鉆孔灌注樁和預(yù)應(yīng)力錨桿組合在基坑支護(hù)中的應(yīng)用研究

1 鉆孔灌注樁施工與預(yù)應(yīng)力錨桿施工概述
　　1.1 鉆孔灌注樁施工
　　 旋挖鉆機(jī)：主要用于中等密實(shí)以上的砂土層中的鉆孔施工。沖擊鉆機(jī)：主要用于地質(zhì)堅(jiān)硬，有巖層分布地層的鉆孔施工?；剞D(zhuǎn)式鉆機(jī)：適用于粘土、砂土層中鉆孔施工。作業(yè)平臺(tái)平整牢固，以免鉆機(jī)不均勻沉陷。橋墩位于河中時(shí)，盡量采用圍堰筑島方式修筑工作平臺(tái)，為水中樁創(chuàng)造陸地條件。泥漿池：泥漿池容量必須保證鉆孔水頭高度，并能容納灌注混凝土?xí)r的樁孔排出的泥漿量。項(xiàng)目部測(cè)量人員放好樁位中心點(diǎn)后，報(bào)測(cè)量監(jiān)理工程師驗(yàn)收，合格后埋置護(hù)筒，埋設(shè)完畢，經(jīng)項(xiàng)目部技術(shù)人員、監(jiān)理復(fù)核后鉆機(jī)就位開(kāi)鉆。護(hù)筒頂宜高于地面0.3m或水面1-2m，埋置深度在旱地或筑島處宜為2-4m。護(hù)筒底和外側(cè)用黏土回填夯實(shí)，使護(hù)筒外側(cè)不漏泥漿。樁位定點(diǎn)時(shí)，每個(gè)樁位至少4點(diǎn)護(hù)樁。護(hù)筒中心線與樁位中心線的允許偏差不大于20mm，護(hù)筒應(yīng)垂直。樁位中心偏差不得大于5cm。將粘土倒入泥漿池，注水，用挖掘機(jī)進(jìn)行攪拌，然后用泥漿泵將泥漿從泥漿池一端抽至另一端，過(guò)程中摻入適量火堿、膨潤(rùn)土（能保證泥漿三大指標(biāo)的前提下可以不加），直至泥漿均勻。沖擊鉆使用管形鉆頭鉆孔時(shí)，入孔泥漿比重可為1.1～1.3;沖擊鉆使用實(shí)心鉆頭鉆孔時(shí)，孔底泥漿比重不宜大于：黏土、粉土1.3;大漂石、卵石層1.4;巖石1.2;旋挖鉆鉆孔時(shí)入孔泥漿比重可為1.05～1.15。
　　1.2 預(yù)應(yīng)力錨固
　　 預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量的控制以單元工程為基礎(chǔ)、以工序質(zhì)量控制為重點(diǎn)，進(jìn)行全過(guò)程跟蹤監(jiān)督，本道工序驗(yàn)收不合格，決不進(jìn)行下一道工序的施工。首先，在現(xiàn)場(chǎng)施工部位標(biāo)明預(yù)應(yīng)力錨索開(kāi)孔位置，根據(jù)規(guī)范要求孔位偏差不得大于250px。搭建鉆機(jī)平臺(tái)要求穩(wěn)固牢靠，鉆機(jī)傾角及方位角要進(jìn)行嚴(yán)格校驗(yàn)，當(dāng)孔位受建筑物或地形條件限制無(wú)法施工時(shí)，征得設(shè)計(jì)同意后確定控制。其次，預(yù)應(yīng)力錨索制作。預(yù)應(yīng)力錨索索體在專用的施工場(chǎng)地進(jìn)行編制。每根鋼絞線下料長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)孔深、錨墩厚度、墊板、工作錨板、限位錨板、千斤頂?shù)妊乜纵S線方向的總和再預(yù)留一定長(zhǎng)度確定。沿預(yù)應(yīng)力錨索長(zhǎng)度方向均安設(shè)隔離架，隔離架間距不大于2m，相鄰兩隔離架之間安設(shè)束線環(huán)（綁扎絲）對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索。最后，注漿。預(yù)應(yīng)力錨索注漿是為了形成錨固段和為預(yù)應(yīng)力錨索提供防腐蝕保護(hù)層。另外，一定壓力的注漿可以使注漿體滲入地層的裂隙和縫隙中，從而起到固結(jié)地層、提高地層承載力的作用。注漿是預(yù)應(yīng)力錨索施工的關(guān)鍵工序之一，其效果的好壞將直接影響到預(yù)應(yīng)力錨索的錨固性能和永久性。當(dāng)注漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以后開(kāi)始張拉預(yù)應(yīng)力錨索。張拉設(shè)備要求配套使用，并通過(guò)有關(guān)認(rèn)證機(jī)構(gòu)的標(biāo)定，繪制壓力表讀數(shù)～張拉力關(guān)系曲線，以正式文件提交給監(jiān)理工程師。經(jīng)拆卸、檢修或經(jīng)受強(qiáng)烈撞擊的壓力。預(yù)應(yīng)力錨索張拉采用單根預(yù)緊后再分級(jí)整體張拉的施工方法。為確保鋼絞線理順并受力均勻，張拉前應(yīng)按設(shè)計(jì)荷載的10%進(jìn)行單根鋼絞線預(yù)緊。 　　2 深基坑支護(hù)
