鋼花管支護在中細砂層中的應用

黃曉杰

中鐵十四局集團建筑工程有限公司

鋼花管支護在中細砂層中的應用

黃曉杰

中鐵十四局集團建筑工程有限公司

在中細砂層中采用鋼花管支護，通過不良地質的改良加強了深基坑支護的安全性。

邊坡支護；中細砂層；不易成孔；鋼花管

1 工程概況

灃鎬七里鎮安置項目DK1位于陜西省西咸新區灃東新城，南起昆明二路，北至昆明一路，東至復興大道，西至灃東四路。

地貌單元屬灃河右岸I級階地。基坑采用放坡開挖，坡度為1:0.5，開挖深度分別為5.4m、5.7m、6.3m、7.0m（由自然地坪至開挖底標高），屬深基坑范疇，本基坑側壁安全等級為二級，結構使用期限為12個月。

本項目土方開挖到23-34/BL段時，地質情況較差，砂層厚（相對標高-4.4米至-6.5米處），厚度為2.1米。邊坡不易成型，（詳見右圖）。根據《灃鎬七里鎮安置項目DK1巖土工程勘察報告》顯示此層為中細砂層，天然重度γ=20.0KN/m3，粘聚力C=0KPa,內摩擦角φ=26°。

采用普通土釘支護已不能滿足現場施工要求。為保證基坑邊坡的穩定、安全選用了鋼花管錨固支護。

2 鋼花管錨固支護的特點和組成

2.1 鋼花管錨固支護的特點

鋼花管錨固支護的主要特點就是能夠對護坡的不穩定層（中細砂層）起到對土質的改良與對邊坡的加固作用。它是通過高壓注漿將水泥泥漿滲透到邊坡的不穩定層里面的，采用這種方法能夠改善土體的物理力學性能指標的，能提高邊坡的自身的抗滑能力的；鋼管與噴射鋼筋混凝土面層連接成整體后，這樣就能跟邊坡提供一定的阻滑和錨固的功效的。這兩種作用結合起來能很好的提高了邊坡的安全穩定系數的。

2.2 鋼花管支護的組成體系

鋼花管錨固支護結構由兩部分組成，即鋼花管錨固和噴射鋼筋混凝土面層。

鋼花管采用“Φ48×3.25mm鋼花管”,長度3米，不開孔段長1米，入土端加工成錐形體長度10cm，方便打入；開孔段孔眼對向設置，孔徑8mm;孔眼豎向間距50cm，共設置4道，每個孔眼前端焊接角鋼，構成孔前倒刺及保護塊，起到加強錨固與保護濾水孔堵塞作用；然后采用打管機將鋼花管定位鋼筋的位置按照與水平夾角15°擊入土中再進行高壓注漿。

注漿完成后采用掛鋼筋網噴射混凝土，同時設置加強筋并與錨頭焊接，然后噴射第二層混凝土。土方開挖過程中，根據土方開挖進度，隨時插入鋼花管及掛網噴混凝土的施工。鋼花管間距1500mm，梅花形布置；面層掛鋼筋網，噴100mm厚C20細石混凝土。土方開挖配合鋼花管施工時，每步均開挖至相應的鋼花管下0.5m位置，打入鋼花管的施工，然后掛鋼筋網噴混凝土面層；下部土方開挖一定要等到上部支護結構達到設計強度80%后再進行。

鋼花管大樣如圖所示：

鋼花管倒刺采用長40mm，寬25mm，厚3mm的角鋼制成，焊牢在鋼管上。

掛鋼筋網噴混凝土面層結構如圖所示：

3 施工工藝

3.1 施工流程

開挖――修坡――定孔位――打管機夯擊鋼花管至設計深度――堵孔注漿――補漿――綁扎、固定鋼筋網――壓筋――端頭焊接――噴射混凝土面層――混凝土面層養護――循環下一層鋼花管施工

3.2 成孔及掛網噴錨施工

1）定位放線

按設計圖紙由測量人員準確放出每一根鋼花管的位置，使用Φ6.5長30cm鋼筋插入孔位定位，并作出標記和編號，防止偏位和漏設。

2）鋼花管制作及打設

鋼花管制作：鋼花管入土端加工成樁尖狀；鋼花管全長范圍內設注漿孔，孔徑8mm，對向布置，間距500mm；鋼花管倒刺采用長40mm，寬25mm，厚3mm的角鋼制成，焊牢在鋼管上。

鋼花管打設：采用打管機將鋼花管按設計角度（與水平面夾角15°）及位置對正，將鋼花管擊打入土至設計長度。

3）注漿

注漿材料選用水灰比為0.5～0.6的純水泥漿，采用JW型制漿機制漿，漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，要在初凝前用完。

