桩锚支护与高压旋喷桩止水帷幕在深基坑支护工程中的应用.docx

我桩锚支护与高压旋喷桩止水帷幕在深基坑支护工程中的应用摘要：通过对本工程基坑支护设计和施工的分析，介绍了土钉墙、钻孔灌注桩、高压旋喷桩止水帷幕、预应力锚索相结合在深基坑的应用，并对其施工技术进行阐述和总结。
关键词：深基坑工程；土钉墙;钻孔灌注桩;预应力锚索；高压旋喷桩止水帷幕
1. 前言
随着我国经济建设的发展，城市用地资源越来越少，高层建筑不断涌现，基坑开挖深度越来越大，对基坑周边建筑物产生较大的影响，加之目前土力学有关理论不太成熟，致使基坑开挖面临很大的风险.如何解决基坑支护问题是我们面临的巨大挑战。因此，合理选择适用于各类地质条件、安全度较高、施工简单方便、工期较短、造价低的基坑支护方法具有重要意义。
2. 工程概况
本工程建筑面积为87272.10，其中地上建筑面积为64639。65
，地下面积为22632。45 ，基底面积为9163.56 。地上7层,地下2层，建筑高度为35.10m,基础埋深11o 05m,基坑工程安全等级为一级。该工程位于驻马店市中心繁华地段，基坑四周紧邻用地红线，周边构筑物、道路、管线较多，对基坑支护和降水的影响较大。详见基坑平面图.
3. 工程难点分析
3.1. 基坑东侧为已建3栋6层建筑和2栋3层建筑，建筑结构类型为砖混结构，且距基坑较近，最近距基坑开挖边线4O 4m,是关系到基坑支护成败的关键。
3.2. 场地地下水位埋深在天然地面下2。1m左右，地下水位年变化幅度在1。0m，年最高水位埋深1。5m，降水深度大，可能使基坑东侧边坡产生较大的不均匀沉降。
4. 基坑支护与降水方案选择
4.1. 基坑支护：基坑东侧支护为本次基坑开挖的重中之重，基坑开挖和降水需要严格控制其变形，拟上部2。5m采用土钉墙与下部桩锚支护相结合的支护方式。基坑西、南、北侧也应严格控制，采用1:0。2放坡土钉墙相结合的支护形式。
4.2 .基坑降水:本次基坑降水主要是降第二、三、四层粉质粘土中的地下水，水位应降至基坑底1。0m，水位降深达10m，水位降深大，且东侧边坡距已建楼较近，所以为了邻近6层建筑安全考虑,对基坑东侧采用单排高压旋喷桩止水帷幕。
5. 基坑降水与支护方案的设计
5.1. 在基坑开挖、降水前在基坑东侧布置一排高压旋喷桩止水帷幕，改变地下水的渗流途径，有效的减少不均匀沉降、阻止、减少水土流失，确保基坑东侧建筑物的安全.高压旋喷桩桩顶埋深-2。
5m，桩底埋深一16.5m，桩径①6，桩长14m，搭接长度2mm，桩间距4mm，总桩数316根，采用42。5级普通硅酸盐水泥，水泥用量170kg/m,施工垂直度不大于1 %.详见下图。
5.2. 基坑支护:
(1) 支护桩采用①8钻孔灌注桩，桩顶埋深-2。5m，桩底埋深为-20.2m，桩长17。7m,桩间距1.0m，总桩数132根，施工垂直度不大于0。5%,且在桩顶部设置8 x 5冠梁，桩身混凝、冠梁土强度为C25。详见下图.
