陳智賢

(廣東省地質工程公司，廣東廣州510080)

1 概述

隨著城市建設的發(fā)展，地下空間的開發(fā)和人防要求以及停車需求,地下工程的建設在以后的建筑中不可缺少,基坑支護工程也將越來越多，因此深基坑支護設計與施工也將顯得重要，要確?；影踩€(wěn)定,以及對周邊建筑物和道路的變形得到控制、同時保證工程質量和安全生產。

常用的基坑支護結構形式主要有：排樁或地下連續(xù)墻結合內撐或錨桿支護體系等。當基坑周邊距離建筑物較近時或施工場地限制，大型設備難以施工時，需要一種施工簡易、體量小的支護形式替代，在這種情況下，可采用超前微型鋼管樁結合預應力錨桿(錨索)+土釘墻的加強型支護結構，達到深基坑經(jīng)濟性設計效果，以節(jié)省工期和造價。

超前微型鋼管樁目前的應用機理，其主要分2種應用型式：一種是將超前支護鋼管樁作為主要受力構件，起抗彎作用；另一種是將超前支護鋼管樁與土釘支護相結合，將超前支護鋼管樁作為柔性構件，主要改善土體應力場，限制基坑變形，增加基坑的整體穩(wěn)定性。而在相應較好土質的基坑支護設計時，一般不考慮超前支護鋼管樁的有利影響，而僅將其作為一種安全儲備。事實上，無論設計中是否考慮超前支護鋼管樁的影響，微型鋼管樁在基坑開挖過程中都會產生一定的積極作用。

本文就是根據(jù)以往的一個工程實例，論述超前微型鋼管樁在基坑支護的應用，為類似加強型土釘墻支護結構型式的設計和施工提供借鑒。

2 工程概況

本工程位于韶關乳源東陽光陽光精箔有限公司廠房內，壓延二期鋁帶縱切機機組基礎工程位于該廠房內，3個設備基礎，其中2#井直徑為6.00m、基礎深度為8.00m,開挖深度10.00m；3#井直徑為7.00m、基礎深度為10.00m,開挖深度12.00m；4#井直徑為6.00m、基礎深度為12.00m,開挖深度14.00m。

由于前期施工1#基礎未做加固處理,使廠區(qū)內不同程度產生不均勻沉降,導致部份墻體產生裂縫,機械基座變形等,為確保后續(xù)3個基礎豎井的順利施工同時又確保廠區(qū)不再因施工而產生不均勻沉降,而影響正常的生產，因此要求重新設計施工。

設計采用旋噴樁止水+鋼管樁+錨桿+噴射混凝土護壁的支護結構形式進行基坑支護，基坑安全等級為Ⅰ級。目前場地自然地面標高約為±0.00m，基坑開挖深度約10.00～14.00m。

3 工程地質條件

根據(jù)《乳源東陽光壓延二期鋁帶縱切機機組基礎工程巖土工程勘察報告》的工程地質勘察資料分析,本場地地層由上而下分布如下：人工填土層（Qml）、坡積層（Qdl）、殘積層（Qel）和微風化灰?guī)r（C）。

3.1 2#樁孔地質情況

0～4.50m為雜填土，4.50～10.00m為可塑狀粉質粘土、結構均勻含少量礫石等、干強度中等、遇水易軟化。10.00～11.20m為軟塑狀風化殘土。11.20～20.00m為微風化灰?guī)r。

3.2 3#樁孔地質情況

0～4.20m為雜填土，4.20～10.30m為可塑狀粉質粘土、結構均勻含少量礫石等、干強度中等、遇水易軟化。10.30～12.60m為軟塑狀風化殘土。12.60～20.00m為微風化灰?guī)r。

3.3 4#樁孔地質情況

0～4.20m為雜填土，4.20～8.30m為可塑狀粉質粘土、結構均勻含少量礫石等、干強度中等、遇水易軟化。8.30～13.50m為軟塑狀風化殘土。13.50～20.00m為微風化灰?guī)r。

3.4 不良地質作用

本次施工的3個基礎雖然鉆探中未揭露有溶洞，但其直徑較大僅布1個鉆孔，再加上勘察是采用小口徑（?91mm～?110mm）鉆進，揭露的局限性較大，根據(jù)巖溶地區(qū)相關地質條件,巖溶發(fā)育的規(guī)律性較復雜，土洞及溶洞的分布無規(guī)律性可循，因此，本次勘察也不能說明勘察場區(qū)內其他點位不存在土洞或較大的溶洞。

場區(qū)的不良地質作用為潛在的灰?guī)r溶洞。

3.5 地下水概況

場區(qū)地下水類型有第四系上層滯水和灰?guī)r巖溶裂隙水2種類型：

（1）第四系上層滯水：局部賦存在坡、殘積粉質粘土層與填土層接觸處，水量少。

（2）灰?guī)r巖溶裂隙水：水量受其巖性、巖溶、裂隙等發(fā)育程度所控。

3.6 基坑周邊環(huán)境

由于2#、3#、4#豎井位于廠區(qū)車間內，且工廠要正常開工，各柱位較緊密，且地面填土較厚,要確保廠區(qū)不再因施工而產生不均勻沉降,而影響正常的生產。

另一方面基坑深度超過基坑所允許土釘墻支護深度，因此采用超前微型鋼管樁加強型土釘墻支護型式。基坑支護典型設計斷面見圖1，基礎支護平面圖如圖2所示。

4 超前微型鋼管樁的施工程序

超前微型鋼管樁在土方開挖之前進行施工，以確保土方在隨開挖隨支護過程基坑的穩(wěn)定，由于在管內進行注漿，部分土體得到固結，約束土體在開挖過程中的變形，對周圍構筑物起到一定的加固作用。主要施工步驟如下。

