通过注浆及锚索围护支撑体系对深基坑加固技术

杜 琳

（北京中铁大都工程有限公司，北京 100162）

近年来，随着我国高层建筑、高铁、地铁的快速兴起，促进了深基坑支护技术的发展。然而不断出现的基坑工程事故应该引起我们高度重视。如何保证深基坑周边风险建筑物和自身主体结构的稳定，常常成为施工难题[1]。河北燕郊某房建项目周边有6座危楼建筑物，安全质量的风险非常大，倍受建设单位的关注。故建设单位委托某勘测设计院对本工程的安全性影响进行评估，通过计算分析施工对既有建筑物的附加变形和内力影响，比选出最为合理经济的安全处理方案，为施工安全提供有力的技术保障。

表1 工程地质特征布置

该房建项目地上最高建筑为34层，总建筑面积208811.34m2。高层住宅采用剪力墙结构，地下车库采用框架结构。现场勘察过程中，通过钻探，发现3层地下水，第1层为孔隙潜水，第2层为浅层承压水，第3层为泥岩裂隙水。

场地地层主要由4部分组成：道路结构层和人工堆积杂填土层、第4系中更新统冲洪积粘性土和砂土层、白垩系泥岩层。各层具体分布详见表1。

表2 周边主要风险建筑物概况

表4 既有建筑沉降控制指标

经过本项目专业技术人员和某勘测设计院检测机构人员对周边危楼进行逐一检查，初步判断为各栋楼体均存在一定程度的开裂风险，随着深基坑开挖，极易造成楼体不均匀沉降，存在极大安全风险。主要风险建筑物概况如表2所示。

通过评估、分析深基坑施工对既有建（构）筑物的附加变形和内力影响，得到安全性影响的评估结论，并对设计、施工及监测提出相应的措施建议和重点监测区域[2]。具体沉降参数如表3，控制指标如表4所示。

1 周边建筑物风险处理方案分析与对比

因深基坑其结构边缘靠近以上多栋民用建筑物，根据评估报告，针对建筑物保护可行的方案主要有以下几种：（1）地表打设袖阀管设置隔离墙；（2）进行超前深孔注浆等方案等。通过方案比选，具体如表5所示，方案2施工环境条件要求较高，现场不具备施工场地条件，而且工期较长，无法满足业主工期要求，只有方案1既能满足施工要求，也能保证施工安全，且工期也较为合理，现场具备施工条件。综上，方案1为可行方案。

表5 方案比选对比

综合以上对比分析，建议采用地表袖阀管注浆施工方案。该方案实施方便，对工期影响较小，且经理论验算，能满足周边建筑物沉降控制要求。

2 水泥搅拌土锚索施工技术

水泥搅拌土锚索在实际施工过程中，桩与各排锚索相互作用影响，具有很强的动态效应，对基坑支护体系的稳定性和安全性，以及周边环境影响显著[1]。水泥搅拌土锚索施工工艺是采用一次性钻头上加搅拌叶片，由于钻杆为中空孔，向内以一定压力旋喷水灰浆液。浆液通过钻杆道的中空通道，边钻进边搅拌注浆，钻进的同时将钢绞线及锚头结构件带入设计深度[2]。由于场地复杂，很容易造成塌孔，造成施工困难，锚杆成孔直径很难保证，影响锚杆承载力。水泥搅拌土锚索钻进喷浆一体完成，杆体直接带入，不用安装，解决了塌孔的难题。锚索在不良地址中成孔是支护施工的关键。水泥搅拌土锚索最适宜于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土地基，其优点在于：

（1）施工工艺由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，最大限度的利用了原土。

（2）搅拌时不会将地基土侧向挤出，对周围既有建筑物影响较小。

（3）施工过程中产生的振动较小，无污染，可以在城市居民区施工。

对地基基础的施工，既要保证基坑开挖和施工期间的安全，对相邻建筑、道路、地下管线不产生危害，又要保证地下室结构的使用功能和安全，这一切使基坑支护作用显得尤其重要。本工程原设计支护结构采用直径800mm钻孔桩，桩间距1000mm；采用L=11000@2000砂浆锚杆，锚杆的杆体与水平方向的夹角为15°，共设置4道锚杆，竖向间距均为1500mm，锚杆为临时支护体系。后经过试验所得，成功变更为注浆锚索工艺，其他设计参数不变，锚索的轴向受拉承载力设计值：第1道170kN，第2道250kN，第3道250kN，第4道120kN，4道的张拉预应力值分别取170kN、200kN、200kN、120kN。锚索体采用2束7φ5钢绞线制作而成，钢绞线强度为1860MPa。

