高壓旋噴樁內插H型鋼在基坑支護中的應用

陳 勇 羅志浩 屈坤玉 戴小鋒 潘鈞俊

中國建筑第八工程局有限公司 上海 201204

水泥土攪拌連續(xù)墻（Soil Mixing Wall，SMW）工法樁和高壓旋噴樁興起于20世紀70年代，前者通過在水泥土深層攪拌樁墻體中插入H型鋼，固化后形成樁柱列式的地下連續(xù)墻體，后者則是利用高壓旋轉的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體[1-4]。相較于SMW工法樁，高壓旋噴樁憑借力學特性及對地層的適應性，能夠有效繞過復雜地形的地下障礙。

此外，在借鑒SMW工法樁的基礎上，高壓旋噴樁內插H型鋼的施工方式有效地解決了基坑泥炭土流失的問題，因而保證了施工進度。同時該方法以其占地少、噪聲低等優(yōu)點被廣泛使用[5-8]。

對于2022年杭州亞運會而言，杭州蕭山國際機場三期項目舉足輕重。該項目在保證不停航的前提下，需要進行建筑、市政、管線等交叉施工作業(yè)，基坑占地面積大、圍護質量要求高，因而施工作業(yè)難度大、任務重、工期緊。杭州蕭山國際機場三期項目行李通道NX-2區(qū)的復雜基坑圍護工程，施工區(qū)域狹小，且上方具有多條高架橋，同時地下管線復雜。施工過程中，在滿足機場不停航、周邊市政交通道路不斷交的情況下，選用高壓旋噴樁內插型鋼的支護方式進行基坑圍護，有效地克服了地形障礙和施工難點，體現(xiàn)出了復雜困難施工區(qū)域中作業(yè)方法的適配性和工程經(jīng)濟性，具有良好的施工效果和參考意義[9-13]。

1 工程概況

杭州蕭山國際機場北行李通道NX-2區(qū)工程為地下單艙現(xiàn)澆混凝土結構工程，埋設于東西聯(lián)絡隧道出口段正下方，南北貫穿隧道和北保通道路，東西兩側緊靠R4匝道Pm405與Pm406這2個高架橋墩柱，因而施工場地極其狹小，對機械組施工作業(yè)面要求限制較大。

施工區(qū)域內含通向機場的給水、燃氣、通信等多條重要管線，在保證不停航施工的原則下地下開挖難度升級。

NX-2區(qū)基坑面積1 902 m2，基坑開挖深度5.7～7.5 m；屬于基礎全部分布在砂質粉土與粉砂夾砂質粉土地層內，地下水一般分布在1.6～2.5 m。施工平面布置如圖1所示。

圖1 北行李通道NX-2區(qū)平面布置示意

2 基坑支護方案

2.1 基坑支護方案選擇

本基坑在施工前原方案選定采用SMW工法樁進行基坑圍護，然而根據(jù)現(xiàn)場實際情況和周邊環(huán)境，現(xiàn)方案采用高壓旋噴樁內插H型鋼進行基坑圍護會比SMW工法樁更具優(yōu)勢，具體分析如下：

1）北行李通道NX-2區(qū)基坑區(qū)域地下管線錯綜復雜，由于受管線影響，采用SMW工法樁進行基坑圍護效果欠佳；而高壓旋噴樁因其柔性工藝特點能有效保護管線，獨具優(yōu)勢。

2）北行李通道NX-2區(qū)基坑區(qū)域寬度22 m，兩側高架橋墩柱和承臺緊靠基坑邊，基坑北側還有其他單位已開挖基坑工程，施工作業(yè)面狹小。采用SMW工法樁機械作業(yè)面完全無法展開，而高壓旋噴樁機械作業(yè)面寬度僅需2 m，完全滿足施工需求，且在施工區(qū)域內可以同步開展多臺旋噴樁機進行施工，彌補了高壓旋噴樁施工慢的缺點。此外，旋噴樁機在施工時噪聲小于三軸機械，可以在夜間進行加班作業(yè)，以保證工期進度。因而在狹小工作面條件下，高壓旋噴樁施工方式效果更佳。

3）北行李通道NX-2區(qū)基坑區(qū)域兩側部分承臺及墩柱已施工完畢，若按原方案采用SMW工法樁，必然會影響兩側已完成的承臺及墩柱；而采用高壓旋噴樁進行基坑圍護，可以在狹小的區(qū)域內順利進行基坑圍護，還能在承臺及墩柱側，選用小樁徑（φ600 mm）加密進行基坑圍護，確保在基坑止水前提下，保護好現(xiàn)有已完成的施工建（構）筑物。

