深基坑H 型鋼錨桿復合樁圍護結構施工新技術研究

高路恒 王斯海

（1、克孜勒蘇職業技術學院，新疆 喀什 844000 2、江蘇工程職業技術學院，江蘇 南通 226007）

1 概述

近年來，全社會對節能環保要求不斷提高，同時受農民工老齡化和短缺影響，形成了裝配式混凝土建筑發展熱潮。中央提出“力爭用10 年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑比例達到30%”的目標，為裝配混凝土建筑大規模發展提供了良好契機，具有巨大的市場需求和廣闊的發展前景[1]。裝配式混凝土建筑是對施工建造方式的一次革命，加強高效施工關鍵技術研究對推動裝配式建筑的發展具有決定性的意義。建立適合我國國情的裝配混凝土建筑高效施工關鍵技術體系，通過持續改進，做到技術先進，又兼顧建造成本和現實工業化生產能力，以實現裝配混凝土建筑建造方式轉型升級，全面推進建筑工業化[2]。

裝配式建筑作為我國“十三五”和“十四五”重點發展的建造方式，對我國建筑業提出了更大的挑戰[3]。新技術的設計研發對提高我國在裝配建造領域的綜合水平成為了當前亟需解決的一個重要課題[4]。裝配式深基坑地下圍護結構建造新技術研究與應用作為推進我國建筑產業現代化高效發展指明了研究的方向，本文公開設計采用“一種采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構”（圖1），圍護與地下結構施工有效結合，實現了基坑圍護結構裝配化施工，為我國建筑業轉型升級提供了一定的理論研究基礎。

圖1 深基坑裝配建造有限元模型

2 一種H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工方法

采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工技術遵循“分層、分段開挖，逐層、逐段、逐（轉下頁）根設錨，現場吊裝隨即注漿”為原則，設計采用采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構，即施工遵循“分層、分段開挖，逐層、逐段、逐根設錨，現場吊裝隨即注漿”為原則，實現了基坑圍護結構體系裝配化施工，可有效節省工期，安全可靠，具有擋土和止水的雙重作用。

2.1 H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構設計

H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構，包括基坑土體、H 型鋼樁、預制板墻、高壓注漿孔、滲土層漿體、錨桿等，若干H 型鋼樁分別吊裝且均勻等距置于基坑土體表面，兩兩相鄰的H 型鋼樁之間均設有預制疊合板墻，基坑土體一側的H 型鋼樁翼緣板面上設有錨桿，錨桿將H 型鋼樁與基坑土體拉結固定。預制板墻底部均設有高壓注漿孔，高壓注漿孔內通過高壓機械注漿形成滲土層漿體，滲土層漿體位于基坑土體和H 型鋼樁、預制板墻之間。若干錨桿將H 型鋼樁與基坑土體有效拉結，牢固可靠，實現了基坑圍護結構體系裝配化施工，可有效節省工期，具有擋土和止水的雙重作用。H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構構造如圖2 所示，其中1 代表基坑土體，2代表H 型鋼樁，3 代表預制板墻，4 代表高壓注漿孔，5 代表滲土層漿體，6 代表錨桿。

圖2 采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構示意圖

（1）所述H 型鋼樁2 翼緣板寬度≧350mm，翼緣板厚度≧20mm，所述H 型鋼樁2 腹板高度比預制板墻3 的厚度大60mm，所述H 型鋼樁2 腹板厚度≧30mm。

（2）所述預制板墻3 的厚度≧100mm，每段所述預制板墻3寬度比相鄰兩個H 型鋼樁2 腹板間的間距?。?.5×H 型鋼樁2翼緣板寬度+50）mm。

（3）所述高壓注漿孔4 為鋼套筒結構，所述高壓注漿孔4 的直徑為18～22mm，所述高壓注漿孔4 與預制板墻3 一體化制成；所述高壓注漿孔4 在距離每段預制板墻3 底部以上300mm處設置。

