高压旋喷锚桩在深基坑工程中的应用.doc

浅析高压旋喷锚桩在深基坑工程中的应用摘要：随着建筑行业的发展，建筑施工中的基坑开挖深度和复杂性也不断增加，这一定程度上给基坑支护技术提出了更高的要求。本文以某深基坑为例，介绍了高压旋喷锚桩在基坑支护中的应用，并阐述了具体的施工技术。应用结果表明，采用该技术可以满足基坑变形要求，为工程人员在深基坑支护方面提供参考。关键词：基坑；围护设计；锚桩；应用；变形监测近年来，为了缓解用地紧张问题，高层建筑的建设逐渐增多。由于高层建筑上部荷载较大，为了维持结构稳定和利用地下空间，因此，基础埋深较大，基坑支护就成为了工程施工极为关键的环节。基坑支护工程是确保主体工程基础部分顺利实施的关键，它直接影响到工程的经济效益、工程进度、施工安全等方面，因此，对基坑支护技术的选择一定要合理、科学，而支护技术的施工质量也要严格控制，这样才能确保深基坑工程顺利进行。本文以深基坑支护实例，分析该工程复杂的周边环境，通过对支护设计方案的选择，论证高压旋喷锚桩用于深基坑支护的可靠性和安全性、经济性。1 工程概况某建筑工程，总用地面积29159m2，总建筑面积373918m2，t1塔楼地下3层，地上28层，建筑高度为339m。裙楼区域基坑开挖深度为13.45m，t1塔楼区域基坑开挖深度为15.9516.55m。2 工程地质条件根据勘察结果显示，拟建场地在地下约90.0m以上主要为黏性土和粉土，可划分为12层，地下90m以下为三叠系青龙组灰岩。3 基坑围护设计本工程坑底位于层粉质黏土夹粉土和1层粉质黏土中，考虑到周围环境情况及工程地质条件等因素，围护设计采用11501350mm钻孔灌注桩作为围护挡土结构，外设2排850mm、1000mm的三轴搅拌桩作为止水帷幕，钻孔灌注桩与内排止水桩间隙为200mm。t1塔楼和裙楼区域的基坑设置4道预应力高压旋喷锚桩，东北角采用1道角撑结合3道预应力高压旋喷锚桩，基坑施工期间，南区围护桩边约23.0m范围内开挖至地面下5.60m，且浅层围护体设置2道预应力高压旋喷锚桩。预应力高压旋喷锚桩直径为300mm、400mm、500mm、600mm、700mm，采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量20%，水灰比0.7。旋喷桩内插315.2mm钢绞线，进入旋喷桩底，采用150mm20mm钢板锚盘，待高压旋喷锚桩锚固体达设计强度的80%后方可进行张拉锁定。采用双拼工字钢腰梁，其中钢腰梁与围护桩之间空隙采用c30细石混凝土进行填充密实，以确保传力均匀、可靠。4 预应力高压旋喷锚桩主要施工技术高压旋喷锚桩施工时应密切配合土方开挖进行，采用分段、间隔、开槽施工。本工程高压旋喷锚桩施工按基坑周长每25.0m进行分段，开槽按宽度不小于6.0m，高度根据高压旋喷锚桩标高面下30cm进行控制，严禁超挖。4.1 高压旋喷锚桩施工设备高压旋喷锚桩通过专用钻机进行加固周边土体，形成具有较高强度的锚桩。钻头在钻进、搅拌过程中通过中空杆、喷嘴，将一定压力的水泥浆喷出，随搅拌过程将水泥浆与土层充分混合，得到的加固体即是搅拌旋喷注浆的复合体（图1）。（a）施工高压旋喷锚桩，其施工采用钻进、搅拌、插筋一次完成施工工艺。（b）本工程高压旋喷锚桩直径为300mm、400mm、500mm、600mm、700mm，水平倾角1820，长度为1020m。（c）本工程设计采用42.5级硅酸盐水泥，掺量20%，水灰比0.70。（d）根据现场实验确定注浆压力值，300mm锚桩旋喷搅拌的压力值控制在58.0mpa，400700mm旋喷搅拌压力控制在1520mpa。（e）锚桩扩大头部位旋喷搅拌的进退次数比桩身增加2次，保证扩大头的直径。（f）水泥浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完。（g）通过钻杆边钻进边搅拌注浆，钻进同时将钢绞线及锚头结构件带入设计深度。（h）锚索采用3根15.2mm预应力钢绞线制作，其强度标准值为1860mpa。每束钢绞线由7根钢丝绞合而成，桩外留0.7m以便张拉。（i）高压旋喷锚桩内插钢绞线，应进入旋喷桩底，待旋喷桩养护7d后施加张拉力锁定。