微型桩+锚杆支护系统在素土基坑支护中的应用

张江坤

中铁十六局集团第一工程有限公司

1 引言

随着技术的发展，基坑支护方法日益成熟，高效性、安全性、经济性成为支护方案选择的首要指标。本工程选择微型桩、锚杆支护系统主要是对本项目的工程实例对该支护体系的优缺点进行分析，对类似支护工程提供参考方案。

2 工程概况

拟建工程位于柳州市柳北区沙塘镇工业园区内，管廊西面为双沙路，且已通车，沿线有许多电力及排水设施，基坑开挖边线距离双沙路5m～10m，距离沿线的10kV高压线1m～3m，开挖仰角78°，管廊全长2724.954m，基坑操作空间极为有限。

本工程施工场地有限，为减少土地使用面积及减少对周边建筑的影响，采用微型桩-锚杆支护系统方案并验证其可行性。

3 微型桩施工

3.1 钻机、注浆设备就位

依据测量放样点位，点位偏差应小于0.1m，调整钻机就位并进行调试。为减少对环境的污染采用机制水泥浆，用混凝土搅拌车运输至现场卸装至蓄浆桶，再用注浆泵进行注浆。注浆过程中严格按照规范要求并做好注浆记录表。

3.2 钻孔施工工法

设计孔径150mm，采用CHR1200-ED 顶锤式液压钻机机械成孔，部分沙砾土，碎石土等难成孔的地段加钢护筒护壁，成孔后清理孔内粉土及积水，实际钻孔深度应大于设计深度的0.2m，经各方验收合格后即可终孔。

3.3 钢管制安

采用Ф127mm×4.5mm 的无缝钢管制作微型桩，桩长内排12m，外排6m，桩间距1m。内外排错开布置，内外。

排纵向水平间距0.5m，横向水平间距0.25m。钢管接长采用内套焊接形式，内套钢管采用Ф114，壁厚4mm 钢管，单节长300mm，环形满焊净宽5mm～8mm，接缝应相互错开，避免同一截面抗剪能力过弱。

3.4 制浆及注浆

制浆材料选用合格的P.O42.5水泥，按设计水灰比（1:0.5）进行配置M20纯水泥浆，水泥浆液在搅拌站进行制作，用混凝土罐车运输至现场，运输过程中匀速搅拌防止浆液沉淀离析。浆液运输至现场卸入蓄浆池中，蓄浆池需安装搅拌电机进行搅拌。

将注浆管内置于钢管内同钢管一起入孔，确保注浆管能深入到管底，使水泥浆从管底向上反压，浆管内的淤泥及杂物全部排出。注入水泥浆液时初压不低于1.0MPa，待浆液输送稳定时逐步降压，但终压不应小于0.5MPa，使水泥浆逐渐涌出，直至干净浆液冒出管口时可停止注浆。等待浆液收缩凝固，并及时补浆，直至灌满管口。清理注浆设备迁移设备至下一个桩位继续施工。

3.5 施工注意事项

注浆前应先取抽样做实验组，测定区域的沉淀值；钻孔及注浆应隔孔施工，且应成孔即注浆，不应钻孔完成后才进行注浆，以免桩位之间窜浆；注浆之前做好地面及周边建筑物的变形监测，实时观测周边环境变化，且严格控制注浆压力，如周边建筑物及地形有明显变化，应立刻停止注浆；注浆过程中做好现场影像资料及注浆记录表，事后及时整理分析归档；注浆结束后及时采用细石混凝土封堵管口；加强信息管理工作，如有异常应及时上报。

3.6 施工中易出现问题的处理

注浆过程中如出现漏浆冒浆，应根据具体情况采取相对应的措施。如对漏浆裂隙进行表面封堵、调整浆液浓度、减小流量、添加速凝剂、间歇注浆等；注浆过程中出现串浆时，应及时将漏浆孔封闭，待注浆孔注浆结束后再将串浆孔清洗，继续注浆；原则上注浆应连续进行，如工序需要或其他原因需要暂停注浆的应及时清洗注浆机及管道，且周边孔下次进行注浆时应先清孔然后在进行注浆。

4 桩顶冠梁施工

桩顶设置冠梁，梁截面尺寸为0.4m×0.7m普通混凝土浇筑，梁底设置10cm厚的C20垫层；钢管桩嵌入梁体不小于350mm采用C30混凝土浇筑，梁纵向主筋采用HRB400型钢筋,通常布置；箍筋采用HPB300型钢筋，箍筋间距Ф8@200mm。待冠梁混凝土达到设计强度的75%时方可往下开挖。

5 锚杆施工

5.1 钻孔前准备

锚杆施工前应先刷好坡面做好临边防护，并将设计好的孔位进行标识定位，且做好测量记录工作。基坑开挖支护采用分层开挖分层支护的原则，且严格控制开挖深度，待本层支护达到设计强度后再开挖支护下一层。

