岩石层微型钢管桩—喷锚支护体系施工技术研究

尹伟　卜方明

摘要：基坑支护是一项系统性很强的工程，青岛数媒中心项目根据建设工程项目的进度计划以及地质条件要求应用的岩层钢管桩一喷锚支护体系的支护方法，有效减少了基坑土石方开挖及支护的施工时间，顺利实现节点工期，确保了施工安全和质量。

关键词：基坑支护；微型钢管桩；支护体系

0引言

青岛数媒中心项目地质条件比较复杂，基坑地质条件自上而下为粘土、强风化岩、中风化岩层，既有能够直接开挖的土层，又有需要爆破开挖的岩石层。同时基坑四周为市政道路，其中北侧珠江路为青岛市黄岛区主干道，道路两侧埋有天然气、通信、供电等市政管道，四周道路及市政管道距项目红线最小距离仅为2米。项目北侧、西侧无法采用常用自稳放坡、土钉支护等支护施工方法。根据施工部署的任务和工期要求，推出了多种方案，并加以比较，最后选择了微型钢管桩一喷锚支护体系的方案。

1工艺特点

1.1岩石层微型钢管柱作为超前支护，适用于周边环境狭窄区无放坡场地域，基坑支护且地质条件自上而下有松软的粘土、坚硬的岩石层，能够有效防止坡肩土体滑移，保证施工安全。

1.2岩石层微型钢管桩能够承受强大的冲击力，微型钢管桩注入的水泥浆将钢管桩与地下岩石层粘结在一起，并使土石爆破开挖与边坡交界面处分隔开，能更好地抵御基坑爆破工程时的冲击力，避免基坑支护出现较为严重的倒坡、凹凸不平及坍塌等质量问题。

1.3微型钢管桩一喷锚支护体系，弥补了纯喷锚支护的安全性不足的缺陷，施工方便，工期短，施工成本低等特点。

2工艺原理

微型钢管桩在联合体中作为超前支护，可以通过压力注浆增强微型钢管桩的抗弯和抗剪能力，也能够更好地将钢管桩与岩层粘结在一起，约束了钢管桩体周围一定范围内的岩层变形。当土体开挖时，它可以作为护坡桩，承担岩层侧压力，通过腰梁把岩层侧压力传递到锚杆的作用，同时钢管桩底部深入基坑基底一定的设计深度，能够更好地起到直立开挖、分层支护的作用。

3施工工艺流程及操作要点

3.1工艺流程

岩石层微型钢管桩一喷锚支护体系，在基坑开挖前，先进行微型钢管的施工，微型钢管能够起到超前支护的作用，随后距微型钢管桩2米范围外进行爆破施工。基坑应按照技术方案采取分层开挖措施，锚杆分步设置，喷射混凝土面层，与微型钢管桩形成一个整体。

3.1.1微型钢管桩施工工艺流程

平整场地-钢管制作焊接-测量放线-孔距定位-钻孔机就位钻孔-钻孔至设计深度-清孔-安装下放钢管-注浆机安装-安装注浆管-拌制水泥浆-注水泥浆-二次加压注浆只至上口翻浆。

3.1.2锚杆施工工艺流程

土方开挖-修整边壁-测量、放线-钻机就位-接钻杆-校正孔位-调整角度-打开水源-钻孔（接钻杆）-钻至设计深度-冲洗-插锚杆-压力灌浆养护-横梁施工-锚杆的张拉与锁定。

3.2操作要点

3.2.1微型钢管桩的操作要点

放线定位：按图纸要求划定基坑边线及桩位并进行复核，钻机安装到位后再次复核桩位，无误后再进行钻孔作业。

注浆钢管制作焊接：严格安装施工图纸要求下料，当桩长度不足时，应按规范要求接长，钢筋搭接应采用φ12的钢筋帮接焊接，帮接长度必须满足规范的要求，焊缝应饱满，焊接后的垂直度必须满足规范要求，操作人员必须持证上岗；钢管桩的端部应焊接成尖锐状，端部以上4m范围内应钻直径15mm，错落布置的出浆口，出浆口间距控制在40cm。

孔距定位：按图纸要求的间距及排距，组织施工人员在钻孔作业前用钢筋头对各桩进行定位标注，这样既方便施工也可以保证钻孔位置不发生偏差。

钢管桩定位：施工应用潜孔钻机成孔，岩层金刚石钻头。以各桩定位过的钢筋头标注为参照，进行桩位的精准定位。定位完成后通过对钻机采取加固稳定措施，防止钻机在施工过程中发生偏移、倾斜和沉陷，保证钻孔施工质量。

钻机就位：将钻机运抵施工位置并按相关的操作要求布置妥当以后，在作业前应该先试运转，防止成孔或注浆途中发生机械故障，试运转后，按确定定孔中心点，使钻机就位，准备下一道工序。

钻孔：将钻杆放置于钻机的附近且不能影响施工，启动钻机，应根据实际的地质条件状况调整钻进的速度，钻机速度不宜过快：根据规范要求，及时接驳钻杆，直到钻进到施工要求的深入为止。

3.2.2锚杆施工的操作要点

测量放线：根据设计要求和土层条件，定出孔位做出标记，孔距误差不小于10mm。

钻机就位，对准孔位：作业面场地要平坦、坚实、有排水沟，场地宽度大于6m。采用将汽车载运螺旋钻机安放在指定位置，安放就位后，作业前先试运转，防止成孔或注浆途中发生机械故障，试运转后，按确定定孔中心点，使钻机就位。钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上。

