鋼花管注漿噴錨代替土釘墻施工技術的探討

柴小林

（中鐵二十局集團第五工程有限公司，云南 昆明 650200）

1 前言

隨著城市軌道交通的飛速發展，越來越多的城市展開了地鐵建設。在地鐵明挖車站施工中，車站主體基坑的支護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，傳統的土釘墻支護技術很難進行土釘的成孔或錨入。鋼花管注漿噴錨技術利用沖擊鋼花管打入土體后注漿掛網噴射混凝土，既克服了在垃圾土回填地層中無法成孔置筋（土釘），也有效地發揮了加筋(鋼花管)和壓力注漿加固土體穩定的作用，以達到穩定基坑的目的。

2 工程概況

西安市地鐵一號線 ? 河車站位于西安市?河東岸、長樂東路南側，東三環半坡立交的西南角。該車站為地下三層雙柱三跨島式車站，車站長度134.6m，標準段寬度約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，基坑圍護采用放坡和地下連續墻結合的支護方案?；由喜考s6.56m范圍內采用放坡開挖，坡度為1：0.36，采用土釘墻支護?；娱_挖和土釘墻施工自上而下分段分層進行施工，邊開挖工作面邊修整邊坡。在噴射第一層混凝土后，安設鉆機鉆孔或采用洛陽鏟打孔，梅花形布置孔位，成孔后安設土釘鋼筋，然后向孔內壓注水泥漿，壓注結束后綁扎鋼筋網并噴射第二層混凝土。

土釘墻支護支護參數（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、Φ14～Φ22的螺紋鋼；

注漿壓力：0.4～0.6MPa；

網片：φ8@150mm；

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

圖1 土釘墻剖面圖

在現場開挖基坑時發現，土釘支護范圍內土層包括雜填土、粗砂層及卵石土，內含大量磚瓦碎塊、灰渣、石塊、灰土、粗砂、粘性土等，成分復雜，結構松散不均。按原設計施工時，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；用機械鉆孔時，遇雜填土中磚瓦碎塊、灰渣石塊等時極易卡鉆，導致鉆桿無法拔出，遇砂層時坍孔無法成孔。根據現場條件，將邊坡支護方案進行了優化，采用鋼花管注漿替代土釘墻鋼筋邊坡支護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技術原理

鋼花管注漿噴錨支護作為土釘墻支護結構優化的一種方法，它的基本原理與土釘墻穩定土體的原理相似。即借助于鋼花管注漿后錨固于土體內，掛網噴錨后成為一個整體，將滑動區所產生的拉力傳到穩定區，進而提高土層的抗剪強度，且在滑動面上加固材料可借助于土層提供的被動土壓力，產生剪力和彎矩以抵抗主動區的滑動，達到穩定開挖面的目的?；油馏w開挖時所產生的不平衡主動區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，開挖邊坡的基坑隆起及整體穩定性也最終通過鋼花管對土體的加固來實現。

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,防止地表水滲流進基坑內，基坑開挖時，按照“分層開挖、分部支護、穩扎穩打、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“先中間成槽后向兩邊擴展”的順序開挖（圖2）。每層土方開挖完成后，首先采用小型機械或鏟鍬對坡面進行切削清坡，然后噴射20mm厚第一層混凝土。在上層鋼花管錨固注漿完成，噴射砼強度達到設計強度的70%以后，再進行下一層土方開挖，同時在基坑開挖防護過程中，充分考慮地下水對基坑穩定的影響因素，在基坑四角及中部每隔20～30m設置集水井，將在基坑內地下水流匯集于積水坑內，并及時采用抽水泵排出基坑外。

圖2 車站基坑開挖橫斷面圖

圖3 鋼花管噴錨支護施工工藝流程圖

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φ42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，徑向旋轉45?鉆孔，孔徑大小6～8mm，在鋼花管尾部焊接鋼筋加強箍，入土端加工成樁尖狀（如圖4所示）。