(2) 桩顶埋深2。5m以上设置2层土钉，土钉长度分别为3m、6m,水平间距1.5m，钢筋网采用①6。5@250 x 250网状布设，加强筋为①12圆钢呈“MW”型与土钉紧密相连，喷射80—1mm厚C20混凝土。详见下图。
(3 )桩顶埋深一2.5m以下设置2层预应力锚杆，锚杆采用3 — 7①5 (1860级)钢绞线，自由段长度分别为6m、5m,锚固段分别为21。0m、20.0m.预加应力值分别为240KN、220KN。为防止桩间土的掉落,桩间采用①6@250 x 250的钢筋网，喷射50〜60mm厚C20的混凝土。
(4)基坑西、南、北侧采用1： 0.2放坡与土钉墙相结合的支护形式,共设置7层土钉，采用①20钢筋制作，呈梅花形布置，土钉倾角为10°。土钉长度为8-12m,水平间距1.5m.钢筋网采用①6。5@250x 250网状布设，加强筋为①12圆钢呈“MW”型与土钉紧密相连，喷射 80—1mm 厚 C20 混凝土。
6. 基坑支护结构施工方法
6.1. 施工工艺流程
测量放线T钻孔灌注桩施工-高压旋喷桩施工-分层分段开挖至
2。5m处进行上部2层土钉支护施工^冠梁施工^分层分段进行冠梁以下土方开挖T预应力锚索施工
6.2. 基坑支护具体施工工艺
根据现场实际情况，进行场地平整和测量放线工作。查明施工区域地下障碍物的种类、分布及深度，场地内外管线分布情况，邻近建筑物的结构类型及基础形式等，并做好现场的排水工作。
首先进行钻孔灌注桩的施工，待灌注桩混凝土强度达到80%后进行钻探机引孔开始高压旋喷桩的施工.
基坑土方开挖至少应在开挖范围内桩体强度达到80%后进行.土方开挖应根据基坑支护方案进行分层分段开挖，挖土进度要与土钉墙施工进度相协调，清土至土钉标高下5mm,严禁超挖，每开挖一步，必须对已挖坡面进行喷锚支护，下层土应在土钉喷锚网表面混凝土完成48小时后方可进行,随开挖随支护，严禁开挖长时间暴露.
在土钉墙施工中流出的水可引入临时挖掘的深坑中汇集后排至场外排水沟内，之后破除灌注桩桩头混凝土，进行冠梁施工，待冠梁施工完毕且强度达到后，方可进行下层土方开挖。
预应力锚索的施工应注意流水作业，每层土方开挖至锚索标高以下5mm后可进行预应力锚索的施工，锚索采用二次高压注浆工艺施工，张拉后固定在工字钢腰梁上,待强度达到设计要求时进行下层的土方开挖和锚索施工。
7. 施工中的控制要点
7.1. 土钉墙
（1）土钉支护是在排除地下水的条件下进行施工，应采取恰当的排水措施包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。
(2) 钻孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即处理，成孔后及时安设土钉钢筋并注浆。注浆从孔底部开始，注浆管应插入距孔底250〜5mm处，边注浆边拔管，但出浆应始终处于孔中浆体表面之下，保证孔中气体能全部排出.注浆压力为0。4〜0。6Mpa.为保证注浆饱满，孔宜设止浆塞或止浆袋。
(3) 喷射混凝土的喷射顺序为自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.80〜1.50m范围内，射流方向垂直指向喷射面，防止在钢筋背面出现空隙。
(4) 为保证施工时的喷射混凝土厚度达至规定值,可在边坡面上垂直打入短的钢筋段作为标志。在继续进行下步喷射混凝土作业时,要清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松敞碎屑，并喷水使之潮湿.喷射混凝土强度应满足要求，喷射混凝土的接茬处应斜交搭接，搭接长度应20cm以上。
7.2. 钻孔灌注桩
(1 )钻机就位后必须保证平衡稳固，同时用水准仪准确测出转盘顶面和护筒顶端的高程用以控制孔深.开始钻进时要轻压慢转，控制转速，待钻进一定深度后再正常转进.钻进过程中应经常测校主动钻杆的垂直度和转盘水平度.
(2)灌注桩的施工应隔桩施工避免串孔，并应在灌注混凝土 24小时后进行临桩成孔施工。为避免上部土在钻进时产生坍孔和缩颈，应用人工配制优质泥浆护壁，以保持孔壁的稳定性。终孔后，将钻头提至距孔底0.2 — 0.3m处，使之空转，然后将沉渣吸出，以提高桩底承载力。
(3) 灌注过程中应经常检测孔内混凝土面的上升高度，准确计算导管埋深，始终保持导管埋入混凝土内不少于2m，使最初灌注的混凝土始终处于最上层，消除混凝土与上层浮浆混合的可能，确保桩身质量。
7.3. 高压旋喷桩止水帷幕
(1) 钻机在钻进过程中，注意检查钻杆的垂直度，倾斜度不得大于1%。钻进过程中采用泥浆护壁.
