水泥土加超前钢管桩_喷锚混凝土结合支护在深基坑中的应用

1、水泥土加超前钢管桩、喷锚混凝土结合支护在深基坑中的应用邱诗文(汕头市潮阳第四建筑总公司)摘要：本文结合广州好世界酒店基坑支护设计与施工的实例，分析水泥土搅拌桩加超前钢管桩补 强、喷锚网混凝土加固结合支护的优点。其施工技术成熟，与其它基坑支护施工相比，工期短、造价低、经济且安全可靠，保证基坑及周边建筑安全环保。关键词：水泥土搅拌桩；超前钢管桩；喷锚钢筋混凝土网；腰梁；监测控制水泥土搅拌桩止水、超前钢管桩、喷锚网混凝土加固支护结合是深层搅拌桩、锚杆(锚索)、钢管桩、钢筋 网、喷射混凝土结合的支护方式。水泥土搅拌桩止水是 通过相邻水泥土桩搭接而成。超前钢管桩是通过对水泥 土搅拌桩的补强，增加其支护的

2、强度及抗剪强度，两者 结合作为超前支护的一种措施，解决基坑四周土体的自 立性，形成隔水帷幕。在深基坑中应用，其优越性得到充 分发挥，不仅施工周期短，而且保证基坑及周边建筑安 全环保。1 工程概况及工程地质情况1.1 工程概况广州好世界酒店三面临路，一面临建筑物，场地狭 窄；占地面积为 1200m2，地下室 2 层，地上 25 层，钢筋混 凝土框架结构，建筑面积共 25300m2，地下室为 30×40m 的长方形深基坑。本工程现场北面高、南面低，地下室基 坑开挖深度为 9.5513.35m。据该场地周边的情况，考 虑到安全、经济的因素，设计采用“搅拌桩加预应力锚索 加喷锚网”方案，并采

3、用超前管桩控制周边变形。1.2 工程地质情况根据钻探揭露，场区地层主要由杂填土、残积层及 白垩系沉积岩组成，各岩土层工程性质如下：杂填土层（填土）：杂色，稍经压实，湿；由砂土、碎 砖块等组成，层厚 0.902.30m。残积层：主要为风化残积而成的粉质粘土，根据 其软硬度可分为两层；粉质粘土：红褐色，可塑，粘性 较好，层厚 3.808.20m。粉质粘土：红褐色，硬塑，局 部坚硬状，粘性差至一般。层厚 5.5012.10m。白垩系沉积岩：根据其风化程度可分为三个风化 带：强风化岩带：红褐色；岩性主要为砾岩，局部为泥岩或粉砂岩，岩石风化强烈，手可捏碎，层厚 0.505.30m。中风化岩带：红褐色，主

4、要为砾岩、粉砂岩，岩 芯呈柱状、碎块状，层厚 0.705.70m。微风化岩带： 红褐红，岩性主要为砾岩、粉砂岩，层厚 2.064.54m。场地内含水层主要为第四系孔隙水及深层基岩裂 隙水，稳定地下水位为 4.309.50m，含水量较小。2 深基坑支护设计方案2.1 搅拌桩沿基坑周边在基坑外侧（距地下室边线 1.2m）布置 单排搅拌桩，500 搅拌桩，桩距 350mm。2.2 超前钢管桩在基坑垂直开挖段采用钢管桩进行超前支护，超前 微型桩用钻机成 150 的孔，成孔垂直偏差不大于 1%， 成孔间距为 1200/1000/800。在相应孔内设 114×3 的钢管，钢管桩孔内灌注 M25

5、的水泥砂浆，注浆压力为0.51.0MPa。二次补浆，用水泥砂浆收缩部分填满。2.3 锚杆(锚索)及锚喷网锚杆采用 HRB335 钢筋，成孔直径 130mm；锚索采用2×75 的钢绞线，锚索成孔直径为 150mm；成孔灌注 M25 水泥浆，注浆体强度不低于 20MPa，注浆压力为0.51.0MPa。腰梁 C25 混凝土浇筑，面设钢垫板 200×200×20。钢筋网采用 8200×200，加强钢筋采用 20。钢 筋网 8 钢筋采用绑扎连接，加强钢筋及加强段与锚杆 的连接采用焊接，挂网喷射砼厚为 100mm，砼强度为 C20。各剖面做法见表 1：3 基坑支护施

