旋噴樁止水帷幕技術在某工程深基坑支護中的應用

錢慶澤

（中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院，云南 昆明 650051）

1 工程實例

該工程位于市區(qū)繁華地段，周邊緊領道路，且路下埋設有污、雨排水管、煤氣管、電信、電纜等管線，環(huán)境較為復雜。建筑面積約110000m2，其中地下3層，建筑面積約40000m2，地上由5層裙房及22層綜合辦公塔樓組成，建筑高度98.8m，結構形式為框架剪力墻體系。工程基坑開挖深度約為17.00m，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告所述，該工程基坑所處場區(qū)地面標高15.95～17.00m，地貌成因類型主要為河水侵蝕堆積一級階地，場區(qū)巖土層序清晰。地下水類型為第四系孔隙潛水-弱承壓水，穩(wěn)定水位埋深0.4～1.6m，承壓含水層的穩(wěn)定水位埋深1.3～1.5m，長期水文觀測資料顯示該地區(qū)年水位變幅2m左右。

2 本工程特點

2.1 本工程地處市區(qū)繁華地段，基坑周邊緊靠用地紅線，工程體量大，開挖深度較深，周邊場地狹小，無放坡空間，且土石方開挖-13m左右需進行爆破施工。

2.2 基坑地下水位較高，且周邊地下管線較多，如長時間降水，土中顆粒很容易被水帶走，將會使周圍建筑物、管線出現(xiàn)不均勻沉降，從而影響其正常使用，必須采取降水和帷幕止水措施。

2.3 施工現(xiàn)場非常狹窄，施工材料必須在基坑內(nèi)堆放，對土方開挖與支護施工之間的相互配合提出了較高的要求。

3 方案選擇分析

根據(jù)基坑所處環(huán)境及實際開挖深度，考慮到基坑處于建筑物較為密集區(qū)，臨近主要交通要道，確定該基坑支護安全等級為一級。為確?；臃€(wěn)定和周邊已有建筑物安全為前提，選擇最優(yōu)、經(jīng)濟的支護方案，通過多次研究、比較，確定采用旋噴止水帷幕與樁錨相結合的聯(lián)合支護體系。

3.1 支護體系：采用灌注樁、預應力錨桿作為主要支護結構，坡腳設置鋼管樁、土釘與鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層防護作為主要支護結構。

圖1 基坑支護示意

3.2 止排水體系：采用在灌注樁與灌注樁間增設高壓旋噴樁，使之與灌注樁共同形成止水帷幕。邊坡坡頂進行地面硬化并設置擋水臺階防止地表水排入基坑，基坑底部沿周邊設置排水溝與集水井進行集水明排，開挖砂土層前進行超前降水疏干，遇基巖裂隙水利用坑內(nèi)明排水系統(tǒng)疏排?？拥追e水井沿排水溝位置每隔50m設置一處，深1m，φ0.5m。

4 施工工藝及順序

4.1 施工工藝

4.1.1 灌 注 樁 ：φ800mm， 樁 中 心 距1200mm，混凝土強度等級C25，樁底至相對標高-18.0m，并進入強風化基巖不小于15m。

4.1.2 旋噴樁：采用三重管旋噴工藝，旋噴樁有效直徑不小于1200mm，樁底進入基巖面以下不小于500mm，水泥摻入量600kg/m。

4.1.3 錨桿：預應力錨桿4φs15.2水平間距2.4m，豎向間距2.5m，鉆孔直徑不小于130mm，采用二次壓力注漿，注漿壓力2.0～3.0MPa。

4.1.4 鋼管樁：留設坡腳巖體平臺后放坡開挖，鋼管樁間距1.2m，樁底至相對標高-19.0m，鉆孔 φ200mm，鋼管外徑 168mm，壁厚5mm，鉆孔及鋼管內(nèi)灌注水泥砂漿。

