高壓旋噴樁內(nèi)插H型鋼在基坑支護(hù)中的應(yīng)用

陳 勇 羅志浩 屈坤玉 戴小鋒 潘鈞俊

中國建筑第八工程局有限公司 上海 201204

水泥土攪拌連續(xù)墻（Soil Mixing Wall，SMW）工法樁和高壓旋噴樁興起于20世紀(jì)70年代，前者通過在水泥土深層攪拌樁墻體中插入H型鋼，固化后形成樁柱列式的地下連續(xù)墻體，后者則是利用高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體[1-4]。相較于SMW工法樁，高壓旋噴樁憑借力學(xué)特性及對地層的適應(yīng)性，能夠有效繞過復(fù)雜地形的地下障礙。

此外，在借鑒SMW工法樁的基礎(chǔ)上，高壓旋噴樁內(nèi)插H型鋼的施工方式有效地解決了基坑泥炭土流失的問題，因而保證了施工進(jìn)度。同時該方法以其占地少、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用[5-8]。

對于2022年杭州亞運(yùn)會而言，杭州蕭山國際機(jī)場三期項(xiàng)目舉足輕重。該項(xiàng)目在保證不停航的前提下，需要進(jìn)行建筑、市政、管線等交叉施工作業(yè)，基坑占地面積大、圍護(hù)質(zhì)量要求高，因而施工作業(yè)難度大、任務(wù)重、工期緊。杭州蕭山國際機(jī)場三期項(xiàng)目行李通道NX-2區(qū)的復(fù)雜基坑圍護(hù)工程，施工區(qū)域狹小，且上方具有多條高架橋，同時地下管線復(fù)雜。施工過程中，在滿足機(jī)場不停航、周邊市政交通道路不斷交的情況下，選用高壓旋噴樁內(nèi)插型鋼的支護(hù)方式進(jìn)行基坑圍護(hù)，有效地克服了地形障礙和施工難點(diǎn)，體現(xiàn)出了復(fù)雜困難施工區(qū)域中作業(yè)方法的適配性和工程經(jīng)濟(jì)性，具有良好的施工效果和參考意義[9-13]。

1 工程概況

杭州蕭山國際機(jī)場北行李通道NX-2區(qū)工程為地下單艙現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)工程，埋設(shè)于東西聯(lián)絡(luò)隧道出口段正下方，南北貫穿隧道和北保通道路，東西兩側(cè)緊靠R4匝道Pm405與Pm406這2個高架橋墩柱，因而施工場地極其狹小，對機(jī)械組施工作業(yè)面要求限制較大。

施工區(qū)域內(nèi)含通向機(jī)場的給水、燃?xì)狻⑼ㄐ诺榷鄺l重要管線，在保證不停航施工的原則下地下開挖難度升級。

NX-2區(qū)基坑面積1 902 m2，基坑開挖深度5.7～7.5 m；屬于基礎(chǔ)全部分布在砂質(zhì)粉土與粉砂夾砂質(zhì)粉土地層內(nèi)，地下水一般分布在1.6～2.5 m。施工平面布置如圖1所示。

圖1 北行李通道NX-2區(qū)平面布置示意

2 基坑支護(hù)方案

2.1 基坑支護(hù)方案選擇

本基坑在施工前原方案選定采用SMW工法樁進(jìn)行基坑圍護(hù)，然而根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和周邊環(huán)境，現(xiàn)方案采用高壓旋噴樁內(nèi)插H型鋼進(jìn)行基坑圍護(hù)會比SMW工法樁更具優(yōu)勢，具體分析如下：

1）北行李通道NX-2區(qū)基坑區(qū)域地下管線錯綜復(fù)雜，由于受管線影響，采用SMW工法樁進(jìn)行基坑圍護(hù)效果欠佳；而高壓旋噴樁因其柔性工藝特點(diǎn)能有效保護(hù)管線，獨(dú)具優(yōu)勢。

2）北行李通道NX-2區(qū)基坑區(qū)域?qū)挾?2 m，兩側(cè)高架橋墩柱和承臺緊靠基坑邊，基坑北側(cè)還有其他單位已開挖基坑工程，施工作業(yè)面狹小。采用SMW工法樁機(jī)械作業(yè)面完全無法展開，而高壓旋噴樁機(jī)械作業(yè)面寬度僅需2 m，完全滿足施工需求，且在施工區(qū)域內(nèi)可以同步開展多臺旋噴樁機(jī)進(jìn)行施工，彌補(bǔ)了高壓旋噴樁施工慢的缺點(diǎn)。此外，旋噴樁機(jī)在施工時噪聲小于三軸機(jī)械，可以在夜間進(jìn)行加班作業(yè)，以保證工期進(jìn)度。因而在狹小工作面條件下，高壓旋噴樁施工方式效果更佳。

