（5）張拉錨索：待高壓旋噴樁體達到設計強度后進行錨索張拉施工，張拉采用高壓油泵和穿心千斤頂。正式張拉前先用20%鎖定荷載預張拉二次，再以50%、100%的鎖定荷載分級張拉，然后超張拉至110%設計荷載，在超張拉荷載下保持5分鐘，觀測錨頭無位移現(xiàn)象后再按鎖定荷載鎖定。

7 施工監(jiān)測

本基坑沿樁頂每隔20m布置一個水平位移和沉降觀測點；深層水平位移監(jiān)測點沿長邊各布置2個監(jiān)測點，巖短邊各布置1個監(jiān)測點。監(jiān)測結果顯示：基坑坡頂最大水平位移26mm，土體深層水平位移最大為12mm，均為超基坑監(jiān)測預警值。

8 結論

本基坑工程采用H型鋼組合鋼板樁+高壓噴射深層錨拉墩的支護形式，降低了施工成本，縮短了工期。經監(jiān)測，基坑的坡頂水平位移、沉降，土體深層水平位移均在預警值之內，基坑處于安全狀態(tài)。該施工工藝與鋼筋混凝土內支撐方案相比，節(jié)省大量混凝土及鋼材，節(jié)約成本達50%以上，且有效地改善了施工條件，加快了施工進度，社會效益十分顯著，符合綠色、節(jié)能、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展的要求。

通過本工程可以看出，在揚州南部軟土地區(qū)采用高壓噴射深層錨拉墩工藝，可以有效地控制支護結構的變形，降低對周邊環(huán)境的影響，對周邊類似的基坑工程具有很好的參考價值。

[1] 孫曉陽，陳華.高壓噴射擴大頭樁錨技術在深基坑圍護工程中的綜合應用[J].建筑施工，2011，33（11）：961-963.

[2] 劉靜吉泳安.管井降水技術在深基坑涌水事故處理中的應用與啟示[J].中國海洋大學學報：自然科學版，2020，（6）：79-85.

[3] 劉騰宇，劉祖德.深基坑拉錨聯(lián)合支護結構設計及工程應用[J].安全與環(huán)境工程，2003，10（4）：75-78.

[4] 馬祥春，王立志，魏新顏.深基坑拉錨式圍護結構的優(yōu)化設計及工程應用[J].安全與環(huán)境工程，2003，11（3）：91-94.

[5] 楊雪強，劉祖德.論深基坑支護的空間效應[J].巖土工程學報，1998，20（2）：74-78.

胡峰華，工程師，碩士，主要從事巖土工程勘察、工程物探及巖土工程設計。

TU75

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1007-6344（2021）04-0152-02