排桩加锚索加高压旋喷桩在超深基坑支护及堵水中的应用
2014-11-10白文平
白文平
摘 要：该工程尝试了排桩加锚索加高压旋喷桩在超深基坑支护及堵水中的联合应用。根据施工及后期运行期间基坑变形监测结果表明，该支护堵水体系合理可行，取得了良好的经济和社会效益。
关键词：深基坑支护 排桩 锚索 旋喷桩
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0056-02
1 工程概况
司家营研山铁矿岩石破碎站工程基坑开挖深度19.00 m，基坑周长371.24 m，面积5655.93 m2。安全等级为一级。
2 工程与水文地质条件
2.1 场区地形、地貌特征
勘察场地总体趋势较平坦，属于滦河Ⅱ级阶地。
2.2 工程地质条件
见表1。
2.3 水文地质条件
地下水为孔隙潜水，主要在第⑤层细砂中，勘察时稳定水位埋深10.0～10.50 m，年最大变幅2.0 m左右。
3 基坑支护选型与验算
3.1 基坑支护选型
根据基坑特点，采用桩锚支护体系，支护桩间缝采用高压旋喷桩封堵止水，有以下特点。
（1）排桩加高压旋喷桩形成基坑侧壁止水帷幕，避免基坑使用过程中长期降水，减少水资源浪费。
2）该支护结构使用桩锚支护体系，减少开挖面积，占用场地小，由于不适用内支撑，便于基坑内破碎机设备安装。
3.2 基坑支护验算
灌注桩直径1.0 m，桩间距1.5 mm，桩长24.7 m，坑顶自然地坪标高-2.3 m，底标高-21.3 m，桩顶标高-4.6 m，桩顶设通长冠梁，梁截面0.8 m×1.2 m，梁顶标高-3.8 m，桩顶钢筋锚入冠梁内，冠梁顶以上土方开挖按1∶1放坡，支护桩采用C30砼，18根22主筋沿桩身均匀布置，16的加强筋间距2.0 m一道，圆10箍筋间距0.15 m；锚索竖向四道，至冠梁距离分别为3.5 m、7.5 m、12.0 m、14.5 m，锚索水平间距1.5 m，腰梁采用25a工字钢。
采用理正深基坑软件验算：整体稳定安全系数Ks=1.561>1.300；抗倾覆安全系数Ks=1.579>1.200；坑底抗隆起稳定安全系数2.54>2.0；嵌固深度计算值7.865 m，实际嵌固深度取值8.0 m，各项安全系数均满足规范要求。
4 主要施工方法
4.1 工艺流程
场地平整后测量放线，验线后施工支护桩和高压旋喷桩，再进行基坑降水和土方开挖，土方开挖至相应深度时进行冠梁、预应力钢绞线锚索及腰梁施工。
4.2 灌注桩施工
由于本基坑较深，为保证桩身质量及桩体垂直度，根据地质情况和施工经验，钻孔灌注桩采用QZ1000型反循环钻机钻进，泥浆护壁，导管法灌注水下砼。钢筋笼主筋采用焊接，焊接长度10 d，同一连接区段内，纵筋接头面积百分率不大于50%，为了缩短桩身砼浇灌时间，钢筋笼在地面通长绑扎成型，然后用汽车吊吊装安放。钢筋笼安放完毕灌注水下砼前用导管配合再次清孔即二次清孔，将导管提高离孔底约20 cm左右进行清孔，清孔时应慢慢加入清水，待出口泥浆小于1.03～1.10，黏度7～20 s，含沙率小于4%后为合格，清孔合格马上下导管进行桩身砼灌注。首灌的砼数量应满足导管埋入砼深度的要求，坍落度为18～22 cm，以防堵管。砼灌注过程中用测深锥探测孔内混凝土面位臵，导管的埋深控制在2～6 m为宜。砼要连续浇注，中断时间不超过30 min。浇灌的桩顶标高应高出设计标高0.8～1.2 m。
4.3 高压旋喷桩施工
本工程旋喷桩采用二重管法，二重管主要施工技术参数：法浆液压力20～40 MPa，压缩空气压力0.7～0.8 MPa。旋喷桩设计直径0.8 m，桩间距1.5 m，即支护桩间打入高压旋喷桩，高压旋喷桩与支护桩结合起来形成堵水帷幕。旋喷桩在灌注桩桩芯砼达到设计强度70%以后、冠梁施工前进行施工。施喷桩采用双重管法，成孔采用XY-100型地质钻机，再用GS500-4高台喷车进行旋转喷浆。