3 施工过程

3.1 前期施工

3.1.1 施工准备

（1）根据设计图纸，确定轴线、桩位中心线，会同监理组织验收，并做好基准点保护措施。

（2）工程开工前，项目经理部应组织有关人员参加设计交底，熟悉工程图纸和工程地质资料。

（3）施工前应按施工平面图布置施工的基础设施，如：水、电布置，拌浆后台、施工设备进场等。并预先探明和清除影响施工的地下障碍物。施工现场应做到“三通一平”，即水通、电通、道路通。

（4）施工前应做好设备安装、调试检查工作；做好供水供电、夜间照明、原材料的检验与试验等工作。

为避免开挖作业过程中基坑壁的渗漏水，在钢筋混凝土灌注桩桩间采用长11000mm2束7φ5钢绞线锚固加φ8＠250×250钢筋网喷C20细石混凝土，随开挖，随挂网、喷混凝土。混凝厚80mm。待锚索完成后，单独再次对锚索处复喷，形成完整体。

施工中当完成分层开挖高度时，人工凿除靠基坑侧桩体的护壁混凝土，并凿出桩芯的箍筋，清洗干净，将钢筋网片与桩芯箍筋焊接，然后采用湿喷法喷射混凝土。钢筋网分片加工、现场安装，搅拌运输车运送商品混凝土，TK500型湿喷机紧跟开挖作业面喷射混凝土。桩间喷混凝土示意见图1。

3.1.3 锚索试验

本工程工期紧，为尽早确定注浆后张拉时间及注浆参数，现场通过第1试验3根水泥搅拌土锚索，长度分别为10m、12m、14m，水灰比：1.2～1.5∶1。12h后进行拔力试验，试验破坏值分别为420kN、440kN、460kN，均为钢绞线断裂，达到设计值1.68倍。通过现场第2次试验3根水泥搅拌土锚索，有效长度均为11m，水灰比1.2～1.5∶1。24h后进行拔力和钻芯法检测混凝土强度试验，均加荷载到400kN，钢绞线均未破坏，位移量为24.98～43.24mm；同时取芯检测，混凝土强度在8.5～9.1MPa之间，满足张拉要求的5MPa。

图1 桩间喷混凝土示意

图2 试验锚索布置

选用施工水灰比为1∶0.8，张拉时间选择在24h之后。试验锚索布置见图2。

3.2 施工工艺

（1）场地准备。水泥搅拌土锚索成孔采用MD-50型钻机，锚索施工应与开挖紧密配合，挖机应先在坑周开挖、整平锚索施工用7m宽度的平台，使现场机械有足够的施工空间，并人工靠近围护桩挖出一条0.5m宽、7m长左右的边槽，方便水泥浆循环回流，避免因泥浆随意排放而影响施工[3]。

（2）锚索制作。钢绞线下料长度为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和。每道锚索有效长度11m，实际截取长度为11m+0.83m（围护桩有效长）+1m（张拉锚固长度）=12.83m。钢绞线端部用金属套管液压钳固定于转头上，不影响钻头转动。张拉完成，钢绞线截取余量取50mm。

（3）成孔注浆。施工旋喷搅拌水泥土桩锚，其施工工艺是采用一次性钻头上加搅拌叶片，直径采用200mm，角度15°，长度12.83m。由钻杆中空孔向内旋喷水泥浆液，现场水灰比控制在1：0.8，泵压力值为0.2～0.5MPa，水泥用量30～50kg/m。水泥浆液通过上述钻杆的中空通道，边钻进边搅拌注浆，钻进同时将2根钢绞线及锚头结构件带入设计深度。

（4）对于校内的接待政策，可以考虑给予校内接待统一的协议价格。学校相关部门应事先做好计划，对于学校提前一定天数的房间预定需求可按照协议价格执行，对临时发生的房间需求则遵照市场价格执行。加强学校和酒店经营双方的沟通，相关明细条款可以在签订协议时予以明确。

（4）二次注浆。注浆待孔口返出的泥浆不含砂粒时，退出钻杆同时钢绞线安放完毕。注浆分2次，第1次为带钻进，与锚杆钻进到达设计深度同时进行，注浆压力0.2～0.5MPa，孔口大量冒浆即可；由于使用循环浆液，孔口较大，每根锚索施工结束后，从孔口进行2次补浆，然后水泥土封口。

