土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)施工技術(shù)研究

李晉龍（山西三建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

近年來(lái)，在城市的快速發(fā)展下，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市發(fā)展得到了飛躍式的提升，逐漸出現(xiàn)了越來(lái)越多的深基坑工程，這雖然加大了深基坑支護(hù)施工難度，但是卻促進(jìn)了基坑施工技術(shù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算、技術(shù)理論發(fā)展。深基坑施工技術(shù)之所以受到全社會(huì)的廣泛關(guān)注，其根本原因在于正確的深基坑施工設(shè)計(jì)和施工技術(shù)能給帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，對(duì)推動(dòng)我國(guó)市政工程發(fā)展以及自然生態(tài)環(huán)境的保護(hù)有著至關(guān)重要的促進(jìn)作用。

1 土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)的工作原理

土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)工作原理主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，土方開(kāi)挖之前會(huì)在穩(wěn)定性較差的地層中開(kāi)始施工，這一施工主要以打入鋼管為主，以此為超前支護(hù)措施，從根本上提升土層的穩(wěn)定性和可靠性；其次，在土方開(kāi)挖之前，土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工會(huì)與墻面、管樁、錨桿等共同產(chǎn)生作用，形成相關(guān)的重力擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)基坑垂直的支護(hù)技術(shù)，明顯提高邊坡的強(qiáng)度以及形變能力，在減少土體變形、沉降的同時(shí)增強(qiáng)穩(wěn)定性[1-3]。

2 土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)的理論基礎(chǔ)

2.1 土釘

土釘主要起到加固和錨固施工現(xiàn)場(chǎng)土體的作用，是一種細(xì)長(zhǎng)桿件，一般會(huì)在土體中鉆孔位置放入鋼筋，這種鋼筋也可以叫做帶肋鋼筋，要沿著孔全長(zhǎng)進(jìn)行注漿的方式來(lái)做成。同時(shí)，土釘需要依靠與土體之間力的作用，例如截面粘結(jié)力、摩擦力等，保證在出現(xiàn)形變時(shí)可以均勻受力，承擔(dān)主要的施工拉力作用。最后，土釘還可以用鋼管角鋼作為主要材料，可以選擇直接擊打放入的方式，把土釘放置進(jìn)土中。

2.2 復(fù)合土釘墻

復(fù)合土釘墻的主要受力構(gòu)件有土釘、被加固土體、面層、錨桿，是微型樁當(dāng)中的一類或者幾類結(jié)合的深基坑復(fù)合支護(hù)形式。

2.3 微型樁

微型樁主要沿著深基坑的側(cè)壁進(jìn)行分布，主要目的在于控制基坑出現(xiàn)形變情況，提升深基坑的穩(wěn)定性和可靠性。微型樁的范圍包括直徑100~250mm之內(nèi)的一系列的灌注樁，骨架材料可以是鋼管、膠結(jié)物、混凝土、水泥砂漿、鋼筋籠等為主，以及各種材料、各種形式的預(yù)制構(gòu)件，例如較為常見(jiàn)的木樁、型鋼等。

2.4 承載力極限與正常使用的極限狀態(tài)

深基坑支護(hù)當(dāng)中的構(gòu)件強(qiáng)度、基坑的整體穩(wěn)定性、坑底穩(wěn)定性、深基坑的抗?jié)B漏穩(wěn)定性、錨桿的抗拔力、承載力等，需要根據(jù)相關(guān)的極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算；支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移驗(yàn)算、基坑周邊形變要在正常的極限狀態(tài)下進(jìn)行驗(yàn)算。復(fù)合土釘墻對(duì)控制形變上能夠起到良好作用，沒(méi)有嚴(yán)格的基坑支護(hù)要求。相比過(guò)往的工程施工技術(shù)相比，結(jié)合數(shù)值參數(shù)理論，就能對(duì)基坑的變形程度做出預(yù)測(cè)分析。

2.5 土質(zhì)的抗剪強(qiáng)度

土體對(duì)變形極限上有一定的抵抗能力，土體強(qiáng)度也可以理解為土體的抗剪強(qiáng)度，土體的強(qiáng)度大小直接決定了土體的承載力是否良好，土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可以按照三軸固結(jié)的不排水剪、直剪固結(jié)、快剪等方式，確定目標(biāo)的應(yīng)用，還可以結(jié)合工程的不同施工地區(qū)來(lái)選擇。另外，在土體受到地下水作用時(shí)，施工人員需要考慮水位的變化是否會(huì)對(duì)土體的抗剪強(qiáng)度造成不良影響。