綜上所述，在多方面因素的影響下，原方案SMW工法樁在該基坑中適應性和功用性較差，采用高壓旋噴樁內插H型鋼進行基坑圍護更具優(yōu)勢。

2.2 基坑支護方案設計

2.2.1 工藝流程

高壓旋噴內插H型鋼的支護工藝流程如下：

1）高壓旋噴樁施工：樁位放樣→鋪設鉆機平臺→導孔鉆進→高壓旋噴鉆機就位→下三重管鉆具→噴射成樁→高噴孔回灌。

2）插H型鋼施工：高壓旋噴樁施工完畢→吊機就位→H型鋼定位→涂抹減摩劑→插入H型鋼→旋噴樁硬化成樁。

2.2.2 施工要點

1）基坑內側施打1排φ800 mm@600 mm的高壓旋噴樁內插型鋼，柱間搭接長度200 mm，H型鋼尺寸為700 mm×300 mm，采用P·O 42.5水泥，水泥摻量30%，水灰比1∶1；外側施打1排φ800 mm@600 mm的高壓旋噴樁作為止水帷幕。2排高壓旋噴樁圍護總寬1 400 mm。

2）旋噴樁和插H型鋼施工進行交叉作業(yè)，每打1根旋噴樁，插入1根工字鋼，同時保證H型鋼在起吊和插入的過程中保持垂直。在噴射過程中根據(jù)現(xiàn)場情況及時調整，保證樁體的質量。

2.2.3 施工監(jiān)測

在基坑開挖時，對基坑圍護周圍進行實時土體測斜的監(jiān)測，以期直觀反映基坑整體穩(wěn)定性。

通過為期1個多月的監(jiān)測（4月19日至5月24日），對基坑開挖之后土體測斜量和墻體測斜量進行統(tǒng)計。在本監(jiān)測過程中，土體測斜報警值為日變量±3 mm，累積變量為40 mm，其中“＋”表示基坑方向，反之為“－”。基坑土體日最大測斜量TX1及墻體日最大測斜量CX6的測斜統(tǒng)計如圖2所示。

圖2 北行李通道NX-2區(qū)測斜統(tǒng)計

由圖2可知，單日最大測斜量1.53 mm和累積最大測斜量11.99 mm均小于報警值。故基坑圍護滿足要求，高壓旋噴樁作為土體加固圍護是可行的。

3 施工效果

在施工過程中，高壓旋噴內插H型鋼支護方式其錨桿在旋噴樁間鉆進難度大，這表明旋噴樁在強度、支承力、防滲方面功效良好。

同時施工過程中對周邊土體測斜監(jiān)測結果也表明，該支護結構具有較好的穩(wěn)定性。高壓旋噴內插H型鋼支護方式確保了本次復雜基坑施工任務的順利完成。

4 結語

本文通過對比分析高壓旋噴樁內插H型鋼和SMW工法樁這2個基坑圍護施工方案，論證得出高壓旋噴樁在周圍及地下環(huán)境復雜的基坑中更具優(yōu)勢和工程適配性。同時采用該方式施工，基坑土體加固效果顯著，支護體具備較大的強度和剛度。

本項目作業(yè)面龐大且施工區(qū)域交叉復雜，所以基坑支護方案的選擇，需要管理者因地制宜。此外，本次基坑支護的成功實施為同樣處于復雜條件下的基坑工程支護方案優(yōu)選提供了相關依據(jù)。

[1] 邵倚旻.復雜環(huán)境下的市區(qū)長距離隧道圍護結構施工技術[J].建筑施工,2020,42(6):913-915.

[2] 王濤.某SMW工法樁變形監(jiān)測與模擬分析[J].土工基礎,2020,34(3):304-307.

[3] 阮祎萌.城市地下空間工程基坑支護設計與分析[J].建筑結構,2020,50(增刊1):989-994.

[4] 彭國東,吳立,呂程偉.某軟土地區(qū)SMW工法樁基坑支護設計探討[J].建筑結構,2019,49(增刊2):915-919.

[5] 鄭立志.SMW工法樁在泉域地區(qū)強透水粉質粘土地層中的應用[J].建筑技術,2019,50(11):1389-1391.

[6] 楊忠文.高壓旋噴樁內插H型鋼技術及在某基坑加固工程中的應用[J].工程建設與設計,2018(9):64-65.

[7] 季安,楊金凱.SMW工法三軸水泥土攪拌工藝在地基處理中的應用[J].水利技術監(jiān)督,2020,28(4):225-227.

[8] 謝申舉,范東振,王斌,等.關于SMW工法樁施工中水泥摻量計算方法的問題[J].建筑技術,2019,50(11):1396-1398.

[9] 陳文昭,馬煜琦,劉夕奇,等.錨索+SMW工法深基坑變形特性流-固耦合研究[J].施工技術,2019,48(17):108-113.

[10] 靳成周.高壓旋噴樁內插H型鋼技術及在某基坑加固工程中的應用[J].門窗,2019(17):234.

[11] 王占生,潘皇宋,莊群虎,等.基坑圍護SMW工法樁施工對下臥盾構隧道變形影響分析[J].巖土工程學報,2019,41(增刊1):53-56.

[12] 劉新樂,姬建華,王靜波.復雜條件下超大深基坑入巖地下連續(xù)墻關鍵施工技術[J].施工技術,2020,49(13):76-80.

[13] 陳華雷,張海吉,張博.某水廠基坑開挖對周邊環(huán)境的影響分析[J].建筑結構,2020,50(增刊1):1028-1031.