6、工3.1 施工流程- 77 -图 1 基坑支护剖面图图 2 单排搅拌桩加钢管桩大样广东建材 2008 年第 1 期施工技术表 1角度（kN）20°20°20°浆预拌下沉至设计深度并喷浆提升重复喷浆搅拌下沉再搅拌喷浆提升至孔口完成移机4.2 搅拌桩施工参数施工前，做工艺试桩，确定各项目施工技术参数，灰 浆的水灰比、外加剂掺量的配方、搅拌机的转速和提升 速度、灰浆泵的压力，输浆量等。水泥浆的水灰比为 1:2，施工时宜用流量泵控制输浆速度，注浆泵出口压力应 保持在 0.50.6MPa，输浆速度应保持常量。搅拌桩机 架安装应水平，导向塔的垂直偏差不得超过 1%。4.3 浆

7、液制作选用木钙作为分散早强剂，掺入量经试验而定，暂 定为水泥用量的 1%；并注意不同批次、牌号的水泥不得 混合堆放和混用。制浆时，应按每条桩的需要，一次配足 浆液，以保证桩掺合比的稳定性和充分浆量。禁止在搅 拌桩机用浆过程时，直接向浆池中添加水泥和清水。在 制桩过程中，不应停止搅拌浆液。4.4 施工方法桩机对中、整平。桩机机架安装应水平，导向塔垂直 偏差不得超过 1%，桩位偏差不得大于 50mm，桩径偏差不 得大于 4%。密切观察已配制的浆液是否足够，禁止在制 桩过程中上料。地表以下 1m 深度范围内，必须用慢速钻 进。制桩完毕后，观察浆池内是否有剩余的浆液，如剩余 的浆液过多，须重新沉钻喷浆

8、搅拌。喷射到达桩顶设计 标高，停止提升，搅拌数秒，保证桩头均匀密实。桩与桩施工准备测量放线搅拌桩超前钢管桩土方开挖、土钉锚杆、锚索、喷锚网及腰梁施工3.2 搅拌桩施工程序深层搅拌桩定位预拌下沉配制水泥浆喷浆 搅拌、提升重复搅拌下沉重复搅拌提升至孔口关 闭搅拌机、清洗移至下一根桩、重复以上工序。3.3 锚杆、预应力锚索施工程序土方开挖、锚杆及喷锚网施工流程：土方开挖 初喷砼造孔锚杆制作及安装注浆铺设钢筋 网焊接加强筋喷射砼养护土方开挖、预应力锚索及喷锚网施工流程：土方 开挖初喷砼造孔预应力锚索制作安装注浆 铺设钢筋网焊接加强筋喷射砼腰梁施工张拉 施工养护3.4 腰梁施工程序安装腰梁模板安装腰梁钢

9、筋腰梁砼浇筑腰 梁养护拆除腰梁模板。4 深层搅拌桩本工程搅拌桩施工采用两搅两喷。4.1 搅拌桩施工顺序放线施工机械就位桩杆的垂直度配制水泥- 78 -剖面层数垂直间距（mm）普通锚杆预应力锚索入射离坡顶间距离坡底规格长度 (m)水平间距 (mm)锚杆力设计值（kN）规格长度 (m)水平间距 (mm)抗拔力设计值1-1710001300750 2516、14、12、91200100、120、802×7523#176;2-2710001300750 2514、12、10、91000100、120、902×7523、19120020025°3-

