止水帷幕結(jié)合土釘及預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)施工應(yīng)用

祁會(huì)祥

隨著高層建筑的不斷發(fā)展，社會(huì)各方面對(duì)建筑空間利用要求越來(lái)越高，單層地下室利用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了生活、工作要求，對(duì)地下空間開(kāi)發(fā)利用更加受到業(yè)主的重視。但是由于人們向更深的地下索取空間的同時(shí)，地下土質(zhì)、水文條件的復(fù)雜性，將會(huì)產(chǎn)生高額的施工費(fèi)用，許多不可預(yù)見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，以及對(duì)地下水資源的破壞。如何保證施工質(zhì)量安全、盡可能減弱對(duì)地下水影響、合理投入施工費(fèi)用成為基坑支護(hù)施工的難題。通過(guò)采用止水帷幕結(jié)合土釘、預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)施工技術(shù)，較好的解決了地下2層～3層(深度一般在-15m以內(nèi))有降水要求的基坑支護(hù)工程，并且通過(guò)有序的組織施工保證深基坑施工中費(fèi)用、安全、施工質(zhì)量、環(huán)保問(wèn)題統(tǒng)一。該施工方法針對(duì)工程特點(diǎn)及不同部位受力情況采用不同的處理措施，便于類(lèi)似工程的參考借鑒。

1 方案設(shè)計(jì)

止水帷幕可采用深層攪拌樁(地下水位較高時(shí)需采用鋼筋混凝土灌注樁)施工，深層攪拌樁一般不少于兩排，鋼筋混凝土灌注樁一般為一排，并在頂部設(shè)置鋼筋混凝土環(huán)梁增加帷幕的整體性。

基坑支護(hù)，根據(jù)基坑土層側(cè)壓力計(jì)算，對(duì)于基坑上部側(cè)壓力較小的部位可采用土釘支護(hù)，對(duì)于基坑下部側(cè)壓力較大的部位采用預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)。

土釘支護(hù)施工采用機(jī)械成孔(若機(jī)械成孔困難，可換做鋼管土釘，管上留有出漿孔，每400mm設(shè)雙孔，每道成 90°布置，距孔口2m范圍不設(shè)出漿孔，孔徑8mm)。土釘采用梅花形布置，入射角為 15°，注漿材料采用 42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為 0.5，注漿量為30 kg/m。

預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)施工(對(duì)于地下水位以下的流砂層、淤泥層可改用套管跟進(jìn)成孔法施工)，采用二次注漿工藝，二次高壓注漿壓力控制在2.5MPa～5 MPa。注漿時(shí)間在第一次注漿錨固體的強(qiáng)度達(dá)到5MPa后進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力錨桿注漿材料采用 42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.5，漿體抗壓強(qiáng)度不低于20MPa，摻入適量膨脹劑。

基坑側(cè)壁噴射混凝土面層厚度一般為 100 mm，強(qiáng)度等級(jí)為C20，面層內(nèi)設(shè)置Ф8@200單層雙向鋼筋網(wǎng)片。

深基坑降水是一項(xiàng)比較復(fù)雜、涉及面廣、影響范圍大的工作，也是系統(tǒng)性、周密性、科學(xué)性較強(qiáng)的工作，降水必須有嚴(yán)密的組織、合理的布井、精良的設(shè)備，才能達(dá)到預(yù)降水的目的。降水不當(dāng)，將會(huì)直接影響地下水位的變化，從而對(duì)周邊的建筑物造成影響，必須根據(jù)工程的現(xiàn)場(chǎng)情況，按預(yù)定的控制速度和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行降水，方能保證周邊建筑物的安全。根據(jù)地勘報(bào)告中水文情況及地表水儲(chǔ)量，設(shè)計(jì)降水井?dāng)?shù)量和間距。在基坑外圍設(shè)置回灌井，在降水的同時(shí)進(jìn)行水位觀測(cè)，在必要時(shí)進(jìn)行回灌。在土方開(kāi)挖前，應(yīng)做好基坑降水工作，地下水位降至低于基坑底標(biāo)高 1 m左右。

2 止水帷幕施工

1)樁位測(cè)設(shè)。

根據(jù)測(cè)量放線基準(zhǔn)線和控制點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀進(jìn)行場(chǎng)地抄平，以確定樁底和樁頂標(biāo)高，用全站儀放出定位樁位，將每個(gè)樁點(diǎn)編號(hào)。

2)高壓旋噴樁施工工藝。

就位:樁機(jī)就位，樁尖對(duì)準(zhǔn)擬成樁中心，校正下機(jī)身水平，使鉆桿垂直地面。

鉆進(jìn):啟動(dòng)鉆機(jī)使雙冀旋轉(zhuǎn)鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，方可使鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉邊攪拌，下沉速度可通過(guò)檔位調(diào)控，工作電流不應(yīng)大于額定值，鉆至樁底標(biāo)高位置停止鉆進(jìn)。

