水泥搅拌钢管桩与土钉锚杆墙组合支护技术在深基坑施工中的应用

■林启猛 ■身份证号码:440524197011110611

随着城市的发展，由于土地和交通资源制约，新建的建筑物基本都有向地下空间发展趋势，设置1 至2 层地下室非常普遍。而作为基坑支护的临时结构，一般采用因地制宜的方针，对基坑支护采取多种形式联合使用，尽量节约工程总投资。

1 工程概况

某工程设有地下室二层，地下室板面相对标高-9.2m，基坑开挖深度9.95m，基坑安全等级为二级。地质情况为:①素填土，②粉质粘土，③粗砂，④砂质粘土。基坑底部土质为粉质粘土。基坑支护的剖面图和水泥搅拌钢管桩的平面如下:

基坑支护剖面图

水泥搅拌钢管桩平面图

2 工程特点

(1)垂直支护面，设置水泥搅拌钢管桩+土钉墙支护，施工工艺复杂。

(2)垂直支护面支护高度比较大，支护高度达到7.0m。

3 施工技术措施

3.1 施工流程

水泥搅拌桩施工→钢管桩施工→土钉锚杆和喷射砼墙施工。

3.2 水泥搅拌桩施工

(1)一般要求:水泥土搅拌桩采用2 喷4 搅喷浆法，水泥掺入比15%且不小于75kg;水灰比为0.55;28 天无侧限抗压强度值为1.0MPa。

(2)施工工艺:定位对中→预搅下沉→制备固化剂浆液→喷浆搅拌提升→重复搅拌→移位。

①定位对中:移动搅拌机到达指定桩位对中。同时用吊线锤测量钻管的正面和侧面，使其在悬垂状态下就位开钻。

②预搅下沉:启动搅拌机电机，使搅拌机沿导向架边搅拌边下沉，下沉开始时开启灰浆泵，待浆液到达喷浆口，再下沉搅拌机，使浆液和土体充分拌和至设计桩底标高。

③制备固化剂浆液:搅拌机预搅下沉同时，后台拌制固化剂浆液，压浆前浆液经筛网过滤后倒入集料斗中使用。

④喷浆搅拌提升:搅拌机下沉到达设计深度后。继续开启灰浆泵，待浆液到达喷浆口，再按设计确定的提升速度边喷浆边提升搅拌机，使浆液和土体充分拌和至设计桩顶标高。

⑤重复搅拌:搅拌机喷浆提升至设计桩顶标高时，为使软土和浆液搅拌均匀，搅拌机重复下沉至设计要求深度，关闭灰浆泵，再将搅拌机提升出地面，这时集料斗中的浆液应正好排空。

⑥移位:重复上述五个步骤进行下一根桩的施工。关闭电机，移位至新的加固点。

3.3 钢管桩施工

3.3.1 施工工艺

施工工序为:定孔位→钻机就位、复核桩位→钻孔→清孔→灌注纯水泥浆→下钢管→二次补灌→下一孔施工。

(1)按设计图纸定好桩位，并将钻机就位、复核桩位，调整钻机垂直度。

(2)钢管桩钻孔施工时用φ150mm 钻具钻进，一钻到底，即钻到要求的深度为止。

(3)钻孔施工到设计深度后，用干净的泥浆冲孔，把孔内粗颗粒的钻渣清干净后方可注浆。

(4)在注浆前，在桩成孔中放入φ33 镀锌管冲孔，镀锌管应下至距孔底0.2～0.3m 处。用大泵量清水冲孔，冲孔时间约30min，当成孔口返出清水后，下入压浆塞，由下而上加压清洗成孔。

(5)在冲孔的同时搅拌灌浆用的水泥浆，水泥浆水灰比0.55。水泥浆须搅拌均匀，并有足够的拌和时间。

(6)钻孔冲干净后，立即下入φ33 镀锌管灌浆。灌浆管下至距孔底0.2～0.3m 处，灌浆泵量90～120L/min，当桩成孔充满水泥浆后，下入压浆塞，由下而上进行压浆。压浆塞提升速度为1.0m/min，浆压保持＞0.2MPa，使浆液从出浆孔排出，均匀充填满钢管内外的间隙。拔出压浆塞后应及时补灌，使水泥浆充满孔口。