（j）钢绞线要穿过围檩与其成90角，在锚桩强度达设计强度80%后再锁定钢绞线。（k）下层土方开挖时，上层的高压旋喷锚桩必须有7d以上的养护时间并已完成张拉锁定。在开槽土方开挖过程中要防止碰撞钢绞线。4.3 施工工艺要求4.3.1 定位锚桩施工前的放线定位包括高度和水平向两个方向的定位：在标高控制方面，土方开挖清理到位后，在灌注桩侧壁拉线、弹线、标识。在水平向定位方面，锚桩在钻孔灌注桩间连续设置，施工时直接取灌注桩的桩间空隙进行定位施工即可。桩位定位环节还可能涉及另一项准备工作开孔，钻孔桩之间的设计间隙一般200300mm，对于桩体扩径情况，扩径后造成净间隙不足150mm的部位需先行开孔，一般采用钻孔取石的方式解决。4.3.2 锚桩成桩锚桩成桩是该工艺的核心内容，具体的成桩过程分为以下4个步骤：（a）采用三叶钻头第一次钻进初成桩，三叶钻头150162mm，叶片之间设有喷浆孔，在钻头旋转钻进的过程可同时形成高压射流切割搅拌和叶片机械搅拌两个动作，高压射流旋喷搅拌通过压力调节直接决定成桩直径，叶片机械搅拌将在桩芯形成120mm的机械搅拌区，籍由强力的机械动作实现水泥土的充分拌和并尽可能甩开土中渣块，为后续钢绞线的插入置放创造条件。锚桩端部一般设计为扩大头形式，以提高受力性能，施工时钻进至设计深度后，在距桩端2000mm的范围内增加二次进退动作，同时喷浆压力需提高35mpa以实现局部桩径的扩大。若图纸中标注桩长是以桩内钢绞线为示意，则实际旋喷成桩的长度另需增加700mm，以使钢绞线内端的锚垫板完全包裹在桩内。（b）初成桩完毕后分节退出钻杆，退出过程不喷浆，退出速度（0.50.6m/min），搅拌钻杆（轴）的转速（2050r/min）。（c）钻杆完全退出后将三叶钻头替换为光钻头，光钻头前端设短细杆，杆上开设喷浆口，细杆恰可从钢绞线锚垫板的中心孔穿过，携带钢绞线二次钻进。钻进过程的速度、压力等施工参数与一次钻进相同，至桩底700mm时停止钻进并在1300mm范围内做二次进退动作，以强化端部扩大头。（d）钢绞线放置到位后分节退出钻杆，推出过程保持喷浆、速度、压力等施工参数与第一次退出相同。4.3.3 桩体养护锚桩最后通过张拉、锁定将反力施加于腰梁和钻孔桩上，进入受力状态，张拉锁定需待锚桩水泥土强度达到80%后方可进行，相对应的养护时间随环境温度不同而各有差异，可结合正式施工前的基本实验确定合适的张拉时机。4.3.4 腰梁及冠梁（a）腰梁加工制作。本工程腰梁采用2根32b#工字钢与铁板焊接为一体，围护桩与腰梁相接处空隙采用混凝土浇灌密实，确保腰梁紧贴竖向围护桩，锚具与腰梁之间用350mm350mm30mm的垫片。（b）冠梁施工。围护桩顶混凝土冠梁尺寸为1400mm1100mm，锚桩锁定在冠梁、腰梁上，冠梁、腰梁与锚具之间采用钢板作为垫板。详见图3、图4。4.3.5 张拉、锁定锚桩具备张拉锁定的前提条件是锚桩固结体达到设计强度的80%、腰梁安设完毕且局部填充混凝土强度达到80%。分级张拉至1.051.10nt，保持规定时间稳定并观测位移变化，再卸荷至锁定荷载设计值进行锁定。4.3.6 试验高压旋喷锚桩高压旋喷锚桩施工前，根据设计相关要求进行高压旋喷锚桩施工基本试验，试验高压旋喷锚桩数量不应少于2组（共3根），以考核施工工艺和施工设备的适应性，并确定高压旋喷锚桩轴向受拉承载力设计值；高压旋喷锚桩养护达试验要求后可进行高压旋喷锚桩拉拔试验。5 预应力高压旋喷锚桩支护效果基坑支护工程变形监测由业主委托第三方进行监测，监测数据表明，基坑水平位移及竖直位移均在设计要求变形控制30mm范围内，且施工中未出现报警现象。由此可见，预应力高压旋喷锚桩支护技术取得了良好的支护效果。基坑支护工程采用的预应力高压旋喷锚桩支护技术，通过现场抗拔实验，锚桩承载能力达到680kn，完全满足原设计锚索抗拔能力300kn的设计要求，因此将锚索优化设计为预应力高压旋喷锚桩，造价为600万元，原设计锚索支护造价为1200万元，为施工单位节约了600万元成本，取得了显著的经济效益。6 结语总之，深基坑支护工程是一门实践性很强的工程，在选择深基坑支护技术时，应首先进行详细的现场调查，全面收集地下设施和相邻建筑物资料，在对基坑周边工程情况充分了解和分析论证的基础上，进行