灌注樁＋前撐式注漿鋼管基坑支護技術研究

張進聯（五冶集團上海有限公司，上海 201900）

以上海梅隴鎮某地塊動遷安置房項目基坑工程為例，在工程緊鄰地鐵和住宅等重要建筑物的及軟土地基的復雜情況下，本工程一層地下室基坑工程施工中，為確保施工質量和周邊建、構筑物施工安全，采用了灌注樁＋前撐式注漿鋼管＋水泥土攪拌樁基坑支護技術，與常規灌注樁＋水平內支撐相比，具有縮短工期、提高效率、節約成本的作用。通過該工藝的施工，為相類似環境下基坑支護技術的應用與研究提供了一定的借鑒。

1 工程概況

（1）本工程地下室施工基坑大致呈矩形，基坑總開挖面積約 76208 m2，基坑外圈圍護周長約 1267 m。本工程基坑的參數如表 1 所示。

表1 基坑開挖匯總表

（2）基坑環境：本工程北側是商業綜合樓，現主體施工已經完成，商業綜合樓地下室以北為地鐵，住宅地下室距離15 號線地鐵控制線最近為 66.5 m，距離地鐵風井最近處為42.9 m。距離綜合商業樓地下室外墻 9 m。東側北段地下室距離用地紅線 3.6～7.2 m，該側紅線外有較多 2～6 F 建筑，且場地標高較高，該位置保護要求較高。東側南段是城市道路，地下室距離紅線 5.0～10.9 m，道路下方有地下管線。

（3）地質簡介：本次勘察所揭示擬建場地土層按其時代、成因、埋藏條件及物理力學性能等因素綜合考慮地基土可分為 7 大層及若干亞層。各層地基土的特征如表 2 所示。

表2 基坑圍護、降水設計參數表

基坑安全等級為三級，基坑東北側環境保護等級為二級，其余側均為三級。

2 工程特點及方案選擇

2.1 工程特點

與灌注樁＋水平支撐支護技術相比，灌注樁＋前撐式注漿鋼管支護技術，具有以下特點：①土方開挖基本不受作業空間影響，可分塊同時開挖，節約工期；②不用做水平支撐，節約了水平支撐和立柱等材料，免除了水平支撐施工和拆除，節約了成本和工期；③前撐式注漿鋼管材料用量較水平支撐大幅減少，且地下結構施工完后部分材料可回收利用，節約施工成本。④大面積基坑施工可根據現場工況靈活選擇不同支撐形式，在保證安全情況下節約成本。

2.2 支護設計方案

基坑北、東兩邊采用灌注樁＋前撐式注漿鋼管＋水泥土攪拌樁基坑支護，西、南兩側采用水泥土攪拌樁重力擋墻支護，坑內采用雙軸水泥土攪拌樁墩式加固?；咏邓捎谜婵丈罹c降水，降水深度確保地下水位位于開挖面以下 1.0 m。

2.3 支護設計參數

北側基坑支護采用 11 m 長 Φ700@900 鉆孔灌注樁＋Φ325 mm×8 mm 前撐式注漿鋼管，采用 12 m 長Φ850 mm @1200 三軸攪拌樁作為止水帷幕，水泥摻量為20%，坑內采用 4 m 長 Φ700 mm 雙軸攪拌樁作為坑內加固，壓密注漿作為坑內加固與圍護樁之間的補強。每孔每延米的注漿量，取水泥用量 120 kg。

前撐式注漿鋼管桿體采用 Φ325 mm×8 mm鋼管，長 22 m，插入水平傾角 45°，間距 4.0 m，單管水泥用量≥5 t。注漿漿液采用 P·O 42.5 級普通硅酸鹽水泥，水灰比一般采用 0.55。前撐式注漿鋼管支撐一端與混凝土冠梁有效結合，另一端插入基坑底部并進行注漿加固處理，角部采用鋼管水平支撐。支護剖面如圖 1 所示。

圖1 支護剖面圖

－1 F，無對撐，排樁設砼圈梁，局部設置角撐，其余位置采用斜撐，基坑支撐體系如表 3 所示。

表3 基坑支撐體系匯總表

3 前撐式注漿鋼管施工要點

3.1 前撐式注漿鋼管施工流程

施工順序：溝槽開挖→平整施工區域場地→定位放線→振入鋼管→灌注水泥漿→補漿→鋼管與冠梁連接（澆筑冠梁、安裝水平支撐）。

3.2 開挖溝槽、平整場地

由于現場場地標高高出冠梁頂標高，整個施工區域需開挖一條 50 cm 左右的溝槽，以便成孔施工。并且需平整出 5 m 左右寬的施工區域。

3.3 定位放線

按照圖紙要求采用鋼尺確定孔位以木樁或鋼釬做為標記和編號，與基坑內樁基重合處做適當調整。

3.4 鋼管加工和安裝

鋼管按照圖紙進行加工，焊縫需飽滿平順，采用專用設備將鋼管振入設計標高，鋼管振入前應清除孔內虛土。在鋼管安裝過程中，以震動錘的傾斜角作為校正，嚴格控制成孔的位置和角度偏差，成孔傾角誤差范圍不大于 1%。安裝過程中務必做到準確、均速、平穩。在安設完后應及時注漿。

3.5 灌注水泥漿

注漿鋼管在使用前應檢查有無破裂和堵塞，接口處要牢固，防止注漿壓力加大時開裂跑漿。采用分段＋約束式注漿工藝，分三次注漿，第一次注漿量為設計注漿量的 60%，第二、三次注漿量為設計注漿量的 20%，每次注漿時間間隔 1.5～2.5 h，注漿流量控制在 20～30 L/min，注漿最終完成的標準以單根樁水泥用量控制（≥6.0 t）。注漿時通過注漿泵加壓，灌入孔底后，緩慢拔出注漿管，然后進行下根樁注漿，間隔 1.5～2 h 再次對前一根樁重復注漿一次，直至砂漿飽滿。

3.6 檢測要求

進行鋼管注漿樁靜載荷試驗確定單樁承載力，靜載荷試驗要求：①靜載荷試驗樁的數量：不少于 3 根。②變形按總沉降量 40 mm 控制。③加載方向及加載量：沿注漿鋼管樁軸向方向加載；Φ 325 mm×8 mm 鋼管設計最大加載量按照設計要求確定。④荷載分級要求：分 10 級加載，分級加載間隔時間為 1 h。

注漿鋼管施工完成后，應進行承載性能檢測，檢測時間在注漿結束后不宜少于 28 d，鋼管單樁承載力不應小于設計值。檢測數量在同一條件下≥3 根，且不宜小于總樁數的1%；當注漿鋼管總數在 50 根以內時，不應少于兩根。

4 結 語

本工程地下結構已施工完畢，按照設計和施工規范要求，在基坑開挖及地下室結構施工期間，對建筑沉降及水平位移、坑外地表土體位移、周邊地下管線位移、樁頂的垂直與水平位移、圍護墻體測斜、支撐軸力、坑內外地下水位等項目進行監測，監測數據顯示各項指標數據均在規范允許范圍內，保證了施工圍護結構及周邊建、構筑物施工安全。

以本基坑支護工程為例，和灌注樁＋水平支撐支護相比，灌注樁＋前撐式注漿鋼管支撐技術節約工期約 20%，降低支護造價約 25%，對于挖深－7.0 m 以內的上海地區大面積基坑施工，本工藝采用基坑支護技術優勢較為明顯。如果基坑開挖深度超過 9.0 m，則注漿鋼管需增加長度或數量將增加較多，施工成本和施工安全均收到較大影響。