(7)φ114 钢管采用A3 无缝钢管，壁厚4mm。钢管在加工场钻好出浆孔后备用，钢管出浆孔设置长度约为钢管总长的1/3。

(8)φ114 钢管需分段下入孔内，并在孔口连接。下入孔内的钢管用夹板固定焊牢。钢管长度应按孔深配好，并保证钢管下到孔底。

(9)为了使钢管居于钻孔中间，并保证钢管的垂直度，避免钢管外壁紧贴钻孔壁，用长100mm 的φ8 钢筋4 条按2.5m 间距梅花状错开均匀贴焊于钢管外壁。

(10)进行二次补浆，将水泥浆收缩部分填满。

3.4 土钉锚杆施工

(1)一般要求:①土钉采用HRB400 钢筋，钻孔直径为110mm。②土钉采用M25 水泥浆二次注浆，一次灌浆压力0.8MPa，二次灌浆压力3MPa。二次灌浆在一次灌浆初凝后终凝前封堵孔口加压进行。

(2)工艺流程:设置坡顶排水沟→按设计开挖至第一排锚杆以下0.5m，施工锚杆→绑扎钢筋网，喷射混凝土→待第一排锚杆的锚固体强度达到设计强度的70%后，再开挖土方至第二排锚杆以下0.5m，施工第二排锚杆→以此类推进行施工其它锚杆至基坑底→施工基坑底排水沟。

(3)操作工艺:①土方开挖:按设计要求自上而下分段分层进行开挖，分层开挖高度为每道土钉层下0.5m 处。②钻孔:钻孔前，应按设计要求定孔位，做出标记和编号。钻孔机就位后，应保持平稳，导杆和钻机立轴与钢筋土钉倾角一致，并在同一轴线上。钻孔过程一旦发现局部渗水，塌孔或塌方等，应立即停钻，进行加固处理，待不渗漏后才可继续施工。

钻孔完毕后，应进行清孔检查，用清水把孔底沉渣冲洗干净直至孔口返出清水为止。

(3)注浆:①注浆泵的规格、压力和输浆量应满足施工要求。②浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完。③注浆导管底端应插至距孔底0.2～0.3m 处。在注浆同时将导管以匀速缓慢撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体表面以下，保证孔中气体能全部逸出。④对于水平钻孔，应用口部压力注浆或分段压力注浆，此时需配排气管并与钢筋土钉绑牢，在注浆前与钢筋同时送入孔中。⑤压力注浆时应在钻孔口部设置止浆塞或止浆袋和排气管。⑥注浆用水泥浆宜加入适量的外加剂，注浆开始或中途停止超过30min 应用水或稀水泥浆润滑泵及管路。⑦在注浆体终凝、有一定强度后，方可焊接锁定筋。

3.5 墙面喷射砼施工

喷射砼主要使用于坡面喷砼及搅拌桩桩间喷砼，采用100 厚C20混凝土喷层+内挂Ф8.0@200 ×200mm 钢筋网。

(1)一般要求:湿喷射混凝土材料的水泥与砂石之重量比为1:4.0，水灰比为0.5，砂率为60%，其坍落度为12cm;水泥用量为400kg/m3。

(2)操作工艺:①钢筋网铺设:a.钢筋网宜在喷射底层混凝土后铺设，钢筋与壁面的间隙，不宜小于20mm。b.钢筋网应与锚杆联结牢固，喷射时，钢筋不得晃动。c.钢筋的连接可焊接或绑扎，钢筋网格允许误差为±20mm。②喷射混凝土:a.喷射混凝土作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，分两次施工，土钉墙喷射砼厚度100mm，分两次施工，第一次喷射砼40mm，第二次待土钉挂网施工完成后再喷射砼60mm。b.喷射时，喷头与喷面应垂直，距离约为0.6m，射流方向垂直指向喷射面。但在钢筋部位，应先喷填钢筋后方，然后再喷填钢筋前方;在土钉部位，应先喷土钉下方，再喷土钉上方，防止在钢筋背面出现空隙。c.喷射混凝土终凝2 小时后，应喷水养护;养护时间。d.喷射混凝土的其它要求可参照《基坑土钉墙支护技术规程》(CECS96:97)和《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086 -2001)的规定。