拌制漿液:深層攪拌機(jī)預(yù)攪下沉同時(shí)，后臺(tái)拌制水泥漿液，待壓漿前將漿液放入集料斗中。選用水泥標(biāo)號(hào) 32.5級(jí)礦渣硅酸水泥拌制漿液，水灰比控制在0.6，按照設(shè)計(jì)要求每米深層攪拌樁水泥用量不少于60 kg。

噴漿攪拌提升:下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)啟灰漿泵，通過(guò)管路送漿至攪拌頭出漿口，出漿后啟動(dòng)攪拌樁機(jī)及拉緊鏈條裝置，按設(shè)計(jì)確定的提升速度(0.50m/min～0.8m/min)邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使?jié){液和土體充分拌和。

重復(fù)攪拌下沉:攪拌鉆頭提升至樁頂以上500mm高后，關(guān)閉灰漿泵，重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)深度，下沉速度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

噴漿重復(fù)攪拌提升:下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，噴漿重復(fù)攪拌提升，一直提升至地面，成孔結(jié)束。

3)鋼筋混凝土灌注樁施工工藝。

埋設(shè)護(hù)筒:采用4mm～8mm鋼板制作成高1.5m～3m的護(hù)筒，護(hù)筒頂部開(kāi)設(shè)溢漿口。根據(jù)已確定的樁位，將護(hù)筒放入坑底整平后的預(yù)挖坑內(nèi)，換粘土分層夯填。

鉆機(jī)就位:鉆機(jī)就位必須保持平整，鉆頭在護(hù)筒中心位置。

成孔、注漿:鉆進(jìn)過(guò)程中必須保證泥漿供給，使孔內(nèi)漿液面穩(wěn)定。

清孔、排渣:成孔后，安放導(dǎo)管并連接泥漿泵，循環(huán)泥漿清孔。清孔后，孔內(nèi)排出的泥漿，用手觸摸無(wú)顆粒感，含砂量不大于 4%，沉渣厚度不大于150mm。

制作、吊放鋼筋籠:提前制作好鋼筋籠，對(duì)稱或間隔 120°綁扎砂漿墊塊，吊放時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位，采用對(duì)稱吊筋，吊直扶穩(wěn)，緩慢下沉，放到設(shè)計(jì)位置時(shí)立即固定。

安放混凝土導(dǎo)管:導(dǎo)管連接豎直，接頭加橡膠密封圈，下端高出孔底沉渣面300mm～500mm。

澆筑混凝土:澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)施工，邊澆筑邊拔導(dǎo)管，并隨時(shí)掌握導(dǎo)管埋入深度，混凝土澆筑到樁頂時(shí)，及時(shí)拔出導(dǎo)管，使混凝土標(biāo)高大于設(shè)計(jì)標(biāo)高 500 mm～700mm?；炷翝仓戤吅?，拔出護(hù)筒，用素土填埋樁坑。

3 土釘(預(yù)應(yīng)力錨桿)支護(hù)施工

1)土釘支護(hù)施工。邊坡開(kāi)挖:采用挖掘機(jī)挖土，預(yù)留 200mm～300mm人工修坡，開(kāi)挖深度在土釘孔位下500mm，預(yù)留工作面寬度保證 12m以上，以確保土釘成孔的工作面。土方開(kāi)挖應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的分層分段的開(kāi)挖，按作業(yè)順序施工。

邊坡修整:采用人工清理，并確保噴射混凝土面層的平整。

定位放線:按照設(shè)計(jì)圖紙由測(cè)量人員準(zhǔn)確的測(cè)量，用鐵釬挖個(gè)淺孔定出土釘?shù)奈恢谩?/p>

成孔:土釘鉆孔采用人工洛陽(yáng)鏟到設(shè)計(jì)深度(土釘直徑不應(yīng)小于設(shè)計(jì)直徑)，鉆孔完成后進(jìn)行清孔檢查，對(duì)于鉆孔中出現(xiàn)局部滲水塌孔或掉落松散土?xí)r，應(yīng)立即壓漿處理，并及時(shí)安置預(yù)先加工好的土釘主筋，并注漿。若在施工過(guò)程中人工成孔困難，可采用螺旋鉆機(jī)或錨桿鉆機(jī)機(jī)械成孔，對(duì)人工和機(jī)械均無(wú)法成孔的區(qū)段，考慮采用擊入式鋼管土釘，間距可適當(dāng)加密，以保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。土釘主筋拉桿制作及安放:主筋不應(yīng)小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，主筋搭接采用單面搭接焊，焊縫高度和長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)范要求。主筋拉桿每間隔 2.0 m設(shè)置一組定位器，以防止土釘主筋偏離土釘中心，將注漿管捆扎于土釘上。注漿管應(yīng)距離鉆孔底 500mm。

掛網(wǎng)及焊接鋼筋:鋼筋網(wǎng)片用插入土中的鋼筋固定，與坡面間隙30mm～40mm，不應(yīng)小于30mm，搭接時(shí)上下左右一根一根搭接綁扎，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于300mm。鋼筋網(wǎng)片借助拉結(jié)筋與土釘主筋拉桿外端的彎鉤焊接成一個(gè)整體。