（5）腰梁制作。腰梁紧贴竖向围护桩部分必须平整且为坚硬密实的混凝土，采用2根28槽钢面靠面间隔8cm孔隙，用钢板焊为一体，锚头部分加20mm厚垫片[4]。水泥搅拌土锚索正式张拉之前，将腰梁调整平顺，锚索每隔3道均初张拉至1.5MPa，使腰梁与桩之间接触紧密。

（6）张拉锁定。锚杆张拉锁定在注浆体强度达到5MPa后进行，根据现场试验证明，水灰比1∶0.8，24h后强度就能到达8MPa，因此锚索均是注浆24h后张拉。锚具为QM锚具，用YC-100型穿芯式千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉系统事先经过标定，并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。在锁定过程中，采用锚索拉力计进行校核。

4 质量控制要点及技术质量保证措施

（1）对于影响搅拌桩成桩质量的不良地质和地下障碍物，应事先予以处理后再进行搅拌桩施工；同时应适当提高搅拌桩水泥掺量。

（2）钻进速度应当控制在0.3～0.5 m/min，回转速度控制在20～50N·m，防止速度过快引起旋喷搅拌不均匀，浆液过少[4]。

（3）桩与桩的搭接时间不宜大于24h，若因故超时，搭接施工中必须放慢搅拌速度保证搭接质量。若因搭接时间过长无法搭接或搭接不良，应作为冷缝记录在案，并经监理和设计单位认可后，采取在冷缝处外侧补搅素桩，补搅的素桩与先行三轴水泥土搅拌桩接缝处采用高压旋喷桩进行封堵加强的技术措施，以确保搅拌桩的施工质量以及止水的可靠性。

（4）注浆用水、水泥及其添加剂应注意氯化物与硫酸盐的含量，以防对钢绞线的腐蚀。注浆时，设置有搅拌桶和成品桶，现场每次施工前用比重仪测定水泥浆比重。试验室不定期进行水泥浆比重抽查。

（5）张拉前，对张拉设备进行标定。锚固体强度均大于5.0MPa时，方可进行张拉。水泥搅拌土锚索张拉都分为4个分级，第1、4道逐次张拉至设计轴力的0.25倍、0.5倍、0.75倍、1.0倍，第2、3道逐次张拉至设计轴力的0.25倍、0.5倍、0.65倍、0.8倍，每个分级均稳压5min后，进行下个分级张拉，锚索张拉至设计轴力后锁定。

表6 实际沉降量与理论沉降量对比

（6）三轴水泥土搅拌桩桩身强度应采用试块试验并结合28d龄期后钻孔取芯来综合判定。钻取桩芯宜采用φ110钻头，连续钻取全桩长范围内的桩芯，取出的桩芯不得长时间暴露空气当中，应及时蜡封，立即送检。正式施工前，施工单位应制定详尽可行的检测方案，经各方认可后方可实施。

（7）锚索编制要确保每一根钢绞线始终均匀顺直，锈、油污要除尽，对有死弯、机械损伤及锈坑者应剔出。

（8）加强对搅拌墙体施工过程的监理及对成品墙体的质量检测工作，如发现质量问题应主动与设计单位联系，以便及时采取补救措施，避免造成不必要的损失。

按照地表袖阀管注浆方案实施后实际最终沉降量统计如表6所示。

从上表可以看出，通过采用地表袖阀管注浆结合构建深基坑锚索围护支撑体系，实际最终的结构沉降变形量均未超出理论沉降控制值，能保证周边建筑物的结构安全。

5 结束语

我国建筑行业蓬勃发展，对于工程质量来说，基础工程建设的地位十分重要，但是如何在深基坑工程施工时最大程度地减少对邻近风险建筑物的影响，依然是一个施工难题。本文以河北燕郊某房建项目深基坑周边建筑物的工程实例为依托，通过对周边建筑物调查鉴定、风险评估和方案比选，确定了地表袖阀管注浆结合构建深基坑锚索围护支撑体系等处理措施，施工中密切监测建筑基础的沉降和水平位移。经工程实施验证，该施工方案满足了深基坑支护的安全需要，方案可行，对同类工程具有一定的参考价值。

［1］ 周勇, 朱彦鹏. 兰州地区深基坑支护技术探讨[J]. 兰州理工大学学报, 2015,(8):34-36.

［2］ 牛晓勤. 建筑工程常见风险的防范及处理[J]. 山西建筑, 2012,(11):109-112.

［3］ 莫静英, 许伟. 现浇混凝土非结构性裂缝的成因及处理[J]. 安徽建筑, 2013,(6):78-80.

［4］ 郑卫锋, 邵龙潭, 贾金青. 深基坑预应力锚杆锚固段应力分布规律与应用[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版).2016,(06):45-47.