旋噴攪拌加勁樁在市政線型基坑工程中的應(yīng)用

王磊

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海200092）

1 引言

旋噴攪拌加勁樁作為一種新型的支護形式，在我國東部省市已經(jīng)有了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗，但是在呼和浩特市市政行業(yè)的應(yīng)用尚屬首次。本文針對該方法在呼和浩特砂性土層地質(zhì)條件下的首次應(yīng)用進行了分析，通過該方法的優(yōu)缺點對比、驗算分析、施工效果，為同類工程基坑設(shè)計方案設(shè)計提供依據(jù)。

2 工程概況

本地道工程是呼和浩特市南二環(huán)快速路的重要節(jié)點工程，地道結(jié)構(gòu)設(shè)計的里程起點K14+035，終點為K15+450，總長1.415km，其中暗埋段長度共計560m。主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土閉合框架結(jié)構(gòu)，暗埋段箱體結(jié)構(gòu)寬度29.8m，高度7.9m。根據(jù)地勘報告，本工程建設(shè)范圍內(nèi)的地層分布及工程性質(zhì)如下：擬建場地在地面下16.40~25.80m 埋深范圍內(nèi)以沖洪積粉質(zhì)黏土、粉細砂、礫砂為主，地基土基本容許承載力一般為100~260kPa，中等—低壓縮性。

場地內(nèi)地下水屬潛水，穩(wěn)定水位8.80~11.00m（勘察期間），絕對高程1045.73~1048.05m，因受周邊工程基坑降水影響，該地下水位可能非真實水位，抗浮設(shè)防水位按1045.40m設(shè)計。擬建場地地下水類型為潛水，賦存于砂層中，其補給來

源主要為大氣降水與地表徑流，地下水位隨氣候、季節(jié)及環(huán)境影響而變化，年變幅在1.00~1.50m。

3 基坑支護方案比選

本工程基坑最大深度為10.7m，基坑設(shè)計等級為二級。基坑邊緣距離建筑物最近距離約16m。

按照常規(guī)的排樁-支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計，則支擋結(jié)構(gòu)采用Φ600mm 鉆孔灌注樁，樁長18m，鉆孔灌注樁水平間距1.2m。樁頂設(shè)置800mm×1000mm 冠梁，共設(shè)置3 道水平內(nèi)支撐，第1 道為800mm×800mm 鋼筋混凝土支撐，第2 道和第3 道支撐采用609mm×16mm 鋼管內(nèi)支撐，設(shè)置標高為-1.55m、-5.45m、-9.95m（相對標高）。排樁-支撐結(jié)構(gòu)支護方案如圖1 所示。

圖1 排樁- 支撐結(jié)構(gòu)支護方案

本工程是呼和浩特市的重點工程，本節(jié)點又是工程的重要節(jié)點，由于開挖作業(yè)面大，對現(xiàn)狀道路交通影響嚴重，現(xiàn)場工期壓力非常大。如果地道工程全線按照內(nèi)支撐方案實施，基坑內(nèi)部支撐密集，將會對后期主體施工產(chǎn)生一系類不利影響，由于作業(yè)空間局促，機械作業(yè)無法施展，還會帶來較多的人工作業(yè)，工程投資也相應(yīng)提高。為了解決上述矛盾，需要取消內(nèi)部混凝土支撐和鋼支撐?？梢钥紤]的支護體系有：懸臂式排樁、雙排樁、拉錨式排樁。

綜上所述，本工程中的基坑深度較大且對基坑結(jié)構(gòu)變形要求較高，現(xiàn)場工期及施工要求不適于使用支撐式排樁。因此，在周邊建筑物及地下管線條件容許的情況下，優(yōu)先考慮采用排樁-錨桿支護結(jié)構(gòu)，可以有效解決內(nèi)支撐影響內(nèi)部施工作業(yè)空間的問題。

4 旋噴攪拌加勁樁方案的應(yīng)用

常規(guī)的錨拉式排樁主要采用預(yù)應(yīng)力錨桿，通過對錨桿施加一定的預(yù)應(yīng)力，以減小基坑的水平變形。錨桿的布置位置和數(shù)量根據(jù)工程實際情況予以調(diào)整，以達到內(nèi)力的均勻分布，保證基坑的合理性和安全性。最終形成一個穩(wěn)定的坑內(nèi)無障礙的環(huán)境，方便土方開挖外運，以及后期主體結(jié)構(gòu)的順利實施。

我國每年有數(shù)千噸的鋼絞線因基坑支護工程或其他用途被埋在地下，不僅造成極大的材料浪費，同時影響了不可再生的地下資源的開發(fā)與利用[1]。為了避免桿體長期留置為后期地下空間的開發(fā)和利用帶來不利影響，采用灌注樁結(jié)合可回收式加勁樁的圍護型式，待地下結(jié)構(gòu)完成后可回收加勁樁筋體，無地下障礙物，不影響遠期建構(gòu)筑物的施工。

基坑計算簡圖及計算結(jié)果如圖2~圖4 所示?；诱w穩(wěn)定性驗算安全系數(shù)1.59，大于規(guī)范中要求的1.3。加勁樁的抗拉拔安全系數(shù)，也均滿足不小于1.6 的要求。

現(xiàn)場的基坑監(jiān)測內(nèi)容主要包括：支護結(jié)構(gòu)頂部最大位移、地面最大沉降、錨桿拉力?，F(xiàn)場支護結(jié)構(gòu)頂部最大位移及地面沉降控制情況良好，旋噴攪拌加勁樁具有良好的穩(wěn)定性和安全性。

綜上所述，旋噴攪拌加勁樁應(yīng)用于本工程基坑支護中，可以有效解決內(nèi)支撐形式影響施工作業(yè)面的問題，同時也解決了錨桿應(yīng)用在粉土和細砂地層中，容易造成塌孔問題。

圖2 支護方案計算簡圖

圖3 水土壓力計算結(jié)果簡圖

圖4 內(nèi)力變形結(jié)果計算簡圖

5 旋噴攪拌加勁樁應(yīng)用經(jīng)驗總結(jié)

水泥土旋噴攪拌加勁樁基坑圍護結(jié)構(gòu)中加勁樁的主要施工過程如下：首先，是成孔作業(yè)，使用螺旋鉆機在土體中按照設(shè)計要求的角度在土體中成孔，同時旋噴機向土體中噴射高壓水泥漿，并不斷攪拌使得土體與水泥漿充分攪拌混合，形成較大體積的水泥土錨固體。進行成孔及噴射攪拌高壓水泥漿的同時，及時插入鋼絞線加筋體。當(dāng)樁體達到設(shè)計長度時，將螺栓鉆桿退出，最終加筋錨固體實施完成。