　　 伴隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑數(shù)量越來(lái)越多，深基坑開(kāi)挖時(shí)能夠提供邊坡放坡的區(qū)域越來(lái)越小，進(jìn)而很多企業(yè)通過(guò)支護(hù)確保施工順利進(jìn)行。自護(hù)結(jié)構(gòu)分為：高壓噴射、深層攪拌生成的水泥土墻。該支護(hù)形式適合應(yīng)用在開(kāi)挖深度在6m以下的區(qū)域，無(wú)較大施工噪音且具有防滲性，提升人工降水效果。鋼筋支護(hù)樁也是一種常見(jiàn)的支護(hù)形式，架設(shè)錨桿條件下適合應(yīng)用在一定深度的基坑護(hù)坡。拱圈式墻體結(jié)構(gòu)是通過(guò)拱式結(jié)構(gòu)科學(xué)受力，適合應(yīng)用到開(kāi)挖深度在10m左右的環(huán)境。沉井結(jié)構(gòu)與地下連續(xù)墻具有較大剛度，無(wú)較大影響且土層環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，適合應(yīng)用到不同深度的基坑開(kāi)挖，也可以用于主體結(jié)構(gòu)。土釘墻、纖維織物袋土迭累形式。支護(hù)結(jié)構(gòu)使用還需結(jié)合基坑開(kāi)挖深度、土層環(huán)境、水文地質(zhì)綜合分析。水平土壓力作為支護(hù)結(jié)構(gòu)重要承載，土壓力確定仍然延續(xù)土壓力理論。不過(guò)，這種測(cè)量方法與實(shí)際測(cè)量存在偏差，主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力都與遮擋物有著密切聯(lián)系，其大小對(duì)土工實(shí)驗(yàn)數(shù)值也具有敏感性。所以，想要精準(zhǔn)確定支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力具有重要作用。
　　3 問(wèn)題成因分析與處理方法
　　3.1 問(wèn)題成因
　　 建筑施工時(shí)存在較多不確定因素，通過(guò)綜合分析得出影響工程質(zhì)量主要成因?yàn)椋旱谝唬炷翝仓?dǎo)管深度缺乏控制。第二，混凝土澆筑樁身孔壁坍塌;第三，錨桿隔離保護(hù)方案不夠精細(xì)化，錨桿沒(méi)有選擇二次注漿工藝技術(shù)。
　　3.2 處理方法
　　方法一：鉆孔灌注樁混凝土灌輸時(shí)，導(dǎo)管位置深度是重要環(huán)節(jié)。埋設(shè)過(guò)淺容易導(dǎo)致泥水流入導(dǎo)管，產(chǎn)生脫提漏現(xiàn)象降低樁身效果;反之，過(guò)深使得灌注混凝土流動(dòng)性變差，增加混凝土和導(dǎo)管摩擦性，導(dǎo)管提高過(guò)程中導(dǎo)致斷樁。混凝土灌輸施工準(zhǔn)備階段標(biāo)記警戒線。澆灌階段，管道不斷提起、拆卸，結(jié)合溫度環(huán)境濱化調(diào)整混凝土初凝現(xiàn)象。方法二：結(jié)合項(xiàng)目巖土地質(zhì)勘查檢測(cè)結(jié)果對(duì)土質(zhì)稀松地區(qū)或成孔后降低轉(zhuǎn)速，提升泥漿比重。樁位成孔后準(zhǔn)備混凝土澆筑，確保樁身的混凝土等待灌注時(shí)間在3h以內(nèi)。方法三：優(yōu)化傳統(tǒng)錨桿自由段涂抹防銹土層，外包二層塑料薄膜，錨桿自由段涂抹防腐材料，外套預(yù)應(yīng)力專用套管技術(shù)。方法四：二次注漿和一次注漿間隔10h左右，伴隨著注漿的持續(xù)展開(kāi)不斷提升灌漿壓力，讓漿液深入到土層中。
　　4 案例分析
　　以某工程為例，該工程建筑樓層16層，一層為地下室，基坑地面標(biāo)高約87～95m，基坑面積為2900m2，周長(zhǎng)為170m，底面高程81m，基坑開(kāi)挖深度在5～12m之間?；又ёo(hù)區(qū)域南端與東端呈“L”形。
　　4.1 水文地質(zhì)環(huán)境
　　工程現(xiàn)場(chǎng)地層土質(zhì)為人工填土、殘積砂質(zhì)粘性土、中風(fēng)化花崗巖。其中，砂質(zhì)粘性土多為松散土，層頂深埋為96～101m，層厚4.5～8.0m。全風(fēng)化花崗巖為土柱狀，層頂深埋為89～95m，厚度為10～17m。強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為半巖半土樁，層頂深埋75～85m，厚度為16～30m。中風(fēng)化花崗巖多為塊狀，層頂埋深約47～65m，層厚1.5～5.6m。施工區(qū)域中地下水上層賦存殘破坡積砂層內(nèi)，全風(fēng)化花崗巖屬于強(qiáng)透水層，下端強(qiáng)風(fēng)化基巖透水性為中等。地下水動(dòng)態(tài)受溫度環(huán)境與降雨影響，排泄?fàn)顟B(tài)不好。鉆孔地下穩(wěn)定水位埋深標(biāo)高約1.2～19.4m，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。
