灌注樁＋前撐式注漿鋼管基坑支護(hù)技術(shù)研究

張進(jìn)聯(lián)（五冶集團(tuán)上海有限公司，上海 201900）

以上海梅隴鎮(zhèn)某地塊動(dòng)遷安置房項(xiàng)目基坑工程為例，在工程緊鄰地鐵和住宅等重要建筑物的及軟土地基的復(fù)雜情況下，本工程一層地下室基坑工程施工中，為確保施工質(zhì)量和周邊建、構(gòu)筑物施工安全，采用了灌注樁＋前撐式注漿鋼管＋水泥土攪拌樁基坑支護(hù)技術(shù)，與常規(guī)灌注樁＋水平內(nèi)支撐相比，具有縮短工期、提高效率、節(jié)約成本的作用。通過該工藝的施工，為相類似環(huán)境下基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與研究提供了一定的借鑒。

1 工程概況

（1）本工程地下室施工基坑大致呈矩形，基坑總開挖面積約 76208 m2，基坑外圈圍護(hù)周長(zhǎng)約 1267 m。本工程基坑的參數(shù)如表 1 所示。

表1 基坑開挖匯總表

（2）基坑環(huán)境：本工程北側(cè)是商業(yè)綜合樓，現(xiàn)主體施工已經(jīng)完成，商業(yè)綜合樓地下室以北為地鐵，住宅地下室距離15 號(hào)線地鐵控制線最近為 66.5 m，距離地鐵風(fēng)井最近處為42.9 m。距離綜合商業(yè)樓地下室外墻 9 m。東側(cè)北段地下室距離用地紅線 3.6～7.2 m，該側(cè)紅線外有較多 2～6 F 建筑，且場(chǎng)地標(biāo)高較高，該位置保護(hù)要求較高。東側(cè)南段是城市道路，地下室距離紅線 5.0～10.9 m，道路下方有地下管線。

（3）地質(zhì)簡(jiǎn)介：本次勘察所揭示擬建場(chǎng)地土層按其時(shí)代、成因、埋藏條件及物理力學(xué)性能等因素綜合考慮地基土可分為 7 大層及若干亞層。各層地基土的特征如表 2 所示。

表2 基坑圍護(hù)、降水設(shè)計(jì)參數(shù)表

基坑安全等級(jí)為三級(jí)，基坑?xùn)|北側(cè)環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)，其余側(cè)均為三級(jí)。

2 工程特點(diǎn)及方案選擇

2.1 工程特點(diǎn)

與灌注樁＋水平支撐支護(hù)技術(shù)相比，灌注樁＋前撐式注漿鋼管支護(hù)技術(shù)，具有以下特點(diǎn)：①土方開挖基本不受作業(yè)空間影響，可分塊同時(shí)開挖，節(jié)約工期；②不用做水平支撐，節(jié)約了水平支撐和立柱等材料，免除了水平支撐施工和拆除，節(jié)約了成本和工期；③前撐式注漿鋼管材料用量較水平支撐大幅減少，且地下結(jié)構(gòu)施工完后部分材料可回收利用，節(jié)約施工成本。④大面積基坑施工可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況靈活選擇不同支撐形式，在保證安全情況下節(jié)約成本。

2.2 支護(hù)設(shè)計(jì)方案

基坑北、東兩邊采用灌注樁＋前撐式注漿鋼管＋水泥土攪拌樁基坑支護(hù)，西、南兩側(cè)采用水泥土攪拌樁重力擋墻支護(hù)，坑內(nèi)采用雙軸水泥土攪拌樁墩式加固?；咏邓捎谜婵丈罹c(diǎn)降水，降水深度確保地下水位位于開挖面以下 1.0 m。

2.3 支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

北側(cè)基坑支護(hù)采用 11 m 長(zhǎng) Φ700@900 鉆孔灌注樁＋Φ325 mm×8 mm 前撐式注漿鋼管，采用 12 m 長(zhǎng)Φ850 mm @1200 三軸攪拌樁作為止水帷幕，水泥摻量為20%，坑內(nèi)采用 4 m 長(zhǎng) Φ700 mm 雙軸攪拌樁作為坑內(nèi)加固，壓密注漿作為坑內(nèi)加固與圍護(hù)樁之間的補(bǔ)強(qiáng)。每孔每延米的注漿量，取水泥用量 120 kg。

前撐式注漿鋼管桿體采用 Φ325 mm×8 mm鋼管，長(zhǎng) 22 m，插入水平傾角 45°，間距 4.0 m，單管水泥用量≥5 t。注漿漿液采用 P·O 42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比一般采用 0.55。前撐式注漿鋼管支撐一端與混凝土冠梁有效結(jié)合，另一端插入基坑底部并進(jìn)行注漿加固處理，角部采用鋼管水平支撐。支護(hù)剖面如圖 1 所示。