10、39100013001000550 2516、14、12、10、98000100、120、1102×7513、21#176;图 3 锚杆与喷层混凝土连接大样广东建材 2008 年第 1 期施工技术搭接时间间隔不应大于 24 小时，如果间隔太长，搭接质量无保证时,采用局部补桩或注浆措施。4.5 桩的搭接技术搅拌桩搭接包括桩间搭接和接桩搭接。桩间搭接是 构成整体支护的各个桩体在不同方向的径向连结；接桩 搭接是施工中因故障中断制桩，对桩体本身的连接。接 桩要求：上次制桩完毕到下次施工的最大间歇时间为： 砂层 8 小时，砂土层 12 小时，粘土层 24 小时。如大于

11、 时，按以下两种情况处理：因工序必须超时，在被搭接 的桩施工完毕后的 38 小时，搭接桩位用清水钻清，除 去搭接接桩位上的固结料，便于搭接桩的施工；因其 他故障时，紧贴搭接桩的边缘施工搭接桩，搭接桩施工 完工的 38 小时以内，在两桩的桩心距中间部位，以 250 的刮刀钻头钻一个小孔，用 0.6 水灰比的水泥自 下向上注浆至桩顶，使之胶结连接。5 超前钢管桩施工成孔插入钢管压力注浆。钻至设计深度后，清 理孔内残渣，做好清孔工作。将加工 114 钢管移至已 成孔的孔位中，并把钢管放至设计深度。微型钢管桩施 工的关键工序是封堵孔口和压力灌浆，一定要按设计要 求严格控制注浆压力和注浆量。钢管桩孔内灌

12、注 M25 的 水泥砂浆，注浆压力约为 0.51.0MPa。封堵孔口用注 浆布袋，并严格保证质量封死孔口。用注浆管插入微型 钢管桩孔底部，连接注浆泵，准备注浆。并确保其压力注 浆符合质量要求。6 锚杆或锚索施工6.1 锚杆( 土锚杆) 施工喷锚施工自上而下分层边开挖边施工，水平方向的 施工执行分段跳挖的原则。第一次开挖至第一排锚杆位 置以下 50cm 外，其余开挖深度与锚杆垂直间距相同，不 得超挖，并及时做好喷锚网混凝土施工，待其混凝土强 度大于设计等级 70%时才进行下一层开挖。锚杆的施工顺序：钻孔锚杆杆件的组装与安放注浆。钻孔：施工前先喷一层混凝土。根据设计定出孔 位。钻机就位平稳，导杆、

13、钻机立轴与锚杆倾角一致，并 在同一轴线上。施工时，掌握合理钻进参数、速度，防止 埋钻、卡钻等孔内事故。钻孔深度比设计长 0.51.0m。 成孔后，用清水把孔底沉渣冲洗干净，直至孔口返回清 水为止。土锚杆安装：锚杆钢筋应顺直，没有生锈现象。孔 深允许偏差±50mm，孔位±100mm；成孔倾角偏差±3 度；锚杆钻孔的孔径误差不大于±10mm。注浆：注浆前，清除孔中的泥浆至清水流出。浆液 搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完。采用砂浆泵 将浆液经压浆泵输送至孔底，待孔口溢出浆液或排气管 停止排气时，可停止注浆。注水泥浆时，注浆压力为0.51.0MPa，边灌注

14、边拔出注浆管。注浆时应随时控制 注浆管，待浆液溢出孔口时全部拔出。6.2 预应力锚索施工制作与安装:锚索采用 2×75 的钢绞线,应除 锈除污，自由段钢绞线抹黄油。锚固段架线环与紧箍环 每个 1m 间隔设置，保证钢绞线顺直。安装锚杆杆体时， 应防止杆体扭曲、压弯，注浆管随锚杆一起放入孔内，管 端距孔底为 50100mm，杆体放入角度与钻孔倾斜角保 持一致，安好后杆体应处于钻孔中心。锚索张拉试验内容:验证锚墩尺寸和腰梁截面尺 寸，锚索极限锚固力试验。施工方法：钻孔安装锚索前用 0.3MPa 清水及 高压空气将孔内清洗至清水流出注浆锚杆的张拉 锁定。当锚固体及腰梁龄期达到要求时，进行锚杆