4.4 冠梁施工
支护桩顶部设冠梁，冠梁采用C30砼，冠梁纵筋采用12根16，箍筋采用圆10间距200 mm，排桩主筋锚入冠梁内为冠梁高度。
4.5 钢绞线锚索施工
（1）锚索采用螺旋钻杆钻机施工，锚索注浆采用水泥浆，水泥强度等级P.O42.5，水灰比取0.5，采用二次注浆工艺。
（2）锚孔内插入钢绞线，应进入锚孔底部，待注浆养护7 d后施加张拉预应力，然后锁定。
（3）锚索施工时土方开挖应按设计工况分段分层开挖，下层土方开挖时，上层锚索必须有7 d以上的养护时间并已张拉锁定。锚索钻孔定位误差小于50 mm，孔斜误差小于3°，锚孔孔径偏差20 mm。
（4）腰梁采用双拼25a工字钢焊接，连接板采用300 mm×100 mm×20 mm钢板，锚具采用QVM15-2型，锚具钢垫板采用300 mm×250 mm×20 mm钢板，钢垫板中心开直径50 mm孔，用于钢绞线穿过。
（5）钢绞线采用1*7直径15.2 mm钢绞线，桩外预留1.0 m以便张拉。采用高压油泵和100 t穿心千斤顶进行张拉锁定。当注浆体的强度达到设计及强度的75%且不小于15 MPa，方可张拉锁定。正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉一次，再以50%，100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%锁定荷载，在超张拉荷载下保持5 min，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。
5 基坑监测
通过对基坑监测共15次。从数据来看：点6、7、8、9位移较大，这4点位于东侧支护桩顶长向冠梁上，相对支护刚度较小，故位移较大，其它点在支护桩顶短向冠梁上，相对支护刚度较大故位移较小，根据最后4次观测记录，位移数据趋于稳定；根据沉降点观测没有多大变化，这些点沉降范围在0.7～3.0 mm之间，远小于沉降警戒值，结果见表2。
6 结语
本工程于2010年6月完工，经监测，基坑变形均在规范允许之内，该支护体系是合理可行的，该岩石破碎站工程已投产三年，取得了很好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 深基坑支护技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2] 基坑工程手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2009.endprint
摘 要：该工程尝试了排桩加锚索加高压旋喷桩在超深基坑支护及堵水中的联合应用。根据施工及后期运行期间基坑变形监测结果表明，该支护堵水体系合理可行，取得了良好的经济和社会效益。
关键词：深基坑支护 排桩 锚索 旋喷桩
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0056-02
1 工程概况
司家营研山铁矿岩石破碎站工程基坑开挖深度19.00 m，基坑周长371.24 m，面积5655.93 m2。安全等级为一级。
2 工程与水文地质条件
2.1 场区地形、地貌特征
勘察场地总体趋势较平坦，属于滦河Ⅱ级阶地。
2.2 工程地质条件
见表1。
2.3 水文地质条件
地下水为孔隙潜水，主要在第⑤层细砂中，勘察时稳定水位埋深10.0～10.50 m，年最大变幅2.0 m左右。
3 基坑支护选型与验算
3.1 基坑支护选型
根据基坑特点，采用桩锚支护体系，支护桩间缝采用高压旋喷桩封堵止水，有以下特点。
（1）排桩加高压旋喷桩形成基坑侧壁止水帷幕，避免基坑使用过程中长期降水，减少水资源浪费。
2）该支护结构使用桩锚支护体系，减少开挖面积，占用场地小，由于不适用内支撑，便于基坑内破碎机设备安装。