（4）相鄰兩個所述高壓注漿孔4 之間的間隔為1.2m，每段所述預制板墻3 底部至少設置2 個高壓注漿孔4。

（5）所述錨桿6 直徑≧12mm，所述錨桿6 設置于H 型鋼樁2 的翼緣板面每側中部，若干所述錨桿6 沿著H 型鋼樁2 長度方向均勻布置且間距≦1.5m。

（6）每段所述預制板墻3 上下連接處的樁身處2000mm 內錨桿6 加密布置，加密段的錨桿6 間距≦0.6m。

（7）每段所述預制板墻3 上下連接處采用后澆混凝土方式連接，所述后澆混凝土段寬度為預制板墻3 厚度的2.5 倍。

2.2 施工工藝

采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工工藝，包括如下步驟：

測量放線定樁位→吊樁就位，校正→H 型鋼樁打設→分層分段開挖，樁身處理→從上往下“逐層，逐段，逐根”打設錨桿→預制板墻吊樁就位→插入加強筋，并與預制板墻外伸鋼筋綁扎牢固→“分層分段”高壓注漿施工→灌注節點微膨脹混凝土→重復步驟（4）～（9）施工→腰梁鋼筋綁扎、模板支設，混凝土灌注→驗收檢查。

（1）測量放線定樁位：基坑圍護體系施工前，準確測設H 型鋼樁的平面位置，平面誤差控制在5mm 以內，每根樁位測設完畢，做好樁位點的保護措施，防止人為因素影響后期樁體打設后的位置偏差[5]。

（2）吊樁就位，校正：H 型鋼樁打設前，首先將樁體按照工廠設計制作的樁段吊升就位，并復核樁位點的平面位置，等待樁體打設，對出現超過設計及規范要求的樁位點及時矯正偏差。

（3）H 型鋼樁打設：采用的H 型鋼樁在工廠集中生產制作，現場H 型鋼樁打設時，采用靜力壓樁法施工，樁體打設每打設2m 檢查一次樁體的打設平面與垂直度偏差，其中垂直度偏差控制在1%以內，對出現垂直度偏差超過1%的樁體進行校正，若難以校正則拔樁灌孔重打。

（4）分層分段開挖，樁身處理：H 型鋼樁打設完畢，分層分段開挖基坑土層，每層挖土深度為2～3m，對于含水率較大的砂土、粉土，每層開挖厚度控制在2m 以內，土層分層開挖過程中，樁體加固錨桿也隨即打設，邊挖土，邊打設錨桿，以便加強樁體與土層之間的整體性；另一方面，錨桿隨挖土在樁身打設前，需將樁身附土及時清理干凈，對H 型鋼樁內外側翼緣板上的預留錨桿孔內的土體清除干凈，在出現大塊石子情況下，需清除干凈，必要時采用鉆機輔助清理。

（5）從上往下“逐層，逐段，逐根”打設錨桿：錨桿打設遵循從上往下“逐層，逐段，逐根”打設，施工過程中，土層開挖與樁身錨桿打設兩項工作保持良好的協調性，嚴格控制土層開挖的深度，不得出現超挖現象。

（6）預制板墻吊樁就位：預制板墻采用在工廠集中性生產預制，有效實現了裝配式建造技術在基坑圍護中的應用，基坑底部第一段預制板墻吊裝可從頂部垂直吊裝就位，下部其他段的預制板墻吊裝時需人工輔助預制板墻嵌套進入相鄰兩H 型鋼樁內；若基礎開挖深度小于等于6m 時，在確保設計H 型鋼樁擋土承載力的情況下，將所有段的預制板墻均從頂部吊裝施工，預制板墻隨著土層開挖，依靠自重及上端板墻吊裝沉設的荷載逐段下沉就位；左右兩段預制板墻之間留250～350mm 的后澆混凝土段，后澆段內的左右相鄰兩預制板墻鋼筋固定連接。

（7）插入加強筋，并與預制板墻外伸鋼筋綁扎牢固：為增強圍護結構的整體性，待基坑內的預制板墻吊裝施工完畢后，在預制板墻與H 型鋼樁之間的連接節點處插入加強鋼筋，加強筋與預制板墻外伸鋼筋綁扎牢固。

（8）“分層分段”高壓注漿施工：施工時，高壓注漿從預制板墻底部的高壓注漿孔處逐層逐段施工，每段預制板墻注漿從預制板墻底部的中部高壓注漿孔處對稱向左右兩方向開展注漿工作，即“從中部向兩側邊”對稱注漿，注漿壓力不小于0.6MPa，壓力注漿采用多次補壓逐級加壓的方法進行注漿，最終注漿程度保證預制板墻與土層之間漿料密實，使漿料可以滲透到土層內不小于100mm。

（9）灌注節點微膨脹混凝土：施工過程中，在H 型鋼樁與預制板墻之間的節點處灌注節點微膨脹混凝土，節點微膨脹混凝土強度不小于C40，同時比預制板墻混凝土強度至少高一個等級[6]。