15、张拉， 张拉应按对称位置跳格张拉，按设计要求定出上、下层 锚杆锁定力。张拉锁定过程，千斤顶油压泵加卸载应平 稳均匀进行，禁止骤然猛降而损坏锚固力。待砂浆及压 顶梁砼达到设计强度的 70%后，才进行张拉和施工下一 层。7 挂钢筋网喷射混凝土开挖修正边坡喷射第一层 50mm 厚混凝土安设 锚杆（包括钻孔、插筋、注浆等）绑扎、固定钢筋网、留 搭接筋、设置加强筋喷射第二层 50mm 厚混凝土腰 梁施工张拉锚索挖第二层土方，重复施工至基底标 高设置坡顶、底排水。喷射作业紧跟开挖工作面时，混凝土终凝到下一循- 79 -图 4 腰梁 YL 与搅拌桩连接大样广东建材 2008 年第 1 期施工技术环作业时间不

16、得小于 3h。等锚杆施工完成后，安装钢筋网；喷射混凝土时，喷头与喷面应垂直，并保持 6001000mm 的距离。喷射时控制好水灰比 0.40.5，并保持 混凝土表面平整、湿润光泽，无干斑及滑移流淌现象。砼 厚度为 100mm，分两层进行喷射，每层 50mm。钢筋网在喷 射第一层混凝土后铺设，支护面上下段的钢筋网搭接长 度为 300mm，加强筋采用焊接，锚杆与加强筋焊接牢固。 钢筋网与土层锚杆装置要连接牢固，喷射混凝土时钢筋 不得晃动。分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土 终凝后进行。喷射作业时分段进行，同一段内喷射顺序 应自下而上进行。8 腰梁施工第二次喷射混凝土施工完进行腰梁施工，腰梁混凝

17、 土浇筑前要凿清喷射砼表面并冲洗干净。腰梁浇筑前要 将模板及砼面淋水湿润，混凝土振捣应密实，储水养护， 待砼浇筑完 7 天后才拆模。基准高程控制点必须设在非沉降影响区，并在沿基坑周边每 20m 各布置一个沉降观测点，形成一个高程控 制观测网，对周边环境进行沉降监测。采用水准仪按水 准测量方法施测，用中丝读数进行闭合观测。土方开挖 过程中，每天应对各测点进行 12 次的沉降观测，观测 应在标志稳定的情况下才能进行。9.4 裂缝监测施工过程应密切监测场外地面有否出现裂缝，若发 现裂缝，应严格监测其发展变化，并及时用水泥浆封闭 裂缝以防地面水渗入。9.5 水位监测在基坑底和基坑面设监测点，每天进行水

18、位监测。 基坑变形观测，一是监测地面下沉值，二是监测水平位移值，现场监控测量对喷锚网支护技术尤为重要， 掌握边坡的稳定安全程度，提供准确数据信息，以便设 计和施工方案的改良，达到设计和施工最优化，确保深 基坑支护的稳定可靠性。共观测 28 次，四个角点的最大 位移分别为 7mm、6mm、5mm、9mm，基坑复合支护结构稳定 安全可靠，基坑未发生涌水和坑底隆起等现象，深基坑 附近道路未发现裂缝现象，说明该支护方案的设计及施 工符合质量安全要求，达到有关标准。10 结语本工程深基坑支护，采用水泥土搅拌桩加超前钢管 桩补强、喷锚网混凝土加固结合支护。该技术根据开挖 深度的不同及基坑四周环境建筑物不同，采取不同的水 泥土搅拌桩、钢管加强桩、锚杆及锚索、喷射混凝土钢丝 网、腰梁等相结合的联合支护，施工技术成熟，施工周期 短、经济可靠，并能保证基坑及周边建筑的安全，在深基 坑的支护设计及施工得到广泛应用。9 基坑监测本工程为长方形深基坑，基坑监测点取四个角点，