注漿鋼花管在格力?香樟基坑支護中的應用

鄧劍明 李景旺 張成寶

1 工程概況

擬建珠海格力?香樟位于珠海市九洲大道北側,東側為一廠房,西側與珠海市明華小學相鄰,北側為蘭埔路,南側為九洲大道。原始地貌為山前沖洪積地貌,場地北高南低,現狀地形標高變化于17.08 m～12.55 m。-2層地下室底板頂面標高介于7.80 m～6.30 m,分為兩個平臺,靠北側蘭埔路地下室底板頂面標高為7.80 m,靠南側九洲大道地下室底板頂面標高為6.30 m。地下室底板厚度為0.50 m,墊層厚度按0.20 m考慮,因此地下室基坑深度介于6.70 m～9.80 m。

場地北側蘭埔路沿線電纜及管網離基坑邊線距離大約13 m,南側九洲大道沿線電纜及管網離基坑邊線距離大約30 m,西側明華小學建筑物(天然地基)離基坑邊線為20 m。

2 場地工程地質條件和水文地質條件

根據中國有色金屬工業長沙勘察設計研究院提供的《珠海格力置盛房產有限公司格力?香樟巖土工程詳細勘察報告書》,與基坑開挖有關的地層巖性及野外特征自上而下依次描述為(見表1):

①人工填土(Qml)。褐黃、褐灰色,主要由黏性土混粗砂組成,含碎石、磚塊、混凝土塊等硬雜質,結構松散,密實程度很不均勻,尚未完成自重固結。層厚1.20 m～6.00 m。

第四系沖洪積層(Qal+pl)由②含礫砂黏土和③粗砂組成:②含礫砂黏土:褐紅、灰白、褐黃色,不均勻含礫砂30%～40%,搖振無反應,切面粗糙,干強度及韌性中等,呈飽和,硬塑狀態。層厚1.40 m～13.60 m。③粗砂:褐黃色,成分為石英質,含30%～40%左右的黏性土,呈飽和,稍密～中密狀態。層厚1.00 m～13.70 m。

④礫質黏性土:褐黃、褐紅、灰白色,由花崗巖原地風化而成,原巖結構可辨。無搖振反應,光澤反應稍有光滑,干強度及韌性中等,呈飽和,可塑～硬塑狀態。層厚2.40 m～19.60 m。

表1 各土層的物理性質指標

3 基坑支護方案選取

本基坑支護工程安全等級為二級。直立開挖,采用土釘墻+噴射混凝土護面的支護結構,布設1排～2排φ 550的水泥攪拌樁起止水和超前支護作用,在噴射混凝土面板外布設1排～2排預應力錨索(第2排,第4排),以約束土釘墻支護結構的變形。

1)土釘。土釘成孔直徑為130 mm,長度9 m～14 m,采用φ 28～φ 32螺紋鋼。

2)錨索。錨索成孔直徑為150 mm,長度18 m～22 m,鋼絞線為 2×7φ 5～ 3×7φ 5,強度標準值為 1 860 M Pa。

3)噴射混凝土。噴射混凝土的設計強度等級為C20,厚度為100 mm,鋼筋網的鋼筋直徑為 6,間距 200雙向,加強筋為 2φ 16,間距1 400～1 500雙向。

4)C20混凝土連接梁。混凝土連接梁尺寸為300 mm×300 mm,強度等級為C20,主筋為 4φ 16,箍筋為φ 6,間距200。

5)水泥土攪拌樁。本工程采用水泥土攪拌樁形成止水帷幕,在人工填土及第四系土層中,水泥土攪拌樁又可作為超前支護使用,樁直徑550 mm。

4 方案的變更

根據場地地層特點建議采用注漿錨管代替原方案中的非預應力錨桿。理由如下:

1)場地位于山前沖洪積帶,地下水豐富;

2)組成基坑壁的土層為松散的填土及沖洪積物,其中沖洪積物為砂質黏土及礫砂層,如果采用預成孔的方法施工,成孔時易塌孔;

3)由于地下水位高,坑內外水壓力差大,錨桿封孔效果不好;

4)預成孔法施工,產生泥漿較多,污染場地,不利于挖土施工。

由于對鋼花管的注漿情況及其抗拔力不了解,必須在試驗的基礎上進行修改。設計方提出要進行如下試驗:

1)了解注漿花管壓力、注漿后的注漿體形態及分布;

2)了解注漿花管實際的錨固力。

根據設計要求,選擇第1排錨管進行試驗,采用開挖揭露的方式,觀測注漿體實際形態及分布,采用抗拔試驗了解注漿花管實際的錨固力。注漿鋼花管采用φ 48δ 3.5鋼管,管上鉆φ 6孔,對開,梅花狀布置,孔距300 mm,注漿采用普通硅酸鹽水泥,水灰比約0.5～0.6,加早強型減水劑1%。

施工7 d后,沿錨桿方向,采用挖土機開挖了一個4 m×2 m×3.5 m,觀測到在鋼管周邊形成的橢圓狀固結體,長軸方向長約42 cm～45 cm,短軸方向約30 cm～35 cm。

對三根鋼花管進行抗拔試驗,試驗結果如下:有兩根荷載加至170 kN,錨管未見明顯破壞,有一根荷載加至150 kN,出現位移顯著增大。根據試驗結果,我方建議錨管抗拉承載力設計值按70 kN考慮。

根據試驗結果,方案變更如下:1)所有鉆孔的鋼筋錨桿由鋼花管(錨管)代替。2)適當調整錨桿豎向間距,增加排數。

5 注漿鋼花管施工工藝流程

注漿鋼花管施工工藝流程圖見圖1。

6 結果及建議

1)施工進度。

采用該工藝施工,約 30 min一條,比鉆機成孔快約 50%,施工效率大大提高。由于采用擠入式施工,對土層有一定擠密,在未灌漿的情況下,鋼管也具有一定抗拔力。每層錨桿施工完畢4 d～5 d,即可施工下一層錨桿。而成孔注漿錨桿需要漿體有一定強度才能開挖下一層,開挖周期明顯縮短。

2)施工質量。

由于不需成孔,不存在泥漿護壁,施工時只要保證鋼管打入深度,注漿保證灌漿量,質量容易控制。從開挖土方以來所做的變形監測資料,開挖至基坑底,觀測成果如下:基坑周邊布置變形監測點12個,基坑位移值9 mm～25 mm,沉降值為0.3 mm～10.52 mm;在基坑周邊已有房屋布置變形監測點4個,位移值為1 mm～7.5 mm,沉降值為 2.88 mm～11.7 mm(資料為第三方監測資料)。

3)建議。

a.在場地具有可灌性比較好的地層(砂土、填土、砂質黏土等)采用錨管具有優勢。b.錨管抗拉承載力宜通過現場試驗確定,在試驗的基礎上優化方案。c.其他地層也可在試驗基礎上選擇使用。

[1] 劉秀珍,王 偉.武漢某基坑支護工程設計實例[J].山西建筑,2008,34(26):119-120.