　　4.2 基坑邊坡支護(hù)
　　第一，工藝方法比較。地下連續(xù)墻剛度大、止水效果良好，適合應(yīng)用在復(fù)雜的環(huán)境下。不過(guò)造價(jià)較高，施工設(shè)備要求嚴(yán)格。土釘墻施工簡(jiǎn)單、工期短、節(jié)約成本投入。不過(guò)，要求圍巖土質(zhì)良好，土釘支護(hù)只穩(wěn)定局部土體，抗滑力受到限制。灌注樁與預(yù)應(yīng)力錨桿組合影響小、樁施工沒(méi)有震動(dòng)、噪音等、強(qiáng)身強(qiáng)度大、支護(hù)穩(wěn)定、變形小。預(yù)應(yīng)力錨桿，錨固力、抗滑力較強(qiáng)，兩者結(jié)合有助于提高錨固體系穩(wěn)定性，且經(jīng)濟(jì)投入少。因此，該工程結(jié)合地質(zhì)環(huán)境狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益分析，決定采用鉆孔灌注樁與錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。第二，鉆孔灌注樁和錨桿支護(hù)經(jīng)過(guò)圍梁生成二元擋土維護(hù)結(jié)構(gòu)，借助總體強(qiáng)度控制基坑變形。經(jīng)過(guò)鉆孔灌注樁擋土，再利用預(yù)應(yīng)力錨桿把支護(hù)結(jié)構(gòu)承載力傳到穩(wěn)定地層。錨桿施加張拉應(yīng)力有助于錨固體和土地體摩擦力、拉桿和錨固體握裹力共同作用，保證錨固體系穩(wěn)定。第三，基坑邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)。結(jié)合工程地質(zhì)條件將基坑四周分為A～D不同區(qū)域計(jì)算，全部選擇鉆孔灌注樁與錨索支護(hù)、鉆孔灌注樁順著基坑邊線設(shè)置，選擇鉆挖法跳鉆施工。錨桿施工中，孔徑150，傾角20°，3根鋼絞線，注水泥漿。首排錨索長(zhǎng)20m，自由段5m、錨固段15m處于樁項(xiàng)冠梁位置。CD區(qū)設(shè)置一道腰梁，腰梁和錨索連接。樁間墻掛網(wǎng)噴砼。樁頂放坡一級(jí)，坡高9～15m，坡度為65°。選擇錨桿掛網(wǎng)噴砼支護(hù)。
　　4.3 工藝技術(shù)需求
　　第一，施工流程。施工準(zhǔn)備→放線定位→護(hù)筒埋設(shè)→樁機(jī)準(zhǔn)備→施工、護(hù)壁→吊放鋼筋籠→灌注水下混凝土→成樁。第二，工藝技術(shù)要求。選擇全站儀監(jiān)測(cè)放線定出鉆孔灌注樁樁位與各排錨孔軸線、孔位。施工準(zhǔn)備階段進(jìn)行工藝試驗(yàn)，做好混凝土配比、外摻劑配方、鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、張拉參數(shù)控制。施工過(guò)程中，施工鉆孔灌注樁，當(dāng)灌注樁強(qiáng)度符合要求后分段分級(jí)開(kāi)挖，準(zhǔn)備錨索施工。錨索施工準(zhǔn)備階段，對(duì)各孔位進(jìn)行標(biāo)注，孔位偏差保持在50mm以內(nèi)。錨索施工傾角偏差在±2°內(nèi)。注漿孔周圍面層混凝土需達(dá)到抵抗注漿壓力擴(kuò)散效果。此外，注漿過(guò)程中注意避免壓力較大給四周環(huán)境帶來(lái)影響。基坑邊坡設(shè)計(jì)10個(gè)沉降、位移觀測(cè)點(diǎn)，基坑外2～5m順著周圍設(shè)置地下水觀測(cè)點(diǎn)6眼，定期觀察。同時(shí)，工作人員掌握好邊坡沉降與位置量、地下水變化，引導(dǎo)基坑支護(hù)與開(kāi)挖。
　　5 結(jié)束語(yǔ)
　　綜合分析，第一，項(xiàng)目交工后，檢測(cè)結(jié)果顯示，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移與沉降全部達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，較為穩(wěn)定安全。第二，鉆孔灌注樁與錨桿融合有助于提升基坑安全性、穩(wěn)定性、施工簡(jiǎn)單、支護(hù)到位、施工時(shí)間段，值得在今后基坑支護(hù)中推廣應(yīng)用。