3 土釘墻復(fù)合微型鋼管樁的施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)

土釘墻支護(hù)有著施工簡(jiǎn)單、便捷，性價(jià)比低的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)許多土質(zhì)不好，放坡距離不足、深度過(guò)大的基坑是無(wú)法使用的；然而混凝土支護(hù)雖然可以獲得較高的承載力，但是經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)不足，在施工過(guò)程中還存在擾民、污染周邊自然環(huán)境的情況。土釘墻復(fù)合微型鋼管樁的施工技術(shù)則可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)深基坑支護(hù)中存在的缺陷情況。具體優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在3個(gè)方面。

3.1 穩(wěn)定性和安全性較高

土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)技術(shù)可以把錨桿、滑裂面等連接成一個(gè)整體，通過(guò)托架、鋼筋網(wǎng)片、偽裝等材料實(shí)現(xiàn)連接，形成一個(gè)良好的受力體，增強(qiáng)土體質(zhì)量，提高噴射層和土體之間的粘結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)一步增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，最大程度上限制基坑出現(xiàn)變形、滲流、管涌等問(wèn)題，讓基坑有著較高的安全系數(shù)和穩(wěn)定性，保證能在后續(xù)施工中實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。最后，土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)施工技術(shù)比較適用于建筑物周圍、填土厚度較大、地面條件限制較少、邊坡位移要求較小、工期緊、任務(wù)重、造價(jià)有限的深基坑支護(hù)施工當(dāng)中。

3.2 施工簡(jiǎn)單便捷

土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)施工技術(shù)不需要大型的施工設(shè)備，也不需要昂貴的施工材料，在施工過(guò)程中出土量比較少，施工效率更高，同時(shí)還能夠用高標(biāo)號(hào)的早強(qiáng)注漿材料進(jìn)行施工，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到整個(gè)深基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，隨后按計(jì)劃分層開(kāi)挖，并進(jìn)行土釘支護(hù)，不僅施工快捷、簡(jiǎn)單，還能從根本上節(jié)省施工時(shí)間，加快施工進(jìn)度。

3.3 體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)

在以往的混凝土樁基坑支護(hù)施工技術(shù)中，雖然有著較強(qiáng)的控制位移能力，但是缺陷也是十分明顯的，例如成本較高，施工過(guò)程復(fù)雜等。但是在土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用之后。能夠體現(xiàn)出更加安全、高效的深基坑施工，從根本上降低施工中的成本。同時(shí)，土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)技術(shù)之所以廣受青睞，還有一個(gè)重要原因就是施工當(dāng)中沒(méi)有噪音和污染，完全符合綠色施工理念和環(huán)境保護(hù)理念。土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)技術(shù)還能在造價(jià)、工期、環(huán)保等方面起到更為先進(jìn)、新穎的作用，所以受到了青睞[4]。

4 土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)的施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 工藝流程

在土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)施工當(dāng)中，需要經(jīng)過(guò)以下多個(gè)工藝流程，分別是測(cè)量放樣、設(shè)備就位、鉆孔驗(yàn)孔、吊放注漿管、注漿、樁體養(yǎng)護(hù)，還包括冠梁施工和坡頂?shù)酿B(yǎng)護(hù)，以及水臺(tái)施工、土方開(kāi)挖、錨管、掛網(wǎng)噴射混凝土、交叉施工、設(shè)置基坑底部排水系統(tǒng)。其中值得注意的是，測(cè)量放樣施工中，在場(chǎng)地整理平整之后，以工程提供的測(cè)量控制網(wǎng)、水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的引測(cè)工作，按照?qǐng)D紙測(cè)量引出基坑的邊線，定位微型鋼管樁的樁芯，并對(duì)鋼筋利用明顯的顏色做出標(biāo)記。在測(cè)量放樣的孔位偏差上，偏差堅(jiān)決不能超過(guò)50mm。測(cè)量工作需要測(cè)量出工作面的標(biāo)高，以及鉆孔的深度，在點(diǎn)位放好之后，開(kāi)展監(jiān)理測(cè)量工作，工程師對(duì)測(cè)量放線的點(diǎn)位進(jìn)行核查與驗(yàn)收，在驗(yàn)收合格之后，才能開(kāi)展后續(xù)的施工。