4.1.5 土釘：豎向設置土釘2道，水平間距1.2m，鉆孔直徑不小于90mm。

4.1.6 面層：鋼筋網(wǎng)采用雙層φ8mm鋼筋綁扎，網(wǎng)格間距200mm×200mm，面層厚度200mm，噴射混凝土，強度等級C20。

4.2 施工順序

結合工程的實際情況，先進行長螺旋灌注樁施工，在灌注樁強度達到50%后進行高壓旋噴樁施工，旋噴樁將地下水上游截流且樁體強度達到50%后進行基坑抽排水工作。地下水降至第一排錨桿設計位置下約1m，將灌注樁位置兩側2m范圍內(nèi)土方進行開挖，挖至冠梁底平，進行長螺旋灌注樁的截樁頭工作，以及GL1施工；然后進行第一排錨桿工作區(qū)以上土方開挖及第一層錨桿施工。第二排至第四排錨桿的施工順序同第一排錨桿；為了保證基坑的安全性，將每排錨桿施工區(qū)域沿基坑周邊分為14個區(qū)，每區(qū)共12根錨桿，進行跳倉法施工；當施工至鋼管樁工作面上0.5m土方時，進行鋼管樁施工；施工結束后，進行土方開挖及第五排錨桿施工，然后進行GL2施工及第一排土釘和第二排土釘?shù)氖┕ぁ?/p>

5 施工控制的要點

5.1 灌注樁施工

采用長螺旋鉆孔施工工藝，由于相鄰樁間距僅1200mm，在灌注樁施工時應隔樁跳打，嚴格按照設計要求控制樁長，進入強風化基巖不小于1.5m。

5.2 旋噴樁施工

采用三重管旋噴施工工藝，先用振動打樁機將帶有活動樁靴的套管打入土中，然后將套管拔出一段，拔出地面高度大于擬旋噴的高度，然后拆除上段套管，安放鉆機和慢速鉆進，旋噴時需注意先送高壓水，再送水泥漿和壓縮空氣，為保證成樁質(zhì)量在樁底部旋轉噴射1min后，再進行邊旋轉、邊提升、邊噴射，噴射過程中冒漿量控制在10%～25%之間，對需要擴大加固范圍可采取復噴措施。相鄰兩樁施工間隔時間不小于48h，間距不小于4～6m。旋噴樁頂以下2m范圍內(nèi)為回填土，該部分土層疏松，當旋噴機提升到此工作面時，減小提升速度和噴射壓力，以保證其樁頂?shù)姆禎{質(zhì)量。局部注漿質(zhì)量不好的，采用摻加15%～20%的水泥漿冒漿充填、二次注漿、漿液中摻入速凝劑等方法補強，噴射注漿直至孔口漿液不再下沉為止，為防止?jié){液收縮，24h后用水泥漿在原孔位冒漿回灌。

5.3 錨桿施工

在鉆孔灌注樁與旋噴樁及冠梁全部施工完成，混凝土強度達到設計值的75%以后，進行分層開挖，禁止超深；基坑周邊分段開挖，長度不大于30m；安放鉆機鉆孔，直徑不小于130mm，鉆孔完畢后，用清水或高壓風管把孔底沉渣沖洗干凈，再將相應預應力錨桿桿體連同兩根注漿管投入孔底，在錨桿桿體上每隔1m設置定位支架，然后開始注漿。第一次通過注漿管注漿，排出孔內(nèi)泥漿，注滿后封孔，待水泥漿初凝時，再進行二次高壓注漿。桿體水泥漿凝固7d后進行預應力張拉。錨桿張拉前至少先施加一級荷載（即1/10的錨拉力），使各部緊固伏貼和桿體完全平直，保證張拉數(shù)據(jù)準確。并進行預張拉和超張拉，按105%～110%進行超張拉，持續(xù)15min左右，然后卸荷至鎖定荷載。

5.4 鋼管樁施工

在最后一排錨桿施工完畢并施加預應力驗收合格后，再進行下一步土層開挖，并且在開挖至設計鋼管樁頂標高以上0.50m后，即進行下部鋼管樁施工。結合本工程地層條件，上部礫砂層采用水循環(huán)鉆進，下部強風化及中風化巖層采用潛孔錘進行施工，樁孔達到設計要求深度后，利用空壓機的高壓氣體將沉渣和孔內(nèi)積水吹出，直至孔內(nèi)沉渣厚度小于100mm。鋼管嚴禁強行插入孔內(nèi)，若因沉渣等因素放不下去，必須進行二次清孔，鋼管安放完畢后，用墊塊支撐，使鋼管居中，即可灌注水泥砂漿，漿液從壓漿泵出來后，通過高壓軟管從鋼管底部注入管內(nèi)，待鋼管內(nèi)及鋼管與孔壁間全部充填水泥漿，停止注漿。封閉鋼管與孔壁的環(huán)狀間隙后，進行二次注漿。

