旋噴錨桿錨拉鋼板樁創(chuàng)新支護技術應用實踐

艾華亮 杜福民 孫云皇

（青島業(yè)高建設工程有限公司，山東 青島 266000）

0 引言

在城市市政工程的管溝、管廊基槽開挖工程中，遇到軟土地層時，一般采用震動插入拉森鋼板樁對兩邊土體進行防護，避免溝槽土方開挖后兩側塌方，當基槽較淺時，鋼板樁可以懸臂防護；當深度較深時，需要在兩排鋼板樁之間設鋼支撐，根據(jù)深度的加深，支撐設置一到多道。但設置支撐之后，對后續(xù)土方開挖和管廊土建施工帶來諸多不便，既影響了工期，又增加了費用。在深基坑工程的應用中，已有工程采用錨桿錨拉鋼板樁支護，錨桿代替支撐，這樣為后續(xù)土方開挖及主體結構施工帶來方便。

對于能打拔鋼板樁的地層，往往是軟土層，軟土具有粘結強度較小的弱點，采用普通錨桿錨拉時，因為錨固力低、抗剪能力弱造成應用并不安全，不太適用于軟土深厚的地層，對于軟土地區(qū)，比較深厚的情況還是比較普遍的。另一方面錨索需要等待很長的錨固體凝固時間才能張拉，施工周期很長。

針對以上現(xiàn)有技術的缺點，要考慮了一種錨固力大、抗剪能力強的錨桿，技術人員經過不斷研究分析，創(chuàng)造了自進旋噴錨桿錨拉鋼板樁支護結構（已申請專利），該方法是采用自進旋噴錨桿技術，一次性錨桿高壓旋噴切割周邊土體，形成大直徑的全長錨固體，錨固力大，抗剪能力強，錨拉鋼板樁，形成安全穩(wěn)固的支護結構。該結構不需要預應力張拉，只需螺帽擰緊鎖定，施工速度快。

1 工程概況

1.1 項目概況

本項目位于青島市高新區(qū)，基坑開挖深度約3.5～6.9 米,擬開挖基坑周長約1100 米。基坑側壁安全等級為二級，支護設計使用期限12 個月。

1.2 工程地質條件

根據(jù)地表調查和鉆探揭露，場地地層主要有第四系全新統(tǒng)填土層、海相、沼澤沉積、沖洪積相及燕山晚期侵入巖層。巖土特征自上而下分述如下：

第(1)層素填土：灰黑色～黃褐色,稍濕～濕,松散,以粘性土為主,見植物根系,場地北側局部含少量碎石及磚塊,最大粒徑約20cm?；靥钅晗拊?～5 年,該層未經壓實處理。

第(2)層淤泥質粉質粘土:灰黑色～灰褐色，流塑，有臭味。該層為欠固結土，孔隙比較大，具高壓縮性，靈敏度高。該層構造單一，為回填前靜水下形成。

第(2-1)層粉細砂:黃褐色，飽和，稍密，主要成分為石英、長石，磨圓度中等，級配較好,局部含夾層粘性土。

第(3)層粉質粘土:灰黃色～黃褐色，軟塑～硬塑，刀切面較光滑，韌性中等、干強度中等，可見鐵、錳質氧化物，頂部含有鈣質結核，粒徑2～6cm,混中細砂顆粒，局部為粉土。

第(4)層中細砂:黃褐色～褐色,飽和,稍密～中密,主要成分為石英、長石,磨圓度中等，級配較好。

第(5)層粉質粘土:黃褐色～褐黃色，軟塑～可塑，刀切面較光滑，韌性中等、干強度中等，可見鐵、錳質氧化物及結核，混中粗砂顆粒。局部為粉土。

第(6)層中粗砂：褐黃色～黃褐色,飽和,中密～密實,主要成分為石英、長石，磨圓度中等，級配一般,局部混有少量礫砂。

第(7)層全風化安山巖：灰黃色～紫紅色。組織結構基本破壞，但尚可辨認，有殘余結構強度。巖芯呈砂狀，干鉆易進，巖體完整程度為極破碎，巖石堅硬程度為極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。該巖層遇水具有可軟化性、崩解性，開挖后有進一步風化的特征。

第(8)層強風化安山巖：灰綠色～灰紫色。斑狀結構，塊狀構造，結構大部分破壞，礦物成分顯著變化，風化裂隙很發(fā)育。主要礦物為斜長石、角閃石，次要礦物為黑云母及輝石。巖芯手掰可碎,手搓呈砂土狀、砂狀，局部為塊狀,錘擊可碎,干鉆不易鉆進。巖芯采取率79%，RQD 極差的。巖石堅硬程度等級為軟巖，巖體完整程度為破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。該巖層遇水具有可軟化性、崩解性、開挖后有進一步風化的特征。最大揭露厚度8.50m。

1.3 水文地質條件

地下水主要賦存于第四系松散堆積物①層填土～⑥層中粗砂中的潛水和下臥基巖中的基巖裂隙水，水量較豐富?？辈炱陂g為本地區(qū)枯水期，野外實測地下水水位埋深0.70～5.50m；地下水水位標高-1.49～-0.02m。歷年最高水位約3.00m，擬建場地地下水位變化幅度約3.00m。場地地下水直接影響基坑邊坡的穩(wěn)定性及基礎施工。