5.2 锚固施工的一般工序

锚杆施工应从上往下进行钻孔，成孔后应立即安装锚杆并进行注浆。待注浆完成后绑扎坡面钢筋网及坡面钢筋加强筋，验收合格后按设计要求喷射C20混凝土。

5.3 钻孔施工

锚杆孔径110mm，钻孔倾角根据现场情况调整，入射范围15°～20°。造孔采用锚杆工程钻机。锚杆长度4.5m～12.0m；如果填土区锚杆成孔难度大，则采用中空带注浆孔的钢花管代替锚杆，钢花管有效长度应与锚杆钢筋一致，钢花管截面积按等强度进行换算。锚杆钻孔偏差应小于50cm 且应比设计深度深0.5m以上。锚杆钻至设计深度后应稳钻2min～3min，确保孔径达到设计值。成孔后用空压机通过管道输送高压空气进行吹孔，输送风雅不小于0.3MPa，将孔内粉尘及泥浆吹扫干净。钻孔深度在岩质中钻孔深度不应小于4.5m质中钻孔深度不应小于12m。若钻孔过程中遇到有承压水流出应用等效的锚管代替，必要时可注入水玻璃进行堵水，如果承压水大封堵困难的，可以设置排水管进行引流排水。

5.4 锚杆组装与安放

锚杆钢筋采用单根HRB400（Φ22）级钢筋，岩质段长度不小于4.5m，土质段长度不小于12，用定位支架固定。板墙加强筋采用HRB400（Φ14）级钢，横向纵向两根双向通常布置，间距1.2m。板墙网筋采用HPB300(Φ8)钢筋，单层间距200mm。

在锚杆施工前，取一试验段做基本试验，用以确定锚杆与岩土间的应力特征值及极限抗拉能力。锚杆安装前应对其表面进行除锈处理，严格安装设计长度下料。锚杆上同一截面上等分焊接3 个Φ8 的半圆（r=6cm）钢筋作为对中定位支架，定位支架纵向间距2m。锚杆焊接采用3 根Φ16 的同级钢筋进行双面绑焊，且接口处满焊，焊接长度5d。孔口处安装150mm×150mm×14mm 锚垫板，并同版面加强筋锚杆焊接至一起，使坡面防护的整体性得到加强。锚杆施作完成后应加强保护，避免大型机械，及材料吊装过程中的人为碰撞，导致锚杆松动锚固力降低。

5.5 锚固注浆

灌浆技术参数：（1）水灰比w/c=0.5，水泥含量不小于1200kg/m3；（2）灌浆压力P=0.5MPa～2.5MPa；（3）CaCL2粉剂减水剂掺量为水泥重量的3%。锚杆注浆材料采用P.O.42.5MPa水泥，均为净水泥浆，水灰比为0.5：1，锚杆水泥浆强度等级不低于M20。锚杆首次注浆后稳定12h 后且不得超过24h，再进行第二次高压注浆。注浆工序及问题处理可参照上文中微型桩注浆施工作方法。做好原始资料记录工作。

6 板墙钢筋

板墙钢筋网尺寸20cm×20cm，板墙加强筋2 根横纵向间距1.2m,板墙加强筋采用HRB400（Φ14），钢筋网 采用HPB335（Φ8），钢筋使用前，清除污锈；锚杆与横纵加强筋必须绑焊成一体，确保挡墙的整体受力稳定；钢筋搭接单面焊不小于10d，双面焊不小于5d，搭接缝应上下错开。

7 喷混凝土工程

喷射混凝土板墙厚为100mm，混凝土设计强度等级为C20,材料采用P.O.42.5MPa 水泥。喷射混凝土坡面应预留Φ 50mmPVC泄水管，单根长450mm，间隔距离为2.5m×2.5m梅花形布置，泄水孔外倾坡度不小于5%，最下面一排泄水孔应于地面下。根据坡面开挖地下水情况，泄水管布置作相应调整，同时坡顶硬化至少1.5m 宽，坡顶、坡底设置300mm×300mm 截水沟，采用Mu10砖砌筑墙厚0.18m并用M7.5砂浆抹面。

8 工程实例

根据现场实施的效果反馈，在基坑施工过程中，水平及竖向位移均符合相关规范要求，相比于旋挖混凝土排桩桩，地下连续墙，高压旋喷桩等方案有明显的可操作性及经济性优势，说明针对素土基坑防护方案上的选择，微型桩加锚杆支护系统有很高的参考价值。

9 结论

在整体稳定性验算中微型桩的主要贡献是潜在滑动面上的抗剪作用，同时由于微型桩的存在使得潜在滑动面外移，从而提高整体稳定安全系数。锚杆的作用主要是限制变形，增加支护系统的稳定性，在土质较差的地质中可施加水平预应力的锚杆（锚索）。在基坑防护过程中微型桩相对于钢筋笼桩具有成桩速度快，施工灵活方便，用地面积小，环境污染小，经济效益高等优点。在工期紧张场地有限，土质较好的情况下该支护方案值得参考。