圖1 支護(hù)剖面圖

－1 F，無對(duì)撐，排樁設(shè)砼圈梁，局部設(shè)置角撐，其余位置采用斜撐，基坑支撐體系如表 3 所示。

表3 基坑支撐體系匯總表

3 前撐式注漿鋼管施工要點(diǎn)

3.1 前撐式注漿鋼管施工流程

施工順序：溝槽開挖→平整施工區(qū)域場(chǎng)地→定位放線→振入鋼管→灌注水泥漿→補(bǔ)漿→鋼管與冠梁連接（澆筑冠梁、安裝水平支撐）。

3.2 開挖溝槽、平整場(chǎng)地

由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地標(biāo)高高出冠梁頂標(biāo)高，整個(gè)施工區(qū)域需開挖一條 50 cm 左右的溝槽，以便成孔施工。并且需平整出 5 m 左右寬的施工區(qū)域。

3.3 定位放線

按照?qǐng)D紙要求采用鋼尺確定孔位以木樁或鋼釬做為標(biāo)記和編號(hào)，與基坑內(nèi)樁基重合處做適當(dāng)調(diào)整。

3.4 鋼管加工和安裝

鋼管按照?qǐng)D紙進(jìn)行加工，焊縫需飽滿平順，采用專用設(shè)備將鋼管振入設(shè)計(jì)標(biāo)高，鋼管振入前應(yīng)清除孔內(nèi)虛土。在鋼管安裝過程中，以震動(dòng)錘的傾斜角作為校正，嚴(yán)格控制成孔的位置和角度偏差，成孔傾角誤差范圍不大于 1%。安裝過程中務(wù)必做到準(zhǔn)確、均速、平穩(wěn)。在安設(shè)完后應(yīng)及時(shí)注漿。

3.5 灌注水泥漿

注漿鋼管在使用前應(yīng)檢查有無破裂和堵塞，接口處要牢固，防止注漿壓力加大時(shí)開裂跑漿。采用分段＋約束式注漿工藝，分三次注漿，第一次注漿量為設(shè)計(jì)注漿量的 60%，第二、三次注漿量為設(shè)計(jì)注漿量的 20%，每次注漿時(shí)間間隔 1.5～2.5 h，注漿流量控制在 20～30 L/min，注漿最終完成的標(biāo)準(zhǔn)以單根樁水泥用量控制（≥6.0 t）。注漿時(shí)通過注漿泵加壓，灌入孔底后，緩慢拔出注漿管，然后進(jìn)行下根樁注漿，間隔 1.5～2 h 再次對(duì)前一根樁重復(fù)注漿一次，直至砂漿飽滿。

3.6 檢測(cè)要求

進(jìn)行鋼管注漿樁靜載荷試驗(yàn)確定單樁承載力，靜載荷試驗(yàn)要求：①靜載荷試驗(yàn)樁的數(shù)量：不少于 3 根。②變形按總沉降量 40 mm 控制。③加載方向及加載量：沿注漿鋼管樁軸向方向加載；Φ 325 mm×8 mm 鋼管設(shè)計(jì)最大加載量按照設(shè)計(jì)要求確定。④荷載分級(jí)要求：分 10 級(jí)加載，分級(jí)加載間隔時(shí)間為 1 h。

注漿鋼管施工完成后，應(yīng)進(jìn)行承載性能檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間在注漿結(jié)束后不宜少于 28 d，鋼管單樁承載力不應(yīng)小于設(shè)計(jì)值。檢測(cè)數(shù)量在同一條件下≥3 根，且不宜小于總樁數(shù)的1%；當(dāng)注漿鋼管總數(shù)在 50 根以內(nèi)時(shí)，不應(yīng)少于兩根。

4 結(jié) 語(yǔ)

本工程地下結(jié)構(gòu)已施工完畢，按照設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，在基坑開挖及地下室結(jié)構(gòu)施工期間，對(duì)建筑沉降及水平位移、坑外地表土體位移、周邊地下管線位移、樁頂?shù)拇怪迸c水平位移、圍護(hù)墻體測(cè)斜、支撐軸力、坑內(nèi)外地下水位等項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，保證了施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建、構(gòu)筑物施工安全。

以本基坑支護(hù)工程為例，和灌注樁＋水平支撐支護(hù)相比，灌注樁＋前撐式注漿鋼管支撐技術(shù)節(jié)約工期約 20%，降低支護(hù)造價(jià)約 25%，對(duì)于挖深－7.0 m 以內(nèi)的上海地區(qū)大面積基坑施工，本工藝采用基坑支護(hù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)較為明顯。如果基坑開挖深度超過 9.0 m，則注漿鋼管需增加長(zhǎng)度或數(shù)量將增加較多，施工成本和施工安全均收到較大影響。