鋼花管注漿噴錨代替土釘墻施工技術(shù)的探討

1、鋼花管注漿噴錨代替土釘墻施工技術(shù)的探討摘要 :本文結(jié)合西安地鐵一號線河車站施工實例 ,針對人工回填土地層軟弱松散易失穩(wěn)的特點 ,提出鋼花管注漿加固回填土層的施工方法 ,并對施工工藝和流程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。該施工方法克服了土釘墻施工時存在的不利因素 ,極大地降低了施工風(fēng)險 ,使深基坑開挖施工順利完成。關(guān)鍵詞 :深基坑 ;開挖 ;支護(hù)1 前言隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展,越來越多的城市展開了地鐵建設(shè)。在地鐵明挖車站施工中,車站主體基坑的支護(hù)形式直接決定著基坑的施工安全。在基坑開挖過程中遇到城市垃圾土回填地層 ,傳統(tǒng)的土釘墻支護(hù)技術(shù)很難進(jìn)行土釘?shù)某煽谆蝈^入。鋼花管注漿噴錨技術(shù)利用沖擊鋼花管打入土體后注漿

2、掛網(wǎng)噴射混凝土,既克服了在垃圾土回填地層中無法成孔置筋 (土釘 ),也有效地發(fā)揮了加筋(鋼花管 )和壓力注漿加固土體穩(wěn)定的作用 ,以達(dá)到穩(wěn)定基坑的目的。2 工程概況西安市地鐵一號線河車站位于西安市河?xùn)|岸、長樂東路南側(cè) ,東三環(huán)半坡立交的西南角。該車站為地下三層雙柱三跨島式車站 ,車站長度 134.6m, 標(biāo)準(zhǔn)段寬度約21m,車站底板埋深約 22.31m, 頂板覆土厚度約 2.9m 。車站采用明挖法施工 ,基坑圍護(hù)采用放坡和地下連續(xù)墻結(jié)合的支護(hù)方案?；由喜考s6.56m 范圍內(nèi)采用放坡開挖,坡度為 1:0.36, 采用土釘墻支護(hù)。基坑開挖和土釘墻施工自上而下分段分層進(jìn)行施工 ,邊開挖工作面邊修整

3、邊坡。 在噴射第一層混凝土后 ,安設(shè)鉆機(jī)鉆孔或采用洛陽鏟打孔 ,梅花形布置孔位 ,成孔后安設(shè)土釘鋼筋 ,然后向孔內(nèi)壓注水泥漿 ,壓注結(jié)束后綁扎鋼筋網(wǎng)并噴射第二層混凝土。土釘墻支護(hù)支護(hù)參數(shù)(見圖 1):邊坡坡度 :1:0.36成孔直徑 :120mm, 成孔角度18 ;土釘鋼筋 :長 6 8m、 14 22 的螺紋鋼 ; 注漿壓力 :0.4 0.6MPa;網(wǎng)片 : 8150mm;噴射混凝土 :10cm 厚 C20 混凝土 ;3 鋼花管注漿噴錨代替土釘墻原因在現(xiàn)場開挖基坑時發(fā)現(xiàn) ,土釘支護(hù)范圍內(nèi)土層包括雜填土、粗砂層及卵石土,內(nèi)含大量磚瓦碎塊、 灰渣、石塊、灰土、粗砂、粘性土等,成分復(fù)雜 ,結(jié)構(gòu)松散

4、不均。按原設(shè)計施工時,人工洛陽鏟打孔時,遇雜填土中磚瓦碎塊、灰渣石塊時無法打入,遇砂層時坍孔又無法成孔;用機(jī)械鉆孔時 ,遇雜填土中磚瓦碎塊、灰渣石塊等時極易卡鉆,導(dǎo)致鉆桿無法拔出,遇砂層時坍孔無法成孔。根據(jù)現(xiàn)場條件,將邊坡支護(hù)方案進(jìn)行了優(yōu)化,采用鋼花管注漿替代土釘墻鋼筋邊坡支護(hù)方案解決土釘墻在垃圾回填土地層中不能順利成孔的施工弊端。4 鋼花管注漿噴錨支護(hù)技術(shù)原理鋼花管注漿噴錨支護(hù)作為土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一種方法 ,它的基本原理與土釘墻穩(wěn)定土體的原理相似。即借助于鋼花管注漿后錨固于土體內(nèi),掛網(wǎng)噴錨后成為一個整體,將滑動區(qū)所產(chǎn)生的拉力傳到穩(wěn)定區(qū),進(jìn)而提高土層的抗剪強(qiáng)度,且在滑動面上加固材料可借助于