5.5 土釘及面層施工

基坑機械開挖并且開挖面人工修理平整后，開始施工土釘，土釘采用清水鉆進或潛孔錘成孔工藝施工。在土釘施工完畢后，面層中配置φ8@200mm×200mm的鋼筋網(wǎng)，坡面上每9m2設置一處或根據(jù)具體滲水情況設置泄水孔，最后噴射C20細石混凝土。

5.6 基坑排水系統(tǒng)施工

圖2 基坑監(jiān)測點平面布置圖

基坑開挖前在坡頂設置300mm×300mm連通磚砌排水溝，并將排水溝內(nèi)水經(jīng)沉淀、過濾排至城市排水系統(tǒng)，防止地表水排入基坑，基坑開挖后在坡底設置寬400mm×深300mm排水溝，并再設置部分集水井，根據(jù)需要在坑底設置盲溝把排水溝內(nèi)水引入集水井中。

6 工程基坑監(jiān)測

由于本工程基坑開挖深度較深、周邊環(huán)境復雜，為了確?；影踩傻谌奖O(jiān)測機構進行獨立監(jiān)測。分別就坡頂?shù)乇硭轿灰萍俺两?、深層水平位移、地下水位、建筑物沉降等進行了監(jiān)測。基坑監(jiān)測點平面布置如圖2所示。

6.1 坡頂?shù)乇硭轿灰萍俺两当O(jiān)測

在基坑坡頂冠梁沿平行于開挖邊界方向設置位移監(jiān)測點，測點采取鋼筋埋設，設置控制基準點，采用全站儀坐標測量法進行地表水平位移觀測。采用水準儀對測點進行沉降位移監(jiān)測，沿基坑周邊共設置了11個監(jiān)測點。要求地表位移觀測精度均不低于1mm。當最大位移超過基坑開挖深度的3‰，或位移速率連續(xù)3d大于3mm/d，應進行監(jiān)控報警。

6.2 地下水位監(jiān)測

在基坑止水帷幕外側3～5m設置地下水位觀測孔，共設置了3個監(jiān)測點，編號SW1～SW3，采用鉆孔下管埋設，鉆孔深度應進入基巖，設置φ50mm硬性聚氯乙烯塑料管，管外孔隙用粗砂填實。測試采用水位計觀測，觀測精度不低于10mm。

6.3 深層水平位移監(jiān)測

沿基坑周邊共設置了11個深層水平位移監(jiān)測孔，編號CX1～CX11，鉆孔下管埋設，鉆孔深度應進入基底不小于2m，設置φ70mmPVC高精度測斜管，管外孔隙用粗砂填實。測試采用側斜儀進行觀測，觀測及計算精度不低于1mm。

6.4 建筑物沉降監(jiān)測

在古鎮(zhèn)路、書院路臨近建筑物角點設置沉降觀測點，在周邊每棟建筑物上設置2個觀測點。測點設置安裝滿足精密測試要求。場區(qū)外圍設置水準基準點，采用精密水準儀進行觀測，觀測精度不低于0.1mm。

7 結論

地下室結構結束后，第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)資料顯示，基坑邊坡的累計最大水平位移僅為2mm，周圍建筑物沉降量僅為0.05mm，深層土體的水平位移及地下水水位基本未發(fā)生變化，破頂未出現(xiàn)裂縫，基坑坑底也未出現(xiàn)隆起等現(xiàn)象，表明整個基坑在開挖和施工過程中是穩(wěn)定的，說明旋噴樁止水帷幕與樁錨聯(lián)合支護方案經(jīng)濟合理、安全可靠、便于施工，可在復雜的透水土層地質(zhì)條件下推廣應用。

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