4.2 土釘墻復(fù)合微型鋼管樁施工

在土釘墻復(fù)合微型鋼管樁施工中，涉及的流程較多，筆者這里以需要加強(qiáng)控制的五個(gè)相關(guān)流程做出探討，分別是鉆機(jī)就位、嚴(yán)控鉆孔、吊放鋼管、投放碎石、注漿。

（1）鉆機(jī)就位。施工人員需要把鉆機(jī)安放在施工現(xiàn)場(chǎng)的指定位置，隨后把鉆桿移動(dòng)到鉆機(jī)旁，讓鉆桿對(duì)準(zhǔn)樁的中心，直到懸空10cm后，離開(kāi)地面，才能進(jìn)行固定，并平穩(wěn)安放。若是在施工過(guò)程當(dāng)中，緊鄰施工的漏洞底板，就要在預(yù)留鋼筋的同時(shí)，保護(hù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，給鉆機(jī)鉆孔的施工留出充足的空間，保證施工質(zhì)量、施工效率和施工安全。

（2）鉆孔驗(yàn)孔。鉆機(jī)一般會(huì)選擇清水鉆進(jìn)行，根據(jù)深基坑支護(hù)工程施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇膨脹土進(jìn)行水循環(huán)，鉆孔機(jī)在開(kāi)孔時(shí)要注意速度，做到速度均勻、緩慢，鉆孔達(dá)到2m左右時(shí)，就可以調(diào)整為正常的速度進(jìn)行鉆孔，同時(shí)在鉆孔中要保證鉆孔機(jī)的精確度，每次鉆入2m時(shí)，施工人員都需要檢查以此鉆孔機(jī)的水平程度，連接鉆桿，直到可以達(dá)到設(shè)計(jì)深度為止，在達(dá)到深度之后，快速組織施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員驗(yàn)孔。在施工時(shí)，為了避免出現(xiàn)穿孔和漿液大量流失的情況，施工人員可以選擇應(yīng)用調(diào)控施工、間接施工以及增加混凝土添加劑含量的相關(guān)措施來(lái)處理這一問(wèn)題。

（3）鋼管吊放和注漿管。鋼管和注漿管在吊放施工之前，必須經(jīng)過(guò)技術(shù)人員和質(zhì)檢人員的檢驗(yàn)才能進(jìn)行施工，其中要把注漿的管口間距底孔設(shè)置為不超過(guò)10~20cm之間。

（4）碎石投放和清孔。在鋼管安放之后，施工人員要根據(jù)深基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)要求應(yīng)用1~3cm直徑大小的碎石利用人工振搗的方式入孔，直到把孔隙填滿為止，應(yīng)用注漿管自來(lái)水清洗孔洞，直到孔洞流出清水為止，才能證明孔洞當(dāng)中的泥沙全部排出。

（5）注漿。待孔洞清潔完畢之后，施工人員需要應(yīng)用相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，攪拌水泥將攪拌之后立即進(jìn)行注漿，注漿管和注漿機(jī)要直接安裝在孔內(nèi)的注漿管上，保證接口牢固、密封連接，同時(shí)注漿管連接時(shí)，要裝置相關(guān)的壓力表，第一次注漿壓力保持在0.4MPa~1.0MPa，第一次注漿后，暫時(shí)不拔掉，注漿管保持3~5min左右，直到水泥漿從注漿管外流出。第二次注漿的壓力不能小于1.5MPa，施工現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)注漿的實(shí)際情況來(lái)選擇是否增加注漿次數(shù)，注漿的間隔時(shí)間需要控制在1.5~4h。最后，樁體成型后，施工人員可以覆蓋孔，讓孔自然風(fēng)干養(yǎng)護(hù)3h左右，才能對(duì)土方開(kāi)挖，這也是最為常見(jiàn)的樁體養(yǎng)護(hù)流程。

4.3 冠梁施工

樁體養(yǎng)護(hù)完成結(jié)束之后，施工人員要清理樁頭，按照相關(guān)圖紙的要求，對(duì)冠梁測(cè)量樣、冠梁土方開(kāi)挖，冠梁鋼筋綁扎開(kāi)始施工。保證冠梁的縱向鋼筋可以和樁點(diǎn)互相連接。在焊接之前，施工人員要對(duì)樁頂處理干凈，避免在連接過(guò)程中出現(xiàn)薄弱面。另外，模板支力需要一次性澆筑混凝土，混凝土要振搗密實(shí)，鋼管樁與冠梁的施工結(jié)束之后需要養(yǎng)護(hù)兩天，才能開(kāi)展土方開(kāi)挖和土釘墻支護(hù)的施工。