5、土層提供的被動土壓力,產(chǎn)生剪力和彎矩以抵抗主動區(qū)的滑動,達(dá)到穩(wěn)定開挖面的目的?；油馏w開挖時所產(chǎn)生的不平衡主動區(qū)土壓力通過混凝土面層和鋼花管錨固體,最終均由鋼花管錨桿承擔(dān),開挖邊坡的基坑隆起及整體穩(wěn)定性也最終通過鋼花管對土體的加固來實現(xiàn)。5 施工方法及工藝流程基坑開挖前先施做坡頂截水溝,在基坑四周地表修筑排水明溝 ,防止地表水滲流進(jìn)基坑內(nèi),基坑開挖時 ,按照“分層開挖、分部支護(hù)、穩(wěn)扎穩(wěn)打、逐步成形”的原則,做好“分層、分步、對稱、平衡、限時”五個施工控制要點,基坑分 6 層開挖,并嚴(yán)格控制每層開挖高度,基坑第一、二層開挖高度為1米,第三、四、五層開挖高度為1.4 米。每層土方按照“先中間成槽后

6、向兩邊擴(kuò)展”的順序開挖 (圖 2)。每層土方開挖完成后,首先采用小型機(jī)械或鏟鍬對坡面進(jìn)行切削清坡,然后噴射20mm 厚第一層混凝土。 在上層鋼花管錨固注漿完成 ,噴射砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的 70%以后 ,再進(jìn)行下一層土方開挖 ,同時在基坑開挖防護(hù)過程中,充分考慮地下水對基坑穩(wěn)定的影響因素 ,在基坑四角及中部每隔20 30m 設(shè)置集水井 ,將在基坑內(nèi)地下水流匯集于積水坑內(nèi),并及時采用抽水泵排出基坑外。5.1 注漿鋼花管施工工藝5.1.1 鋼花管注漿噴錨施工流程如圖3。5.1.2 管材加工 :采用 42 壁厚 3.5mm 鋼管 ,管身布置梅花形注漿孔 ,入土端加工成樁尖狀,注漿孔軸向間距400mm,

7、徑向旋轉(zhuǎn) 45 ?鉆孔 ,孔徑大小 6 8mm, 在鋼花管尾部焊接鋼筋加強(qiáng)箍 ,入土端加工成樁尖狀(如圖 4 所示 )。5.1.3 鋼花管安裝 :由于基坑內(nèi)土層內(nèi)為人工回填土 ,主要為磚瓦碎塊、 灰渣、石塊、灰土、黏性土等組成 ,成分復(fù)雜 ,結(jié)構(gòu)松散 ,直接采用沖擊錘頂入鋼花管施工難度較大 ,鋼花管入土長度、 角度、間距也無法滿足設(shè)計要求和允許偏差 ,施工時按照鋼花管設(shè)計角度及布置間距 ,采用潛孔鉆機(jī)成孔 ,然后采用沖擊氣錘將鋼花管沖擊頂進(jìn)到孔內(nèi)。5.1.4 注漿 :采用低壓慢灌工藝純壓式灌漿,注漿前應(yīng)將孔內(nèi)殘留或松動的雜土清除干凈。注漿材料采用水泥凈漿,水泥為 P.O42.5 硅酸鹽水泥 ,

8、水灰比為 0.5:1(重量比 ),漿體中摻入早強(qiáng)劑 ,制漿攪拌機(jī)采用 JJS-2200L 立式攪拌機(jī) ,漿液密度測定采用 NJ-1 型泥漿比重計 ,注漿采用 BW-200 注漿泵 ,灌漿壓力達(dá)到 0.4MPa0.6MPa 壓力 ,并穩(wěn)壓 3min5min 時間 ,即可停止注漿。5.2 噴錨支護(hù)施工工藝5.2.1 鋪設(shè) 8 鋼筋網(wǎng) ,采用焊接搭接 ,焊接長度不小于鋼筋直徑的 10 倍 ,鋼筋網(wǎng)格誤差不得大于 10mm, 并且與加強(qiáng)鋼筋和鋼花管尾部焊接牢固 ,鋼筋網(wǎng)與鋼花管通過井字加強(qiáng)鋼筋采用焊接連接。5.2.2 噴射細(xì)石 C20 混凝土至設(shè)計厚度 ,厚度控制可用錨桿頭或插入標(biāo)樁進(jìn)行 ,噴射混凝土

