多排高压旋喷加筋排桩在深基坑支护中的应用

2017-05-18姚平

四川建筑 2017年2期

关键词：排桩支护桩深基坑

姚平

(西南科技大学土木工程学院，四川绵阳 621000)

多排高压旋喷加筋排桩在深基坑支护中的应用

姚平

(西南科技大学土木工程学院，四川绵阳 621000)

广元某深基坑由于地下室范围发生变化，大部分原有的支护桩在新开挖范围内，周边的建筑已建成，场地受限。文章通过研究分析采用多排高压旋喷加筋排桩支护形式，介绍深基坑采用多排高压旋喷加筋排桩支护设计和施工工艺，结果表明支护效果好，并且有止水的效果，为类似工程提供经验。

深基坑；高压旋喷；多排加筋排桩；施工工艺

多排高压旋喷加筋旋喷排桩支护结构是介于水泥土重力式围护结构与排桩墙围护之间的结构[1]。水泥土重力式围护结构在工程应用中常釆用深层搅拌法，或釆用高压喷射注浆法施工形成,常用于软粘土地区支护深度小于6.0 m的基坑工程，而将高压喷射注浆法施工用于以卵石为主的地层少有见报[2]。典型实例为目前我国西南地区最深的德阳二重厂热处理车间新增淬火炉装置超深基坑工程，其开挖深度达到37.4 m[3-5]。而插入钢筋可视为弱排桩结[6]，排桩墙围护结构是目前应用较广泛的一种深基坑围护结构。釆用高压喷射注浆法施工形成旋喷排桩，再插入钢筋形成的多排高压旋喷加筋排桩支护体系，桩与桩之间搭接咬合，呈梅花形(图1)，能起到支护与止水的双重作用。

图1 GH段多排高压旋喷加筋排桩水平剖面

1 基坑工程概况

某深基坑开挖深度8.15～9.05 m，安全等级为一级。由于地下室范围发生变化如下：(1)基坑北侧：由于新的开挖线在支护桩范围内；(2)基坑东侧、南侧：大部分支护桩在开挖线内，原支护桩将作废。

基坑周边环境情况：(1)基坑北侧：室外步行街，步行街距基坑开挖线距离为7.0 m，宽约14.5 m；(2)基坑东侧：城市广场用地；(3)基坑南侧：已建2层商业楼，无地下室，基础埋深为1.5～1.7 m，商业楼距基坑开挖线最近距离约5,0 m。基坑平面图见图2。

由于周边大部分主楼已经建成(2层地下室)，场地受限的原因，大型设备将无法在基坑周边进行施工，而人工挖孔桩风险较大，目前基本已经禁用，故本次设计采用多排高压旋喷加筋排桩进行支护。

2 水文地质概况

根据工程地质测绘以及查阅原始地形资料，拟建场地地貌为嘉陵江支流南河岸一级阶地中～前缘工程地质区。勘察揭露地层由第四系全新统人工填土层及第四系全新统冲洪积层组成，土层从上而下划分为：①层：素填土，褐黄～褐灰色，厚度0.50～4.20 m；②层：粉质黏土，褐黄色、浅黄色，可塑，稍湿～湿，厚0.30～4.50 m；③层：粉质黏土，褐色～灰黑色，软塑，厚0.40～2.10 m；④层：中砂，灰色、灰黄～黄灰色，松散～稍密，厚0.60～2.40 m；⑤层：卵石，杂色，稍密～中密，按密实度可以分为三个亚层；⑥层：粉砂质泥岩，紫红色，泥质结构，根据其风化程度分为两个亚层，⑥-1：强风化粉砂质泥岩，岩质软，顶板埋深为12.50～16.60 m，厚0.3～0.8 m，⑥-2：中风化粉砂质泥岩，岩质较硬，该层未揭穿。由于基坑已建两年，排水良好，地下水位位于基坑底面以下。