4 质量保证措施

4.1 水泥搅拌桩

(1)搅拌机应基本垂直于地面，要注意平整度和导向架垂直度。

(2)搅拌叶下沉到一定深度后，即开始按设计配合比拌制水泥浆。水泥浆要严格按照设计的配合比配置，不能离析。

(3)压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管不能发生堵塞。

(4)严格按设计确定数据，控制喷浆、搅拌和提升速度。

(5)控制重复搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围每一深度内得到充分搅拌。

(6)在成桩过程中，凡是由于电压过低或其他原因造成停机，使成桩工艺中断的，在搅拌机重新启动后，应将搅拌叶下沉半米再继续成桩，防止产生断桩。

(7)搭接施工的相邻桩的施工间歇时间应不超出24 小时。

(8)喷浆口到达桩顶设计标高时，宜停止提升，搅拌数秒，保证桩头均匀密实。

4.2 钢管桩

(1)钻孔施工前必须对桩位进行复核，确定准确无误后方可开钻。

(2)钻孔垂直度的控制。开钻前先用地质罗盘和水平尺测量、调整机架的垂直度，确保机架垂直后方可开钻，钻进时采用导向性良好的长钻具施工，钻杆在地面进行连接检查，确保平直、无弯曲，钻进过程中每一回次需检测校正一次垂直度;需下套管时，套管下完后应立即复核垂直度，如发现倾斜应及时纠正方可继续施工。

(3)钻孔达到设计要求后，必须先用干净的泥浆冲干净孔内粗颗粒钻渣，方可注浆。

(4)钢管焊接须严格检查，即注意钢管连接平直、牢固。

(5)冲孔时严格控制好压力和泵量，冲孔必须彻底、干净。

(6)灌浆的浆液按水灰比掺料，搅拌均匀。

(7)灌浆时，严格控制好浆压、浆量，压浆时控制好压浆塞提升速度，确保水泥浆均匀充填满钢管内外的间隙。

4.3 土钉锚杆

(1)土钉沿长度方向每隔2m 设置一个定位支架，以确保保护层不小于25mm。

(2)在注浆体终凝、有一定强度后，方可焊接锁定筋。

4.4 墙面喷射砼

(1)坡面钢筋网搭接长度不应小于35d，加强筋搭接应采用焊接，单面焊时焊缝10d，土钉必须与加强筋焊接牢固。

(2)土钉墙自上而下分层施工，并及时进行喷锚网施工，待面层混凝土和水泥注浆体强度达到设计强度的70%以上时，方可进行下一层开挖。每次开挖面在土钉以下0.5m 处，不得超挖。

5 安全保证措施

(1)各种特种作业人员必须持有效证件上岗，遵守安全技术操作规程。

(2)各种钻机的传动部分，工作装置、防护装置等均应牢固可靠，操作灵活。齿轮、皮带轮等部位，应设防护罩及防护装置。

(3)各种钻机必须安装避雷针装置。并与接地体可靠连接。

(4)施工工作面不够宽时，应用钢管和构件搭设工作平台，确保钻机施工时平稳、安全。

6 结束语

通过上述施工技术措施，保证了基坑支护施工的质量和安全。为建筑物地下室施工创造有利条件。目前，本工程的地下室已经施工完毕。在地下室结构施工过程中，基坑经监测，基坑壁无出现开裂及渗水现象，基坑顶的水平、垂直位移及地下水位的变化符合设计和施工验收规范的要求。