多排高壓旋噴加筋排樁在深基坑支護中的應用

姚 平

(西南科技大學土木工程學院， 四川綿陽 621000)

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多排高壓旋噴加筋排樁在深基坑支護中的應用

姚 平

(西南科技大學土木工程學院， 四川綿陽 621000)

廣元某深基坑由于地下室范圍發生變化，大部分原有的支護樁在新開挖范圍內，周邊的建筑已建成，場地受限。文章通過研究分析采用多排高壓旋噴加筋排樁支護形式，介紹深基坑采用多排高壓旋噴加筋排樁支護設計和施工工藝，結果表明支護效果好，并且有止水的效果，為類似工程提供經驗。

深基坑； 高壓旋噴； 多排加筋排樁； 施工工藝

多排高壓旋噴加筋旋噴排樁支護結構是介于水泥土重力式圍護結構與排樁墻圍護之間的結構[1]。水泥土重力式圍護結構在工程應用中常釆用深層攪拌法，或釆用高壓噴射注漿法施工形成,常用于軟粘土地區支護深度小于6.0 m的基坑工程，而將高壓噴射注漿法施工用于以卵石為主的地層少有見報[2]。典型實例為目前我國西南地區最深的德陽二重廠熱處理車間新增淬火爐裝置超深基坑工程，其開挖深度達到37.4 m[3-5]。而插入鋼筋可視為弱排樁結[6]，排樁墻圍護結構是目前應用較廣泛的一種深基坑圍護結構。釆用高壓噴射注漿法施工形成旋噴排樁，再插入鋼筋形成的多排高壓旋噴加筋排樁支護體系，樁與樁之間搭接咬合，呈梅花形(圖1)，能起到支護與止水的雙重作用。

圖1 GH段多排高壓旋噴加筋排樁水平剖面

1 基坑工程概況

某深基坑開挖深度8.15～9.05 m，安全等級為一級。由于地下室范圍發生變化如下：(1)基坑北側：由于新的開挖線在支護樁范圍內；(2)基坑東側、南側：大部分支護樁在開挖線內，原支護樁將作廢。

基坑周邊環境情況：(1)基坑北側：室外步行街，步行街距基坑開挖線距離為7.0 m，寬約14.5 m；(2)基坑東側：城市廣場用地；(3)基坑南側：已建2層商業樓，無地下室，基礎埋深為1.5～1.7 m，商業樓距基坑開挖線最近距離約5,0 m。基坑平面圖見圖2。

由于周邊大部分主樓已經建成(2層地下室)，場地受限的原因，大型設備將無法在基坑周邊進行施工，而人工挖孔樁風險較大，目前基本已經禁用，故本次設計采用多排高壓旋噴加筋排樁進行支護。

2 水文地質概況

根據工程地質測繪以及查閱原始地形資料，擬建場地地貌為嘉陵江支流南河岸一級階地中～前緣工程地質區。勘察揭露地層由第四系全新統人工填土層及第四系全新統沖洪積層組成，土層從上而下劃分為：①層：素填土，褐黃～褐灰色，厚度0.50～4.20 m；②層：粉質黏土，褐黃色、淺黃色，可塑，稍濕～濕，厚0.30～4.50 m；③層：粉質黏土，褐色～灰黑色，軟塑，厚0.40～2.10 m；④層：中砂，灰色、灰黃～黃灰色，松散～稍密，厚0.60～2.40 m；⑤層：卵石，雜色，稍密～中密，按密實度可以分為三個亞層；⑥層：粉砂質泥巖，紫紅色，泥質結構，根據其風化程度分為兩個亞層，⑥-1：強風化粉砂質泥巖，巖質軟，頂板埋深為12.50～16.60 m，厚0.3～0.8 m，⑥-2：中風化粉砂質泥巖，巖質較硬，該層未揭穿。由于基坑已建兩年，排水良好，地下水位位于基坑底面以下。

3 基坑支護設計

由于場地受限的原因，本工程基坑支護采用自然放坡和多排高壓旋噴加筋排樁支護(圖2、圖3)。

自然放坡坡度為45°，坡高1.0 m。多排高壓旋噴加筋排樁分4段：(1)GH段：基坑深9.05 m，設計4排加筋高壓旋噴樁進行支護，樁徑0.5 m，樁間距1.0 m，樁長12.0 m，共設置547根，樁內放置3φ25鋼筋；(2)HI段：基坑深9.05 m，設計5排加筋高壓旋噴樁進行支護，樁徑0.5 m，樁間距1.0 m，樁長12.0 m，共設置519根，樁內放置3φ25鋼筋；(3)IJ段：基坑深8.55 m，設計4排加筋高壓旋噴樁進行支護，樁徑0.6 m，樁間距1.0 m，樁長11.5 m，共設置112根，樁內放置3φ25鋼筋；(4)JK段：基坑深8.15 m，設計4排加筋高壓旋噴樁進行支護，樁徑0.6 m，樁間距1.0 m，樁長10.5 m，共設置547根，樁內放置3φ25鋼筋。