3 基坑支护设计

由于场地受限的原因，本工程基坑支护采用自然放坡和多排高压旋喷加筋排桩支护(图2、图3)。

自然放坡坡度为45°，坡高1.0 m。多排高压旋喷加筋排桩分4段：(1)GH段：基坑深9.05 m，设计4排加筋高压旋喷桩进行支护，桩径0.5 m，桩间距1.0 m，桩长12.0 m，共设置547根，桩内放置3φ25钢筋；(2)HI段：基坑深9.05 m，设计5排加筋高压旋喷桩进行支护，桩径0.5 m，桩间距1.0 m，桩长12.0 m，共设置519根，桩内放置3φ25钢筋；(3)IJ段：基坑深8.55 m，设计4排加筋高压旋喷桩进行支护，桩径0.6 m，桩间距1.0 m，桩长11.5 m，共设置112根，桩内放置3φ25钢筋；(4)JK段：基坑深8.15 m，设计4排加筋高压旋喷桩进行支护，桩径0.6 m，桩间距1.0 m，桩长10.5 m，共设置547根，桩内放置3φ25钢筋。

图2 基坑平面

图3 GH段多排高压旋喷加筋排桩垂直剖面

桩间支护设计：(1)桩间支护：面层采用喷射混凝土与钢筋网组成的钢筋混凝土板结构型式，土方开挖时，桩间壁宜开挖成凹弧形，喷射混凝土采用细石混凝土，混凝土强度等级为C20，壁面喷射混凝土厚度不小于80 mm；(2)桩间锚固：为了增加桩间挂网稳定性，桩间设置短土钉，长度为0.8 m，水平间距为同桩间距，竖向间距为1.5 m。

排桩呈梅花形(图1)，旋喷桩心间距1.0 m。排桩采用90型锚杆钻机成孔、高压旋喷喷浆方式成桩，施工的顺序为按图定点、机具就位、90型锚杆钻机成孔、下PVC管和钢筋、贯入喷射管、喷射注浆、拔管和冲洗。

4 施工方案

高压旋喷桩排桩呈梅花形布置，按次序施工。旋喷桩桩径0.5 m、0.6 m，旋喷深度为设计标高到地面，采用90型锚杆钻机引孔，引孔完成后立即下放薄型PVC管对成孔进行保护，防止孔壁垮塌，下放钢筋，并在当天完成高压旋喷作业。当喷嘴达到设计标高，先用低压水测试喷嘴有无堵塞现象，若无则开始自下而上旋喷施工。为了多排的旋喷桩形成整体其支护作用，并且由于高压旋喷加筋排桩支护完成后，原降水井作废，排桩支护外不设降水井，此支护体系要起到止水作用，成孔过程中保证旋喷桩的定位准确和垂直度至关重要。钻孔位置允许偏差为±50 mm，孔斜率小于1 %。

注浆材料采用PO42.5普通硅酸盐水泥制备的纯水泥浆，浆液水灰比0.8～1.2，高压注浆压力大于20 MPa，流量大于30 L/min，气流压力大于0.7 MPa，喷嘴提升速度为0.1～0.2 m/min，全土层采用复喷工艺。

在施工过程中，若遇到旋喷管无法放置到孔底时，必须重新进行成孔后再进行旋喷施工。喷射管分段提升的搭接长度不得小于100 mm。旋喷桩注浆完毕后，迅速拔出喷射管，为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，在原孔位采用冒浆回灌或第二次压浆。喷射孔与高压注浆泵距离不大于50 m。

5 支护效果

基坑开挖监测过程重点关注排桩桩顶的水平位移。基坑工程完工，原有支护桩破除和开挖状况良好，水平位移大多都在2.0～4.0 mm。实际监测水平位移的最大值出现在桩顶，为5.1 mm，满足规范要求[7-8]。在开挖过程中排桩位移发展缓慢，基坑稳定性良好，说明了多排高压旋喷加筋排桩起到很好的支护作用；并且由于桩间距过小、高压旋喷注浆技术和多排旋喷桩，没有出现漏水的情况，起到了止水效果。从工程施工结果看，旋喷桩在卵石土中的固结体平均强度达5.0 MPa，完全满足基坑支护的强度要求。