加筋水泥土多向锚桩在软土深基坑中的应用

2010-04-14卢敏健胡景娟

山西建筑 2010年14期

卢敏健胡景娟

加筋水泥土多向锚桩支护结构是一种新型的支护方式，可代替传统的内支撑，适用于砂土、黏性土、粉土、杂填土、黄土、淤泥以及淤泥质土等土层中。锚桩可分为垂直锚桩和斜锚桩，形成过程是利用旋喷钻机按一定的角度(与水平夹角为20°左右)在土体中成孔，在成孔同时通过旋喷机向土体喷射水泥浆，用旋喷式搅拌法形成水泥土变径体，并在成孔搅拌同时插入钢绞线等锚筋制成水泥土锚桩。这种围护结构具有很强的地层适应性，并不受支护深度的限制，突破了土钉墙应用的局限性，对自然环境无污染，如不产生施工噪声、废弃的泥浆和挤土效应等，不仅能降低围护结构的造价，而且能缩短施工工期。

1 基坑工程概况

本工程位于无锡市金城路、清扬路，无锡市医疗中心内东南角，基坑开挖面积为20 400 m2，开挖深度为 12.0 m，基坑围护工程开挖面积较大，开挖深度较深，施工影响范围广。本工程基地西、北两面靠近医院内部道路和待建场地，其中北侧靠近已建建筑和道路，围护边线距离围墙较近;东侧靠近待建市政道路和高层住宅，南侧靠近老住宅区。其中西北侧围护边线距离围墙较近，由于该侧是医院的主要通道，进出的外来人员较多，若基坑挖土施工引起道路开裂甚至坍塌等问题，则会造成极其不利的社会影响和经济损失。

2 工程地质条件

根据拟建场地岩土工程勘察报告可知，拟建场地属冲湖积平原，广泛堆积了第四系松散沉积土体，第四系沉积土层土性主要是黏性土、粉土、粉细砂，总厚度达 100 m～190 m，拟建场地附近总厚度大于50 m。拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其水位动态变化受控于大气降水和地面蒸发等，地下水位丰水期较高，枯水期较低，稳定水位标高为黄海标高2.60 m～3.34 m，埋深一般为1.60 m。根据周围环境及场地情况分析，场地周围无污染源，因此地下水对混凝土无腐蚀性。因地下水埋深较浅，故地基土对混凝土亦无腐蚀性。

场地的工程地质条件及基坑围护设计参数如表1所示。

表1 土层物理力学性质综合成果表

3 基坑工程围护设计

本基坑工程设计本着安全可靠、技术先进、经济合理、方便施工的原则，综合考虑本次基坑工程情况、周边环境条件及基坑开挖施工顺序，对各种围护结构进行比较分析，考虑采用钻孔灌注桩+止水帷幕法+三道斜锚桩，结合浅部放坡+土钉墙的围护形式。

本工程基坑开挖深度12.0 m，上部4.4 m采用土钉墙支护，下部设计采用φ 800@1 100钻孔灌注桩+三道斜向锚桩的围护形式。

钻孔灌注桩以上4.4 m，采用放坡+土钉墙的形式:放坡采用1∶0.5(65°)放坡，三道土钉@1 000，第一道土钉长度为10.0 m，第二道土钉长度为9.0 m，第三道土钉长度为8.0 m。

土钉钻孔直径为100，内置φ 20Ⅲ级钢筋。下部钻孔灌注桩有效长为16.1 m，第一道斜向锚桩 2φ 500@3 300，长度为15 m，内置三根钢绞线，标高为-4.500 m，第二道斜向锚桩φ 500@1 100，长度为16 m，内置四根钢绞线，标高为-7.500 m，第三道斜向锚桩φ 500@11 000，长度为14 m，内置四根钢绞线，标高为-10.000 m。钢筋混凝土围檩中心标高为-4.700 m，截面为1 200×600，腰梁采用双拼工字钢与若干扁铁焊接而成，工字钢型号180×94。采用φ 850@600三轴水泥搅拌桩隔水，有效桩长为12.0 m，三轴水泥搅拌桩水泥掺量为20%。加筋水泥土多向锚桩支护结构设计采用专业计算软件进行设计计算，计算结果见表2。

4 加筋水泥土锚桩施工工艺

加筋水泥土锚桩成孔采用专业钻机，成孔直径根据设计图纸，锚筋施工应与开挖紧密配合，正式施工前应先开挖深度为1 m，宽度为4 m的锚桩沟槽工作面。

施工旋喷搅拌水泥土锚桩，其施工工序为:定位→成孔→锚筋制作、插入→围檩放置→张拉、锁定。采用一次性钻头上加搅拌叶片，直径为 500 mm，水平倾角 15°，15°，15°，长度 14.0 m ～16.0 m。由钻杆中空孔向内旋喷水泥浆液，水灰比(1～0.7)∶1，旋喷搅拌的压力应为10 MPa～18 MPa，水泥用量为每立方米20%。通过上述钻杆的中空通道，边钻进边搅拌注浆，钻进同时将两根钢绞线及三根锚头结构件带入设计深度。锚筋采用φ 15.2预应力钢绞线制作，其强度标准值不低于1 720 MPa。

钢绞线预留于桩外长度不小于700 mm，两根钢绞线要穿过围檩的侧面模板与其成90°角。将钢绞线从圆孔中引出，筋体应放在桩体的中心，三轴搅拌桩、旋喷桩及压顶梁强度达到70%后方可进行张拉锁定，锁定值为160 kN～200 kN。

表2 围护结构剖面计算结果汇总表

施工注浆过程中如果出现断浆现象，及时停钻，解决施工问题后，重新进行注浆。注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液。注浆作业开始和中途停止较长时间，再作业时宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管口。除旋喷外孔口溢出浆液时，可停止注浆。浆体硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆。搅拌工艺在砂层中施工，容易出现塌孔，宜采用一次性钻头或旋喷搅拌等工艺来解决塌孔的问题。