噴射混凝土:噴射混凝土的強(qiáng)度不低于C 20，噴射作業(yè)分片分段進(jìn)行，順序自下而上。根據(jù)工作時(shí)間、施工部位和地質(zhì)情況若需外加速凝劑時(shí)，速凝劑的摻量為水泥重量的 3%左右。

養(yǎng)護(hù):應(yīng)根據(jù)施工期間的氣溫，具體養(yǎng)護(hù)由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員確定。采用灑水養(yǎng)護(hù)或保溫養(yǎng)護(hù)。

2)預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)施工。孔位校正:錨桿成孔鉆機(jī)就位后，要按設(shè)計(jì)要求校正孔位偏差。垂直偏差 ±100 mm，水平偏差±100mm，角度偏差不宜大于 3%。孔深誤差不得大于設(shè)計(jì)深度的±200mm。

成孔:啟動(dòng)電機(jī)，緩慢鉆進(jìn)，并根據(jù)地質(zhì)條件控制鉆進(jìn)速度。每節(jié)鉆桿鉆進(jìn)后在接鉆桿前應(yīng)清理好孔內(nèi)余土。鉆進(jìn)過(guò)程隨時(shí)注意速度壓力及鉆桿的平直。鉆進(jìn)距設(shè)計(jì)要求深度 200mm時(shí)，應(yīng)在原位繼續(xù)鉆進(jìn)，確?？變?nèi)無(wú)殘留余土，拔出鉆桿后，用塑料管測(cè)量鉆孔深度等，并做好記錄。

預(yù)應(yīng)力錨桿制作:a.預(yù)應(yīng)力錨桿材料為3φ12.7 1860級(jí)鋼絞線，并用砂輪切割機(jī)斷料。b.自由段采用薄膜紙包裹或用 φ15膠管套住，使之與錨桿固結(jié)體分離。c.預(yù)應(yīng)力錨桿長(zhǎng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)孔深長(zhǎng)1.0m，以留作張拉時(shí)安裝千斤頂。d.錨固段架線環(huán)與緊箍環(huán)按每隔1.5m～2.0m間距設(shè)置;緊箍環(huán)用16號(hào)鉛絲繞制，以保證預(yù)應(yīng)力錨桿順直。

預(yù)應(yīng)力錨桿安裝:下預(yù)應(yīng)力錨桿前，先將第一次注漿管和第二次注漿管穿過(guò)對(duì)中支架中間，放置在預(yù)應(yīng)力錨桿中間，以利拔出第一次注漿管，錨固段位置按間距 1 000mm對(duì)眼布置出漿孔，并用膠帶封好，以防第一次注漿過(guò)程中水泥漿進(jìn)入管內(nèi)。注漿管管頭離預(yù)應(yīng)力錨桿頭部約 500 mm，并用鐵絲將管頭部彎折 180°綁扎，以防下預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí)管內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓而堵塞注漿管。

注漿:預(yù)應(yīng)力錨桿為二次注漿。第一次注漿:a.第一次錨桿注漿材料為水泥漿，水灰比為0.4～0.5，水泥選用42.5普通硅酸鹽水泥。b.漿液應(yīng)攪拌均勻，隨攪隨用，并在初凝前注漿完畢。c.注漿壓力為0.5MPa～1.5MPa，當(dāng)漿液滿出孔口后，緩慢地將注漿管拉出孔外，隨即向孔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)漿。第二次注漿:a.第一次注漿結(jié)束后3 d～5 d，進(jìn)行第二次高壓注漿。b.第二次注漿體采用水灰比為 0.4～0.6的純水泥漿，漿液的攪拌嚴(yán)格按配合比進(jìn)行且要求攪拌均勻，并經(jīng)過(guò)篩選后方可泵送，灌注要連續(xù)，不得中斷。注漿壓力為2.5MPa～5MPa。

4 結(jié)語(yǔ)

在施工過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算建筑工程地下水位和水壓，合理設(shè)計(jì)止水帷幕的有效高度和基底深度，并通過(guò)采用土釘和預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)施工，將支護(hù)工程與止水帷幕工程統(tǒng)一在一起，既增強(qiáng)了止水帷幕的密閉性，又提高了支護(hù)的牢固性，較好的保證了工程施工質(zhì)量，有效控制了降水范圍，并通過(guò)合理設(shè)置回灌井，盡可能減少對(duì)建筑物周?chē)叵滤挠绊?。針?duì)基坑側(cè)壁受力不同和土質(zhì)情況，上部采用土釘支護(hù)，下部采用預(yù)應(yīng)力錨桿(套管跟進(jìn)成孔法)的施工方法，使工程投入做到更加經(jīng)濟(jì)合理，達(dá)到支護(hù)安全可靠的目標(biāo)。

[1] 周鳳英.攪拌樁擋水帷幕在治理深基坑流沙中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009，35(15):77-78.