3）北行李通道NX-2區(qū)基坑區(qū)域兩側(cè)部分承臺及墩柱已施工完畢，若按原方案采用SMW工法樁，必然會影響兩側(cè)已完成的承臺及墩柱；而采用高壓旋噴樁進(jìn)行基坑圍護(hù)，可以在狹小的區(qū)域內(nèi)順利進(jìn)行基坑圍護(hù)，還能在承臺及墩柱側(cè)，選用小樁徑（φ600 mm）加密進(jìn)行基坑圍護(hù)，確保在基坑止水前提下，保護(hù)好現(xiàn)有已完成的施工建（構(gòu)）筑物。

綜上所述，在多方面因素的影響下，原方案SMW工法樁在該基坑中適應(yīng)性和功用性較差，采用高壓旋噴樁內(nèi)插H型鋼進(jìn)行基坑圍護(hù)更具優(yōu)勢。

2.2 基坑支護(hù)方案設(shè)計

2.2.1 工藝流程

高壓旋噴內(nèi)插H型鋼的支護(hù)工藝流程如下：

1）高壓旋噴樁施工：樁位放樣→鋪設(shè)鉆機(jī)平臺→導(dǎo)孔鉆進(jìn)→高壓旋噴鉆機(jī)就位→下三重管鉆具→噴射成樁→高噴孔回灌。

2）插H型鋼施工：高壓旋噴樁施工完畢→吊機(jī)就位→H型鋼定位→涂抹減摩劑→插入H型鋼→旋噴樁硬化成樁。

2.2.2 施工要點(diǎn)

1）基坑內(nèi)側(cè)施打1排φ800 mm@600 mm的高壓旋噴樁內(nèi)插型鋼，柱間搭接長度200 mm，H型鋼尺寸為700 mm×300 mm，采用P·O 42.5水泥，水泥摻量30%，水灰比1∶1；外側(cè)施打1排φ800 mm@600 mm的高壓旋噴樁作為止水帷幕。2排高壓旋噴樁圍護(hù)總寬1 400 mm。

2）旋噴樁和插H型鋼施工進(jìn)行交叉作業(yè)，每打1根旋噴樁，插入1根工字鋼，同時保證H型鋼在起吊和插入的過程中保持垂直。在噴射過程中根據(jù)現(xiàn)場情況及時調(diào)整，保證樁體的質(zhì)量。

2.2.3 施工監(jiān)測

在基坑開挖時，對基坑圍護(hù)周圍進(jìn)行實(shí)時土體測斜的監(jiān)測，以期直觀反映基坑整體穩(wěn)定性。

通過為期1個多月的監(jiān)測（4月19日至5月24日），對基坑開挖之后土體測斜量和墻體測斜量進(jìn)行統(tǒng)計。在本監(jiān)測過程中，土體測斜報警值為日變量±3 mm，累積變量為40 mm，其中“＋”表示基坑方向，反之為“－”?；油馏w日最大測斜量TX1及墻體日最大測斜量CX6的測斜統(tǒng)計如圖2所示。

圖2 北行李通道NX-2區(qū)測斜統(tǒng)計

由圖2可知，單日最大測斜量1.53 mm和累積最大測斜量11.99 mm均小于報警值。故基坑圍護(hù)滿足要求，高壓旋噴樁作為土體加固圍護(hù)是可行的。

3 施工效果

在施工過程中，高壓旋噴內(nèi)插H型鋼支護(hù)方式其錨桿在旋噴樁間鉆進(jìn)難度大，這表明旋噴樁在強(qiáng)度、支承力、防滲方面功效良好。

同時施工過程中對周邊土體測斜監(jiān)測結(jié)果也表明，該支護(hù)結(jié)構(gòu)具有較好的穩(wěn)定性。高壓旋噴內(nèi)插H型鋼支護(hù)方式確保了本次復(fù)雜基坑施工任務(wù)的順利完成。

4 結(jié)語

本文通過對比分析高壓旋噴樁內(nèi)插H型鋼和SMW工法樁這2個基坑圍護(hù)施工方案，論證得出高壓旋噴樁在周圍及地下環(huán)境復(fù)雜的基坑中更具優(yōu)勢和工程適配性。同時采用該方式施工，基坑土體加固效果顯著，支護(hù)體具備較大的強(qiáng)度和剛度。

本項(xiàng)目作業(yè)面龐大且施工區(qū)域交叉復(fù)雜，所以基坑支護(hù)方案的選擇，需要管理者因地制宜。此外，本次基坑支護(hù)的成功實(shí)施為同樣處于復(fù)雜條件下的基坑工程支護(hù)方案優(yōu)選提供了相關(guān)依據(jù)。

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