(2) 钻孔完成后，喷浆时检查高压泵、空压机、泥浆泵运转是否正常，将喷射管插入孔底，待充分返浆后，按设计施工参数,边旋转边喷浆边提升.在插管过程中要防止砂浆堵塞喷嘴，可边喷水边插管,水压不超过1Mpa。
(3) 为确保桩与桩能很好的咬合，施工中采用跳打法施工，先后桩间隔时间不超过24小时。
7.4. 预应力锚索
(1)钻机严格按照设计孔位倾角和方位角准确就位。钻机在钻孔过程中应做到“正、平、稳、固”，钻孔过程中钻进的推力和扭矩要适当，以便在出现卡钻时有足够的力量进行处理。当土层易坍塌时，应加快成孔速度，必要时下套管护壁。钻孔后要反复提插孔内钻杆，并用水清洗直至留出清水，再接下一节钻杆。为了使锚固段发挥最大的锚固力，孔壁不得坍塌和松动，否则会影响锚索的安放和承载力。
(2) 注浆采用二次高压注浆工艺，注浆体强度不低于25Mpa.锚索放入孔后半小时内应进行一次常压注浆，从孔底向上直至孔溢浆为止，待浆面下降至一定位置后进行补浆，以保证注浆饱满；二次高压注浆在一次常压注浆强度达到5。0Mpa后进行，且二次注浆浆液冒出孔方可停止注浆，注浆压力控制在2。5 — 5。0Mpa，并在施工中严格记录水泥用量。
(3) 锚索张拉时，锚索承压垫板应平整，锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及钢绞线同轴线，确保受力均匀.锚索张拉宜在锚固体强度大于20Mpa并达到设计强度的80%后进行，预应力锚索张拉时应分段分区进行，防止临近锚索相互影响，应采用
“隔二拉一”或“隔一拉一”的方式进行.张拉开始应取10% - 20%的设计张拉荷载对锚索张拉1 - 2次，使钢绞线拉紧各部位接触紧密,再进行整索张拉.
8. 基坑支护结构的检测与分析
按基坑支护规范规定对基坑、周边建筑物、道路管线的沉降位移进行检测。在基坑四周设置水平位移及沉降监测点,基坑监测必须有专人进行，对监测结果及时进行反馈，发现异常情况应及时通知设计人员，以便研究相应对策。
基坑支护结构施工完毕后，根据检测反馈资料的数据进行分析表明：基坑支护系统的位移均符合要求，水平位移发展速率在控制范围内，基坑及其相邻的构筑物等都处于安全稳定的状态，对周边环境影响较小，特别是基坑东侧的住宅楼，位移在规定范围内，也无裂缝出现，达到了预期的支护目的。
9. 结语
综上所述，本基坑支护方案对上部土层采用土钉支护，通过植入边坡中的钢筋与面层的钢筋混凝土构成整体支护体系，改善上部原位土体性状与之共同工作，用以抵抗上部非稳定土体的侧向压力及其他荷载；在灌注桩之间利用高压旋喷注浆法使灌注桩之间的土体形成高压旋喷桩，与灌注桩连为一体形成封闭的止水帷幕，两者共同作用可以达到提高土体各项物理力学性能指标有效加固土体和止水的双重功效，能够满足场地最大化和施工安全的需要；预应力锚索作为伸入土层的受拉杆件，它一端与钻孔钻孔灌注桩连接，另一端伸入稳定土层中，一方面通过钻孔灌注桩进行挡土，另一方面通过预应力锚索将支护结构承受的力传递给稳定土层，对锚杆施加应力，有利于锚固端与土体之间的摩擦力，钢绞线与锚固体的握裹力以及锚索的强度共同作用，使锚固体系保持稳定。本工程的实践证明，这种支护体系是有效的，可以在类似工程中应用.