圖2 基坑平面

圖3 GH段多排高壓旋噴加筋排樁垂直剖面

樁間支護設計：(1)樁間支護：面層采用噴射混凝土與鋼筋網組成的鋼筋混凝土板結構型式，土方開挖時，樁間壁宜開挖成凹弧形，噴射混凝土采用細石混凝土，混凝土強度等級為C20，壁面噴射混凝土厚度不小于80 mm；(2)樁間錨固：為了增加樁間掛網穩定性，樁間設置短土釘，長度為0.8 m，水平間距為同樁間距，豎向間距為1.5 m。

排樁呈梅花形(圖1)，旋噴樁心間距1.0 m。排樁采用90型錨桿鉆機成孔、高壓旋噴噴漿方式成樁，施工的順序為按圖定點、機具就位、90型錨桿鉆機成孔、下PVC管和鋼筋、貫入噴射管、噴射注漿、拔管和沖洗。

4 施工方案

高壓旋噴樁排樁呈梅花形布置，按次序施工。旋噴樁樁徑0.5 m、0.6 m，旋噴深度為設計標高到地面，采用90型錨桿鉆機引孔，引孔完成后立即下放薄型PVC管對成孔進行保護，防止孔壁垮塌，下放鋼筋，并在當天完成高壓旋噴作業。當噴嘴達到設計標高，先用低壓水測試噴嘴有無堵塞現象，若無則開始自下而上旋噴施工。為了多排的旋噴樁形成整體其支護作用，并且由于高壓旋噴加筋排樁支護完成后，原降水井作廢，排樁支護外不設降水井，此支護體系要起到止水作用，成孔過程中保證旋噴樁的定位準確和垂直度至關重要。鉆孔位置允許偏差為±50 mm，孔斜率小于1 %。

注漿材料采用PO42.5普通硅酸鹽水泥制備的純水泥漿，漿液水灰比0.8～1.2，高壓注漿壓力大于20 MPa，流量大于30 L/min，氣流壓力大于0.7 MPa，噴嘴提升速度為0.1～0.2 m/min，全土層采用復噴工藝。

在施工過程中，若遇到旋噴管無法放置到孔底時，必須重新進行成孔后再進行旋噴施工。噴射管分段提升的搭接長度不得小于100 mm。旋噴樁注漿完畢后，迅速拔出噴射管，為防止漿液凝固收縮影響樁頂高程，在原孔位采用冒漿回灌或第二次壓漿。噴射孔與高壓注漿泵距離不大于50 m。

5 支護效果

基坑開挖監測過程重點關注排樁樁頂的水平位移。基坑工程完工，原有支護樁破除和開挖狀況良好，水平位移大多都在2.0～4.0 mm。實際監測水平位移的最大值出現在樁頂，為5.1 mm，滿足規范要求[7-8]。在開挖過程中排樁位移發展緩慢，基坑穩定性良好，說明了多排高壓旋噴加筋排樁起到很好的支護作用；并且由于樁間距過小、高壓旋噴注漿技術和多排旋噴樁，沒有出現漏水的情況，起到了止水效果。從工程施工結果看，旋噴樁在卵石土中的固結體平均強度達5.0 MPa，完全滿足基坑支護的強度要求。

6 結束語

旋噴樁的優點：無噪聲、無振動、無污染、成本低、速度快、工期短，可以在十分狹窄的場地作業而不需要拆遷被加固的已成建筑物，場地受限的因素，使采用的旋噴排樁支護形式將越來越受重視。本文通過對廣元某深基坑的支護設計和支護效果分析，證明了此支護體系的有效性。

[1] 李立軍.雙排樁支護結構的數值分析與現場試驗研究[D]. 太原理工大學, 2013.

[2] 崔雙利.高壓旋噴注漿技術在基坑擋土墻工程中的應用[J].探礦工程,2011(2):48-53.

[3] 任鵬,鄧榮貴,王永翔.德陽二重廠超深圓形基坑分析[J].路基工程，2010(6):85-87.

[4] 張家國,肖世國,鄒力,等.砂卵石地層圓形深基坑排樁支護結構受力特征[J].地下空間與工程學報,2015，11(6):1603-1610.

[5] 徐亞維,楊雪林.管井降水與高壓旋噴樁+排樁墻截水帷幕結合在超深基坑中的應用[J].四川建筑,2013,33(3).

[6] 侯景軍,何俊,湯正俊,等.軟土基坑中內插H型鋼重力式擋土墻支護的變形及穩定性的有限元研究[J].巖土力學,2014 (6)：4341-436.

[7] JGJ 120-2012建筑基坑支護設計規程[S].

[8] GB 50086-2001錨桿噴射混凝土支護技術規范[S].

姚平(1989～)，男，碩士研究生，研究方向為巖土工程。

TU94+2

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[定稿日期]2016-12-23