1.4 周邊環(huán)境條件

基坑東側為現(xiàn)狀空地，南側為現(xiàn)狀河東路，西側為現(xiàn)狀華東路，北側為規(guī)劃東23 號線；基坑南、西、北側距離現(xiàn)狀路面8-10 米以上，基坑北側距離現(xiàn)狀售樓處約15-18 米，基坑基坑西側、北側垂直支護部分錨桿施工穿過現(xiàn)狀供電、雨水、飲用水、天然氣、污水等管線距離管線約4-12 米。

2 方案設計

對于基坑深度5米以內的部位，設拉森鋼板樁長度12米，單層旋噴錨桿，見圖1。對于基坑深度5-8米的部位，設拉森鋼板樁長度12米，雙層旋噴錨桿，見圖2。

圖1 單層旋噴錨拉式鋼板樁支護結構

圖2 兩層旋噴錨拉式鋼板樁支護結構

鋼板樁品品相扣，既擋土又止水，頂端高出地表20-40cm，起到防護和擋水功能。自進旋噴錨桿的直徑取500mm，自進旋噴錨桿端部設鋼腰梁連成整體，與鋼板樁組成整體支護結構，抵抗外側水土壓力。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工準備→鋼板樁打入→鋼板樁開孔→第一層自進旋噴錨桿施工→安裝鋼腰梁及鐵靴墊板→→錨桿鎖定→開挖一層→第二層自進旋噴錨桿施工→...→地下結構施工→回填→拆除鐵靴鋼板→拔出鋼板樁。

3.2 操作要點

3.2.1 鋼板樁

鋼板樁采用拉森鋼板樁，履帶式振動錘沉樁，屏風式沉樁方式。鋼板樁屬擋土結構，兼起止水功能。

3.2.2 自進旋噴錨桿

自進旋噴錨桿桿體采用無縫地質鋼管加工，鋼號采用J55，一般每節(jié)2～3m，絲扣外接箍連接，端頭設錐形噴嘴或單向防堵噴嘴。施工機械包括履帶式錨桿機、高壓注漿泵、水泥攪拌系統(tǒng)等。錨桿機將自進桿體逐節(jié)旋轉鉆進，鉆進的同時高壓旋噴注射水泥漿，切割桿體周邊土體，形成包裹桿體的水泥土錨固體，凝固后為支護結構提供錨拉力和很強的抗剪能力。自進旋噴錨桿端頭設高強螺桿，螺桿抗拉力不低于自進桿體抗拉力。該工藝施工過程中無振動，噪音小，環(huán)保性好。

3.2.3 鋼腰梁安裝

由于計算受力較大，鋼腰梁采用雙拼型鋼，采用厚度12mm 的鋼板焊接，將兩拼型鋼連成整體，由于自進旋噴錨桿與水平有一夾角，一般采用鋼板焊接成鐵靴進行調整，使錨頭均勻傳力至鋼腰梁。鐵靴外側錨桿的端頭螺桿套入打孔的鋼墊板，外設螺母（受力大時設兩個螺母），見圖3。

圖3 鋼腰梁、錨頭大樣示意圖

3.2.4 錨頭鎖定

自進旋噴錨桿錨固體凝固3-5 天，采用長臂扭力扳手將錨桿端頭的螺母擰緊，預緊力50kN。錨頭鎖定后，可以開挖該層錨桿以下土層，分層錨桿錨拉，直至基底。

3.2.5 拆除鐵靴鋼板鋼腰梁、拔出鋼板樁

地下結構施工完畢，回填基槽，回填時將錨頭螺母擰下，鋼板鐵靴取下，拆除鋼腰梁吊車吊出。采用履帶振動錘拔出鋼板樁，留下的空隙回填壓實后結束。

4 監(jiān)測情況

4.1 監(jiān)測內容及布置

本工程按貳級基坑監(jiān)測等級進行監(jiān)測，監(jiān)測內容包括現(xiàn)場巡檢、坡頂水平位移、垂直沉降、錨桿軸力觀測等，基坑監(jiān)測點布置圖見圖4。

圖4 基坑監(jiān)測點布置圖

4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

基坑坡頂位移變化折線見圖5，錨桿軸力監(jiān)測變化折線見圖6。

圖5 坡頂位移變化折線圖

圖6 錨桿軸力監(jiān)測變化折線圖

分析監(jiān)測數(shù)據(jù)：

a.坡頂水平位移及沉降在基坑開挖期間變化較大，但增加量控制較好，最終坡頂水平位移最大50mm，最大沉降量45mm，均控制在了設計要求范圍內。

b.錨桿軸力監(jiān)測在基坑位移時變化幅度較大，之后均平緩，說明錨桿軸力與土壓力基本處于平衡狀態(tài)。

監(jiān)測表明，支護體系整體穩(wěn)定，監(jiān)測各項指標均控制良好，滿足設計要求。

6 總結與體會

從具體實施情況來看，對于較厚軟土地層條件下的深基坑，旋噴錨桿錨拉鋼板樁支護結構具有明顯的優(yōu)勢，該支護結構既可應用于市政管溝的側壁防護，也可應用于各種深基坑的側壁支護。并且，該支護結構相比較傳統(tǒng)“灌注樁+帷幕+錨桿”的結構而言，具有施工快速，相對經濟的特點。但也有變形相對偏大的缺點，可應用于周邊對變形要求不是太嚴格的軟土基坑，可以在同類型基坑施工過程中進行參考。