3.2 基坑支护验算
灌注桩直径1.0 m，桩间距1.5 mm，桩长24.7 m，坑顶自然地坪标高-2.3 m，底标高-21.3 m，桩顶标高-4.6 m，桩顶设通长冠梁，梁截面0.8 m×1.2 m，梁顶标高-3.8 m，桩顶钢筋锚入冠梁内，冠梁顶以上土方开挖按1∶1放坡，支护桩采用C30砼，18根22主筋沿桩身均匀布置，16的加强筋间距2.0 m一道，圆10箍筋间距0.15 m；锚索竖向四道，至冠梁距离分别为3.5 m、7.5 m、12.0 m、14.5 m，锚索水平间距1.5 m，腰梁采用25a工字钢。
采用理正深基坑软件验算：整体稳定安全系数Ks=1.561>1.300；抗倾覆安全系数Ks=1.579>1.200；坑底抗隆起稳定安全系数2.54>2.0；嵌固深度计算值7.865 m，实际嵌固深度取值8.0 m，各项安全系数均满足规范要求。
4 主要施工方法
4.1 工艺流程
场地平整后测量放线，验线后施工支护桩和高压旋喷桩，再进行基坑降水和土方开挖，土方开挖至相应深度时进行冠梁、预应力钢绞线锚索及腰梁施工。
4.2 灌注桩施工
由于本基坑较深，为保证桩身质量及桩体垂直度，根据地质情况和施工经验，钻孔灌注桩采用QZ1000型反循环钻机钻进，泥浆护壁，导管法灌注水下砼。钢筋笼主筋采用焊接，焊接长度10 d，同一连接区段内，纵筋接头面积百分率不大于50%，为了缩短桩身砼浇灌时间，钢筋笼在地面通长绑扎成型，然后用汽车吊吊装安放。钢筋笼安放完毕灌注水下砼前用导管配合再次清孔即二次清孔，将导管提高离孔底约20 cm左右进行清孔，清孔时应慢慢加入清水，待出口泥浆小于1.03～1.10，黏度7～20 s，含沙率小于4%后为合格，清孔合格马上下导管进行桩身砼灌注。首灌的砼数量应满足导管埋入砼深度的要求，坍落度为18～22 cm，以防堵管。砼灌注过程中用测深锥探测孔内混凝土面位臵，导管的埋深控制在2～6 m为宜。砼要连续浇注，中断时间不超过30 min。浇灌的桩顶标高应高出设计标高0.8～1.2 m。
4.3 高压旋喷桩施工
本工程旋喷桩采用二重管法，二重管主要施工技术参数：法浆液压力20～40 MPa，压缩空气压力0.7～0.8 MPa。旋喷桩设计直径0.8 m，桩间距1.5 m，即支护桩间打入高压旋喷桩，高压旋喷桩与支护桩结合起来形成堵水帷幕。旋喷桩在灌注桩桩芯砼达到设计强度70%以后、冠梁施工前进行施工。施喷桩采用双重管法，成孔采用XY-100型地质钻机，再用GS500-4高台喷车进行旋转喷浆。
4.4 冠梁施工
支护桩顶部设冠梁，冠梁采用C30砼，冠梁纵筋采用12根16，箍筋采用圆10间距200 mm，排桩主筋锚入冠梁内为冠梁高度。
4.5 钢绞线锚索施工
（1）锚索采用螺旋钻杆钻机施工，锚索注浆采用水泥浆，水泥强度等级P.O42.5，水灰比取0.5，采用二次注浆工艺。
（2）锚孔内插入钢绞线，应进入锚孔底部，待注浆养护7 d后施加张拉预应力，然后锁定。
（3）锚索施工时土方开挖应按设计工况分段分层开挖，下层土方开挖时，上层锚索必须有7 d以上的养护时间并已张拉锁定。锚索钻孔定位误差小于50 mm，孔斜误差小于3°，锚孔孔径偏差20 mm。
（4）腰梁采用双拼25a工字钢焊接，连接板采用300 mm×100 mm×20 mm钢板，锚具采用QVM15-2型，锚具钢垫板采用300 mm×250 mm×20 mm钢板，钢垫板中心开直径50 mm孔，用于钢绞线穿过。
（5）钢绞线采用1*7直径15.2 mm钢绞线，桩外预留1.0 m以便张拉。采用高压油泵和100 t穿心千斤顶进行张拉锁定。当注浆体的强度达到设计及强度的75%且不小于15 MPa，方可张拉锁定。正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉一次，再以50%，100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%锁定荷载，在超张拉荷载下保持5 min，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。