4.4 止水臺(tái)施工與土方開(kāi)挖

在土方開(kāi)挖之前，施工人員需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，在坑頂邊緣50cm處進(jìn)行止水臺(tái)施工，以此對(duì)坡頂?shù)牡乇硭M(jìn)行截流。其中需要注意的是，深基坑支護(hù)施工與土方開(kāi)挖施工需要相互配合，在鋼管樁和冠梁強(qiáng)度達(dá)到施工設(shè)計(jì)要求之后才能開(kāi)展土方開(kāi)挖施工，土方開(kāi)挖施工需要從上而下的分段開(kāi)挖，每一層的開(kāi)挖厚度，不能超過(guò)50cm，土方開(kāi)挖的深度需要控制在土釘墻底50cm內(nèi)，避免出現(xiàn)超挖的現(xiàn)象。另外，在土方開(kāi)挖后，施工人員要對(duì)邊坡進(jìn)行修整，并對(duì)混凝土面層進(jìn)行修整，隨后開(kāi)展土釘墻深基坑的支護(hù)施工。下一層土方開(kāi)挖之前，需要等到上一層水泥砂漿、混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度之后才能進(jìn)行開(kāi)挖。在開(kāi)挖當(dāng)中，施工人員要監(jiān)測(cè)位移的情況，并根據(jù)相關(guān)的位移情況做出調(diào)整。

4.5 土釘墻錨管施工

土釘墻施工主要涉及了5個(gè)環(huán)節(jié)，需要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的施工控制工作。

（1）初次噴混凝土?；炷猎趪娚溥^(guò)程中需要選擇硅酸鹽水泥為主要材料，施工人員要注意配合比是否能符合施工要求，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不能低于C20，強(qiáng)度不得低于10MPa。到土方開(kāi)挖施工之后，施工人員需要根據(jù)工程的設(shè)計(jì)需求，修整坡角的坡度，去除表面的土質(zhì)，修整平整之后才能開(kāi)展初噴施工。在噴射當(dāng)中，初次噴射的厚度不能超過(guò)3cm，初次噴射后要對(duì)埋設(shè)厚度做好醒目標(biāo)記，噴射混凝土原材料需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r，思考是否添加速凝劑。

（2）鉆孔。鉆孔時(shí)若是遇到障礙物，要直接改變錨孔的位置或者角度，把間距偏差控制在10cm以內(nèi)。

（3）掛墻面鋼筋網(wǎng)。在掛網(wǎng)之間，施工人員要人工操作，去除鋼管樁表面存在的雜質(zhì)，在管的端部加強(qiáng)骨架鋼筋，讓主筋鋼筋互相連接，鋼筋網(wǎng)也要人工綁扎，上下兩層需要進(jìn)行焊接。

（4）錨管注漿。錨管安放好后應(yīng)立即注漿，水泥凈漿強(qiáng)度不得低于30MPa，水灰比為0.5，注漿壓力為0.4MPa~0.6MPa，土釘注漿采用多次常壓注漿，直至注滿錨孔，孔口反出水泥漿為止，注漿后錨固體直徑不小于110mm。

（5）變形監(jiān)測(cè)。施工全過(guò)程應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基坑和周邊建（構(gòu)）筑物的變化情況，及時(shí)測(cè)量各主要工序施工階段引起的動(dòng)態(tài)沉降數(shù)值，并與分析計(jì)算值比較，及時(shí)反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，土釘墻復(fù)合微型鋼管樁基坑支護(hù)之所以近年來(lái)廣受青睞，其根本原因在于能夠體現(xiàn)出綠色環(huán)保理念，經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、施工快捷，施工工期短等優(yōu)勢(shì)。此項(xiàng)施工技術(shù)的應(yīng)用會(huì)為日后深基坑支護(hù)的相關(guān)工程和設(shè)計(jì)提供可靠的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)指標(biāo)，還能加快施工進(jìn)度，保護(hù)周圍的自然生態(tài)環(huán)境，給企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，解決以往存在的技術(shù)難題，對(duì)我國(guó)相關(guān)工程的發(fā)展來(lái)說(shuō)，有著極大的促進(jìn)作用，進(jìn)而推動(dòng)城市化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和發(fā)展。