钻孔：锚杆钻孔倾角15度（斜向下与水平线夹角），土钉钻孔倾角20度（斜向下与水平线夹角），支护施工如用脚手架，需较平整，以保证锚杆倾角。

孔深要求：孔深应不小于锚杆设计长度，但也不宜大于设计长度的500mm。

清孔：钻孔完毕后，用清水或高压风管把孔底沉渣冲洗干净，直至孔口清水返出。

锚杆杆体的组裝与安放：按设计要求制作锚杆，为使锚杆处于钻孔中心，在锚杆杆体上每隔2m设置定位支架。锚杆钢绞线平直、顺直、除油除锈。杆体自由段应用塑料套包扎，与锚固体连接处用铅丝绑扎。锚杆下料长度应为锚杆自由段、锚固段及端头长度之和，端头长度需满足腰梁及张拉、锚固作业要求若发现孔壁坍塌，应重新清孔，直至能顺利送入锚杆为止。

安装注浆泵和注浆管：下放锚杆完毕后，要及时进行注浆。注浆泵采用挤压式灌浆泵，额定注浆压力3MPa。注浆管采用橡胶管，注浆管直径φ25mm，注浆管要求连接牢固、可靠，注浆管插至距孔底300-500mm为宜。endprint

注浆水泥：采用普通硅酸盐水泥P.042.5，拌合水采用饮用水，应根据设计要求采用水灰比0.50的水泥浆，必要时可加入一定量的外加剂或掺合料。浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，注浆管路应经常保持畅通，严防石块、杂物进入浆液。

注水泥浆：注浆管需装设压力表，注浆压力为0.2～0.3MPa，注浆后暂不拔管，直至水泥浆冒出孔口为止。

多次加压注浆：注浆一次的充盈系数很难达到相应的要求，因此需要多次间歇注浆，一般为三到五次，直至管口翻浆为止。注浆工作完成后应在砂浆凝固前及时进行现场清理，避免其对其他构件造成污染。在整个施工过程中应做好保钢绞线和锚杆等的成品保护工作。

锚杆的张拉与锁定：应在锚固体和腰梁强度分别达到15MPa、20MPa时张拉作业，张拉锚杆时间隔进行。按设计预应力锁定值锁定。锚杆正式张拉前，应取0.1-0.2轴向拉力设计值对锚杆与张拉1-2次，使杆體完全平直，各部位接触紧密。锚杆张拉1.05-1.10轴向拉力设计值时，对岩层、砂性土层保持10分钟，对粘性土层保持5分钟，然后卸荷至锁定荷载设计值进行锁定。

4效益分析

4.1社会效益

4.1.1通过岩石层微型钢管桩一喷锚支护体系的施工技术的应用，缩短支护结构及土方开挖工程的时间，为主体结构施工提供条件，提前具备下一步工作条件，为相关单位合理安排下一步工作奠定基础。

4.1.2应用此施工技术最大程度的缓解了施工现场的用地，同时保证周边建筑物安全，以及避免基坑支护面出现倒坡、坍塌等质量问题。

4.2经济效益

4.2.1该施工方法与传统的基坑支护方法相比，需喷面支护的临空面大大减小，节约喷面及支护的面积约607m2，基坑支护喷面单价97m2/元，共计节约97x607=58879元。

4.2.2采用岩石层钢管桩一喷锚支护体系施工技术有效的缩短了结构施工工期36天，节省施工管理费36x1200=43200元，机械投入36x2440=51840元，总计经济效益为131040元。

4.2.3施工简便、降低成本、缩短工期，该施工方法可取得明细的经济效益和社会效益为企业树立了良好的形象，对企业在今后同类工程的标中标起到良好的促进作用。

5应用实例

中国华冶科工集团有限公司青岛分公司承建的青岛数媒中心项目位于位于青岛市黄岛区珠江路以南，漓江西路以北，交通便利。本工程包括5栋高层办公楼、1栋多层中心书城及2～3层地下车库。办公楼及地下室部分基底绝对标高为8.22m，书城及地下室部分基底绝对标高-4.17m。本基坑开挖深度约8.17-22.22m，支护长度约1404.1m。其中，长约343.7m的岩石层微型钢管桩一喷锚支护占总支护长度的25%。

本工程基坑支护形式为土钉墙+桩锚支护体系，桩为6mm壁厚的φ146钢管桩，成孔直径180mm，中心间距500mm，桩端进入基底2000mm。锚杆为2φs15.2、3φs15.2钢绞线，成孔直径130mm，倾角15度。钢管桩顶部设置冠梁，侧面设置腰梁和肋梁。锚杆设置横梁，局部设置肋梁。土钉为三级钢20，钻孔直径90mm，倾角20度。面层为80mm厚C20喷射砼，采用φ6.5@300mm。注浆材料为水灰比0.5的水泥浆。护面加强筋为三级钢14。

6结论

青岛数媒中心项目应用的岩层钢管桩-喷锚支护体系的工工法，有效减少了基坑土石方开挖及支护的施工时间，顺利实现节点工期，确保了施工安全和质量，受到建设单位和监理单位的好评，为企业今后投标中标奠定了良好基础，也为项目部创造了良好的经济效益，受到上级的嘉奖。同时为企业培养了一批具有类似施工经验的人才，为企业发展起到一定的促进作用。endprint