（10）重復步驟（4）～（9）施工。

（11）腰梁鋼筋綁扎、模板支設，混凝土灌注：上下兩段預制板墻施工完畢時，在上下兩段預制板墻之間設置一現澆鋼筋混凝土腰梁，腰梁鋼筋與預制板墻外伸鋼筋連接，腰梁縱向鋼筋采用不少于4 根直徑20mm 的三級以上鋼筋，箍筋采用直徑8mm 的二級以上鋼筋，箍筋間距不大于200mm，腰梁鋼筋綁扎過程中，上下兩預制板墻外伸鋼筋錨入腰梁內的長度不小于1.5Lae，腰梁鋼筋在H 型鋼樁處采用焊接方法與H 型鋼樁腹板焊接。

（12）驗收檢查。

2.3 技術要點

（1）一種采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工工藝，其特征在于：所述步驟（3）中在滿足基坑承載力計算的前提下，H 型鋼樁的翼緣板寬度不得小于350mm，翼緣板厚度不小于20mm，H 型鋼樁的腹板高度比采用的預制板墻的厚度大60mm，以便于預制板墻的逐段吊裝施工，同時H 型鋼樁的腹板厚度不小于30mm。

（2）一種采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工工藝，其特征在于：所述步驟（3）中樁段連接采用焊接連接。

（3）一種采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工工藝，其特征在于：所述步驟（5）中為便于錨桿的施工，錨桿采用鋼絞線代替傳統錨桿，錨桿直徑至少比H型鋼樁內側翼緣板上的預留孔小10mm，或者采用在H 型鋼樁內外側翼緣板相對位置處均留設錨桿施工的預留孔，方便后期錨桿的打設，內外側翼緣板上的預留孔亦至少比錨桿直徑大10mm；其中，錨桿直徑不小于12mm，錨桿長度根據承載計算確定，設置于H 型鋼樁的翼緣板面每側中部，沿著H 型鋼樁長度方向布置，間距不超過1.5m，在每段預制板墻上下連接處的樁身處2000mm 內錨桿加密，加密段間距不超過0.6m。

（4）一種采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工工藝，其特征在于：所述步驟（7）中加強筋直徑不小于20mm，且不少于兩根。

（5）一種采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工工藝，其特征在于：所述步驟（8）中高壓注漿孔距離每段預制板墻底以上300mm 處設置，每1.2m 設置一個高壓注漿孔，每段預制板墻底部不少于兩個高壓注漿孔，高壓注漿孔采用鋼套筒制作，在工廠集中化生產時與預制板墻一體化制成，高壓注漿孔的直徑宜為20mm。

（6）一種采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工工藝，其特征在于：所述步驟（11）中在左右相鄰兩預制板墻后澆混凝土處，腰梁箍筋加密，加密區不小于600mm，加密區箍筋間距不大于100mm。

（7）一種采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構施工工藝，其特征在于：所述步驟（11）中腰梁鋼筋在H 型鋼樁處采用在H 型鋼樁腹板上預留孔的方法，設置直徑不小于16mm 的穿孔鋼筋與預制板墻外伸鋼筋連接固定，穿孔鋼筋的根數根據實際工程具體情況通過計算確定。

3 結論

本文公開了一種采用擠密注漿法H 型鋼錨桿復合樁-預制板墻深基坑圍護結構構造設計及其施工工藝，利用H 型鋼樁、錨桿與裝配式預制板墻通過合理工藝形成整體的基坑圍護結構，施工遵循“分層、分段開挖，逐層、逐段、逐根設錨，現場吊裝隨即注漿”為原則，實現了基坑圍護結構體系裝配化施工，可有效節省工期，安全可靠，具有擋土和止水的雙重作用。

3.1 深基坑圍護結構裝配建造新技術研發與應用應得到行業內高度關注，地下結構裝配建造新技術的應用是對我國建筑業發展的更高挑戰。

3.2 深基坑圍護結構裝配建造新技術應用應將“圍護”與“主體結構”相結合，二者可以兼顧，有效把控建造成本問題。

3.3 深基坑圍護結構裝配建造新技術施工，應強化裝配施工地下防水問題，做好構件連接地下圍護施工與結構“止水”關鍵問題。

3.4 深基坑圍護結構裝配建造新技術應用不僅僅是建造安全問題，還存在工藝創新優化設計問題，希望可以通過本文的研究對行業內起到引申作用。

3.5 深基坑圍護結構裝配建造新技術應用開拓了我國裝配式建造領域的廣闊空間，圍繞地下結構裝配施工新技術設計研發為“契機”，逐步深化我國其他領域地下結構施工新思路、新構造、新方法。