5.1.3 鋼花管安裝：由于基坑內土層內為人工回填土，主要為磚瓦碎塊、灰渣、石塊、灰土、黏性土等組成，成分復雜，結構松散，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、間距也無法滿足設計要求和允許偏差，施工時按照鋼花管設計角度及布置間距，采用潛孔鉆機成孔，然后采用沖擊氣錘將鋼花管沖擊頂進到孔內。

5.1.4 注漿：采用低壓慢灌工藝純壓式灌漿，注漿前應將孔內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，水灰比為0.5：1（重量比），漿體中摻入早強劑，制漿攪拌機采用JJS-2×200L立式攪拌機，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，灌漿壓力達到0.4MPa～0.6MPa壓力，并穩壓3min～5min時間，即可停止注漿。

5.2 噴錨支護施工工藝

5.2.1 鋪設φ8鋼筋網，采用焊接搭接，焊接長度不小于鋼筋直徑的10倍，鋼筋網格誤差不得大于±10mm，并且與加強鋼筋和鋼花管尾部焊接牢固，鋼筋網與鋼花管通過井字加強鋼筋采用焊接連接。

5.2.2 噴射細石C20混凝土至設計厚度，厚度控制可用錨桿頭或插入標樁進行，噴射混凝土必須加入速凝劑，提高噴砼早期強度和減少回彈量。

5.2.3 上層噴錨完成3d后，可進行下一層開挖噴錨作業，按此循環，直到坑底標高。

5.2.4 噴錨完成后7d內應對噴錨面混凝土進行養護。

5.3 施工質量控制

圖4 注漿鋼花管構造圖

5.3.1 施工前制定詳細的施工方案和應急預案，規避施工中出現涌水、邊坡失穩等風險，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排水工作。

5.3.2 基坑開挖避免出現超挖大刷，開挖接近邊坡位置0.5米范圍時，采用人工進行坡面修整，并采用噴射砼及時對坡面進行封閉。

5.3.3 鋼花管入土長度、打入土角度和布置間距嚴格按照施工藍圖操作，施工過程中如碰到回填土層強度不一，沖氣錘無法打入鋼花管時，需調整管距重新打入鋼花管，并采取補強措施。

5.3.4 管內壓漿是整個施工工藝的關鍵控制工序，壓漿效果直接影響到邊坡的穩定。注漿水泥選用正規廠家生產合格的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，拌制好的水泥漿倒入漿池時，采用過濾網過濾，避免粗粒凝團進入注漿管，造成注漿管堵塞，注漿過程中對注漿量和注漿壓力進行雙控，考慮到垃圾回填土未經壓實，結構松散，注漿壓力控制在0.4MPa～0.6MPa，注漿量按照11.3-30.7L/m進行控制，實際操作中，如出現冒漿、跑漿等異?，F象，立即停止壓漿，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,試驗數量不宜少于鋼花管總數的1%,且不應少于3根。

5.3.6 墻面噴射混凝土厚度應采用鉆孔檢測，鉆孔數宜每100平方米墻面積一組，每組不應少于3點。

5.3.7 做好基坑圍護結構的監控量測工作,量測結果及時整理、分析。

6 鋼花管注漿噴錨支護加固效果分析

7 結語

人工回填土未經壓實，結構松散不均，成分復雜力學性能差，遇水極易失穩，通過西安地鐵一號線河車站工程實踐證明，在回填土層進行深基坑開挖時，采用鋼花管注漿噴錨支護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，而且充分發揮了鋼花管注漿在加固土體方面的優點，達到穩定基坑的目的，大大降低了施工風險。

[1]GB50157-2003，地鐵設計規范[S].

[2]TB10204-2002，鐵路隧道施工規范[S].

[3]王夢恕.地下工程技術通論[M].合肥:安徽教育出版社,2004.

[4]關寶樹.隧道工程設計要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5]JGJ120-99,建筑基坑支護技術規程.