5 基坑监测
通过对基坑监测共15次。从数据来看：点6、7、8、9位移较大，这4点位于东侧支护桩顶长向冠梁上，相对支护刚度较小，故位移较大，其它点在支护桩顶短向冠梁上，相对支护刚度较大故位移较小，根据最后4次观测记录，位移数据趋于稳定；根据沉降点观测没有多大变化，这些点沉降范围在0.7～3.0 mm之间，远小于沉降警戒值，结果见表2。
6 结语
本工程于2010年6月完工，经监测，基坑变形均在规范允许之内，该支护体系是合理可行的，该岩石破碎站工程已投产三年，取得了很好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 深基坑支护技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2] 基坑工程手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2009.endprint
摘 要：该工程尝试了排桩加锚索加高压旋喷桩在超深基坑支护及堵水中的联合应用。根据施工及后期运行期间基坑变形监测结果表明，该支护堵水体系合理可行，取得了良好的经济和社会效益。
关键词：深基坑支护 排桩 锚索 旋喷桩
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0056-02
1 工程概况
司家营研山铁矿岩石破碎站工程基坑开挖深度19.00 m，基坑周长371.24 m，面积5655.93 m2。安全等级为一级。
2 工程与水文地质条件
2.1 场区地形、地貌特征
勘察场地总体趋势较平坦，属于滦河Ⅱ级阶地。
2.2 工程地质条件
见表1。
2.3 水文地质条件
地下水为孔隙潜水，主要在第⑤层细砂中，勘察时稳定水位埋深10.0～10.50 m，年最大变幅2.0 m左右。
3 基坑支护选型与验算
3.1 基坑支护选型
根据基坑特点，采用桩锚支护体系，支护桩间缝采用高压旋喷桩封堵止水，有以下特点。
（1）排桩加高压旋喷桩形成基坑侧壁止水帷幕，避免基坑使用过程中长期降水，减少水资源浪费。
2）该支护结构使用桩锚支护体系，减少开挖面积，占用场地小，由于不适用内支撑，便于基坑内破碎机设备安装。
3.2 基坑支护验算
灌注桩直径1.0 m，桩间距1.5 mm，桩长24.7 m，坑顶自然地坪标高-2.3 m，底标高-21.3 m，桩顶标高-4.6 m，桩顶设通长冠梁，梁截面0.8 m×1.2 m，梁顶标高-3.8 m，桩顶钢筋锚入冠梁内，冠梁顶以上土方开挖按1∶1放坡，支护桩采用C30砼，18根22主筋沿桩身均匀布置，16的加强筋间距2.0 m一道，圆10箍筋间距0.15 m；锚索竖向四道，至冠梁距离分别为3.5 m、7.5 m、12.0 m、14.5 m，锚索水平间距1.5 m，腰梁采用25a工字钢。
采用理正深基坑软件验算：整体稳定安全系数Ks=1.561>1.300；抗倾覆安全系数Ks=1.579>1.200；坑底抗隆起稳定安全系数2.54>2.0；嵌固深度计算值7.865 m，实际嵌固深度取值8.0 m，各项安全系数均满足规范要求。
4 主要施工方法
4.1 工艺流程
场地平整后测量放线，验线后施工支护桩和高压旋喷桩，再进行基坑降水和土方开挖，土方开挖至相应深度时进行冠梁、预应力钢绞线锚索及腰梁施工。
4.2 灌注桩施工