壓漿采用UB3型壓漿泵進行壓漿，壓漿管采用高壓纏絲橡膠壓漿管，壓漿管的抗壓強度不小于3MPa，壓漿接頭應保持密閉，不漏漿、泄漿，綁設牢固，不脫落。

壓漿開始時用稀漿走孔，注漿壓力為0.4MPa～0.5MPa之間，且每米花管注漿水泥用量不小于8Kg，壓漿終止標準每延米水泥用量達到設計值得1.5倍即12Kg/m，或壓力達到0.5MPa且持續增高，走將困難。壓漿結束時用濃漿封管。

4）掛網

掛設Φ6@200×200單層鋼筋網，在鋼花管外露端部與鋼筋網接觸位置增加2根Φ14通長加強筋筋與鋼花管焊接連接，鋼花管與通長加強筋頂部兩側沿鋼花管方向另設兩根鎖定筋，鎖定筋使用2根長度12cmΦ18鋼筋，雙面滿焊。

5）噴射混凝土

噴射混凝土強度為C20，設計厚度100mm；要求土方分層分段開挖，噴錨段分層高度不大于1.5m，分段長度不大于20m；噴錨強度達到設計強度的80%后方可進行下一層開挖噴錨作業。

4 鋼花管錨固支護的施工要點

4.1 鋼花管打入時要對準點位，將管體調整好角度順管軸向一次性連續打入，減少對中細砂層的擾動和管位偏差。

4.2 注漿時，壓力不能過低，為了水泥漿能夠充分侵入土體中，根據圖紙要求可控制在0.4MPa～0.5MPa；注漿的時間要控制好，每條管注漿時間為10分鐘左右，不能過快；水泥漿的注入量最小用量不宜少于8Kg水泥/米鋼花管（圖紙要求），注入過程現場技術人員仔細觀察邊坡土體變化，觀察到土壁產生可見的變形要停止注漿。

4.3 壓漿時出現壓力急劇上升或壓漿管劇烈抖動應立即停止壓漿，并迅速打開回漿閥門，避免漏漿、爆管。

4.4 停止注漿前要做好封閉管口的準備工作，壓漿結束時用濃漿封管，用以防止水泥漿流出。注漿完成3日內要檢查灌注水泥漿的飽滿度，如不飽滿有空隙要進行二次注漿。

5 鋼花管支護的使用優點

通過現場施工總結出鋼花管支護具有以下5個優點：

5.1 基坑安全方面：鋼花管支護通過壓力灌漿加固，即是在軟弱層部位埋設高壓灌注水泥漿，對軟弱層進行滲透、擠密和最終的膠結作用，形成膠狀水泥固結體，達到加固的作用，

5.2 質量控制方面：鋼花管支護要求將水泥漿通過注漿泵高壓注入土體中，水泥漿的注入量越多，對邊坡的加固越穩定，通過嚴格控制水泥用量即可達到對質量的控制；

5.3 文明施工方面：鋼花管支護使用打管機打入鋼花管一次完成，不需清孔，產生垃圾少，對環境的影響小施工環境較優。不用像土釘施工成孔后要有清孔工序，需使用水輔佐施工，產生大量的泥漿，致使施工環境泥濘不堪，不易清理；

5.4 施工速度方面：普通土釘在不良地質情況下，鉆孔時不易成孔，遇到砂層時還會有塌孔現象，還需另設套管才能施工，成孔速度慢，鋼花管支護只需使用打管機打入一次完成，施工進度快；

5.5 節約用地方面：使用鋼花管的基坑邊坡由于土質得到改良，基坑開挖放坡可以達到1：0.5甚至更小，有效的減少了施工占用面積和土方開挖量，并降低了綜合成本。

6 結語

采用此方案施工安全的、有效的、快速的解決了在中細砂層中的支護問題（見右圖）。深基坑支護雖屬臨時工程，但影響范圍很廣，如不慎重考慮，不僅基坑本身安全得不到保障，而且會波及到臨近的構造物，它涉及到圍護工程、土方開挖與支撐工程、降水工程、結構工程等。鋼花管錨固支護施工方法采用了對土體加壓注漿的辦法，從改良土體性質著手，從根本上降低土體主動壓力。它的施工工藝、設備簡單，施工時速度快，施工場地影響范圍小，特別是適用不易成孔地質的施工的場地，造價低，對軟弱土層有較好的加固效果，是一種值得廣泛推廣的基坑支護施工方法。

[1] CECS 96:97.基坑土釘支護技術規范[S].

[2] JGJ 120—2012.建筑基坑支護技術規程[S].

[3] JGJ 167—2009.濕陷性黃土地區建筑基坑工程安全技術規程[S].

[4] 《灃鎬七里鎮安置項目DK1基坑支護圖紙》

[5] 《灃鎬七里鎮安置項目DK1巖土工程勘察報告》