9、必須加入速凝劑 ,提高噴砼早期強(qiáng)度和減少回彈量。5.2.3 上層噴錨完成3d 后 ,可進(jìn)行下一層開挖噴錨作業(yè),按此循環(huán) ,直到坑底標(biāo)高。5.2.4 噴錨完成后7d 內(nèi)應(yīng)對噴錨面混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。5.3 施工質(zhì)量控制5.3.1 施工前制定詳細(xì)的施工方案和應(yīng)急預(yù)案,規(guī)避施工中出現(xiàn)涌水、邊坡失穩(wěn)等風(fēng)險,同時做好地表的截排水措施,防止地表水滲入基坑,做好基坑防雨水措施和基坑內(nèi)排水工作。5.3.2 基坑開挖避免出現(xiàn)超挖大刷,開挖接近邊坡位置0.5 米范圍時 ,采用人工進(jìn)行坡面修整,并采用噴射砼及時對坡面進(jìn)行封閉。5.3.3 鋼花管入土長度、打入土角度和布置間距嚴(yán)格按照施工藍(lán)圖操作 ,施工過程中如碰到回填土

10、層強(qiáng)度不一 ,沖氣錘無法打入鋼花管時 ,需調(diào)整管距重新打入鋼花管 ,并采取補(bǔ)強(qiáng)措施。5.3.4 管內(nèi)壓漿是整個施工工藝的關(guān)鍵控制工序,壓漿效果直接影響到邊坡的穩(wěn)定。注漿水泥選用正規(guī)廠家生產(chǎn)合格的 P.O42.5R 普通硅酸鹽水泥 ,水泥漿液配制采用過秤計量 ,計量誤差控制在 5%范圍內(nèi) ,拌制好的水泥漿倒入漿池時 ,采用過濾網(wǎng)過濾 ,避免粗粒凝團(tuán)進(jìn)入注漿管 ,造成注漿管堵塞 ,注漿過程中對注漿量和注漿壓力進(jìn)行雙控 ,考慮到垃圾回填土未經(jīng)壓實 ,結(jié)構(gòu)松散 ,注漿壓力控制在 0.4MPa0.6MPa,注漿量按照11.3-30.7L/m 進(jìn)行控制 ,實際操作中 ,如出現(xiàn)冒漿、 跑漿等異常現(xiàn)象 ,立即

11、停止壓漿 ,查明原因后 ,采用減少注漿壓力、改換濃漿或間歇式注漿等辦法處理。5.3.5 鋼花管采用抗拉試驗檢測承載力 ,同一條件下 ,試驗數(shù)量不宜少于鋼花管總數(shù)的 1%,且不應(yīng)少于 3 根。5.3.6 墻面噴射混凝土厚度應(yīng)采用鉆孔檢測,鉆孔數(shù)宜每100 平方米墻面積一組,每組不應(yīng)少于3 點。5.3.7 做好基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控量測工作,量測結(jié)果及時整理、分析。6 鋼花管注漿噴錨支護(hù)加固效果分析河車站基坑采用鋼花管噴錨注漿對邊坡進(jìn)行加固防護(hù),一方面增加了邊坡自身防護(hù)能力,鋼花管替代鋼筋土釘,其抗拉強(qiáng)度大大增強(qiáng),這是不言而喻的;另一方面注漿鋼花管在松散回填土體中起到加筋和固結(jié)作用,改善了邊坡的受力狀態(tài),大大提高了深基坑邊坡的穩(wěn)定性,在整個施工過程中,邊坡一直處于穩(wěn)定狀態(tài),從未出現(xiàn)邊坡側(cè)移、開裂現(xiàn)象。7 結(jié)語人工回填土未經(jīng)壓實,結(jié)構(gòu)松散不均 ,成分復(fù)雜力學(xué)性能差,遇水極易失穩(wěn) ,通過西安地鐵一號線河車站工程實踐證明,在回填土層進(jìn)行深基坑開挖時,采用鋼花管注漿噴錨支護(hù)不僅解決了土釘墻在人工回填土層中不能順利成孔的難題,而且充分發(fā)揮了鋼花管