由于本基坑较深，为保证桩身质量及桩体垂直度，根据地质情况和施工经验，钻孔灌注桩采用QZ1000型反循环钻机钻进，泥浆护壁，导管法灌注水下砼。钢筋笼主筋采用焊接，焊接长度10 d，同一连接区段内，纵筋接头面积百分率不大于50%，为了缩短桩身砼浇灌时间，钢筋笼在地面通长绑扎成型，然后用汽车吊吊装安放。钢筋笼安放完毕灌注水下砼前用导管配合再次清孔即二次清孔，将导管提高离孔底约20 cm左右进行清孔，清孔时应慢慢加入清水，待出口泥浆小于1.03～1.10，黏度7～20 s，含沙率小于4%后为合格，清孔合格马上下导管进行桩身砼灌注。首灌的砼数量应满足导管埋入砼深度的要求，坍落度为18～22 cm，以防堵管。砼灌注过程中用测深锥探测孔内混凝土面位臵，导管的埋深控制在2～6 m为宜。砼要连续浇注，中断时间不超过30 min。浇灌的桩顶标高应高出设计标高0.8～1.2 m。
4.3 高压旋喷桩施工
本工程旋喷桩采用二重管法，二重管主要施工技术参数：法浆液压力20～40 MPa，压缩空气压力0.7～0.8 MPa。旋喷桩设计直径0.8 m，桩间距1.5 m，即支护桩间打入高压旋喷桩，高压旋喷桩与支护桩结合起来形成堵水帷幕。旋喷桩在灌注桩桩芯砼达到设计强度70%以后、冠梁施工前进行施工。施喷桩采用双重管法，成孔采用XY-100型地质钻机，再用GS500-4高台喷车进行旋转喷浆。
4.4 冠梁施工
支护桩顶部设冠梁，冠梁采用C30砼，冠梁纵筋采用12根16，箍筋采用圆10间距200 mm，排桩主筋锚入冠梁内为冠梁高度。
4.5 钢绞线锚索施工
（1）锚索采用螺旋钻杆钻机施工，锚索注浆采用水泥浆，水泥强度等级P.O42.5，水灰比取0.5，采用二次注浆工艺。
（2）锚孔内插入钢绞线，应进入锚孔底部，待注浆养护7 d后施加张拉预应力，然后锁定。
（3）锚索施工时土方开挖应按设计工况分段分层开挖，下层土方开挖时，上层锚索必须有7 d以上的养护时间并已张拉锁定。锚索钻孔定位误差小于50 mm，孔斜误差小于3°，锚孔孔径偏差20 mm。
（4）腰梁采用双拼25a工字钢焊接，连接板采用300 mm×100 mm×20 mm钢板，锚具采用QVM15-2型，锚具钢垫板采用300 mm×250 mm×20 mm钢板，钢垫板中心开直径50 mm孔，用于钢绞线穿过。
（5）钢绞线采用1*7直径15.2 mm钢绞线，桩外预留1.0 m以便张拉。采用高压油泵和100 t穿心千斤顶进行张拉锁定。当注浆体的强度达到设计及强度的75%且不小于15 MPa，方可张拉锁定。正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉一次，再以50%，100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%锁定荷载，在超张拉荷载下保持5 min，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。
5 基坑监测
通过对基坑监测共15次。从数据来看：点6、7、8、9位移较大，这4点位于东侧支护桩顶长向冠梁上，相对支护刚度较小，故位移较大，其它点在支护桩顶短向冠梁上，相对支护刚度较大故位移较小，根据最后4次观测记录，位移数据趋于稳定；根据沉降点观测没有多大变化，这些点沉降范围在0.7～3.0 mm之间，远小于沉降警戒值，结果见表2。
6 结语
本工程于2010年6月完工，经监测，基坑变形均在规范允许之内，该支护体系是合理可行的，该岩石破碎站工程已投产三年，取得了很好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 深基坑支护技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2] 基坑工程手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2009.endprint