4.1 施工前的準備工作

4.1.1 技術準備

圖1 基坑支護典型設計斷面圖

圖2 2#基礎支護平面圖

施工人員仔細審閱施工圖，認真核對設計條件,詳細研究設計內容、設計要求、地層條件及環(huán)境條件,以及施工運作后可能出現(xiàn)的問題和相應的對策，了解施工內容,在施工前內部進行技術交底，并根據(jù)勘察現(xiàn)場后的實際情況，制定合理的、科學的整體施工流水作業(yè)。

4.1.2 機械施工的準備

根據(jù)施工現(xiàn)場總平面的布置要求，積極組織各機械設備和各種材料，認真檢查各機械設備的施工性能,各種材料品種規(guī)格的技術性能是否達到設計要求,以滿足施工。

做好現(xiàn)場圍蔽，保持道路暢通，確保滿足主要機具、材料的進入。

做好對成孔、洗孔后泥漿、灌漿材料的析釋水等污水的處理措施。

4.1.3 控制點的交接

根據(jù)業(yè)主提供的永久性坐標和高程基準點后，按設計平面布置要求，進行場地控制網(wǎng)測量，設置控制測量標樁，引測并埋永久性水準點。

4.1.4 材料試驗的準備

根據(jù)設計要求對設計需要的各原材料，在開工應進行檢驗，達到設計及規(guī)范要求才可采購。

4.2 微型鋼管灌注樁的施工工藝

鉆機就位→套管護壁造孔（泥漿護壁）→一次清沖孔內泥漿→下鋼管→下注漿管→二次清孔→注漿→重復前步→完成。

4.2.1 基坑邊線的測定

確定本工程基坑圓中心點的坐標，根據(jù)其直徑放圓法進行測量放線，為確保測量的精度要求，在2個控制樁上進行。然后通過建筑物的軸線對基坑轉角點進行復核。

4.2.2 各樁樁位測定

在測放出基坑邊線后，根據(jù)樁位平面圖，先計算出各樁中心點坐標，通過用全站儀，在現(xiàn)場直接準確定出各樁中心點。最后根據(jù)建筑物的軸線拉線復核。

樁中心點應打上木樁做好標記，樁位測放后適時對各樁心點進行復核校測，確保樁位準確。

4.2.3 驗線

實行3級驗線工作方法，即我公司放線驗線、業(yè)主、監(jiān)理驗線。實行分開原則，即驗線工作與放線工作要做到人員、儀器和測量方法分開，獨立進行。

4.3 鉆機就位和安裝調試

按施工布置將各鉆機擺放在已測量定樁位點處，各鉆機安裝好后進行調試,按照施工設計的孔位和方位，調試鉆機方位及角度;孔位偏差應控制在20mm內，鉆孔角度誤差不超過1°。

4.4 成孔

由于施工場地在廠區(qū)內受凈高的影響，釆用XY-100型鉆機成孔，鉆進方法主要采用回旋鉆進法成孔，泥漿護壁；成孔口徑為170mm，鋼管樁間距為600mm，控制樁身垂直度，偏差不能超過1%。

其中：2#豎井鋼管樁樁長為L=12.00m,3#豎井鋼管樁樁長為L=14.00m,4#豎井鋼管樁樁長為L=16.00m,按設計孔深要求鉆進至設計深度終孔(鉆入中—微風化巖4～5m),并取出入巖巖芯進行鑒定。

4.5 洗孔及鋼管制安

鋼管制安：將鋼管（?140mm×4）下入孔內，鋼管底部3m長度鉆10mm梅花型間距50mm的小孔洞,以利注漿。鋼管垂直度要求嚴格,不得超過0.5%，樁位偏差控制在50mm以內。

鉆孔完成后采用BW-150泵進行洗孔，清孔干凈按設計標高要求下入鋼管,并下入注漿管,在注漿管口捆止?jié){袋;鋼管下到孔底后，需采用吊錘錘擊，確保鋼管下到孔底。

4.6 二次清孔及壓力注漿

下入鋼管完成后,進行二次清洗孔,清孔時應觀察泥漿溢出的情況，控制供水壓力的大小，直至孔口溢出清水為止;保證孔底無沉渣,或沉渣不大于50mm。使水泥漿能夠從管中向土體中擴散，鋼管與土體連成一體。注漿壓力宜為0.25～0.5MPa。漿液采用水泥漿，水灰比為0.45～0.5。

完成上述程序之后，施工已告完成，以后重復施工下一樁。

在鋼管樁頂部置C30壓頂圈梁(400mm×400mm)，將鋼管連成一整體，增加基坑的整體穩(wěn)定性，限制基坑變形。

5 超前微型鋼管樁質量控制與檢測

5.1 質量控制

5.1.1 鉆孔成孔質量控制

嚴格控制成孔施工質量，主要包括孔徑大小、鉆孔的垂直度、孔深是否達到設計深度，鉆進的方法、確保鋼管的下入。

5.1.2 水灰比的質量控制

嚴格執(zhí)行設計的配比進行施工，防止水泥漿發(fā)生離析，要求漿液均勻攪拌，注漿前對配制的泥漿進行抽樣檢查，確定滿足設計要求。

5.1.3 注漿的質量控制

嚴格按照所設計的壓力注漿，壓漿階段不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象;并掌握好注漿時間，以及注漿量的控制。

5.2 質量檢驗

（1）水泥漿液應做試塊進行不同齡期的抗壓試驗，以檢驗注漿的強度；每3～6根樁應留一組試塊,測定其抗壓強度,樁身強度應符合設計要求;

（2）可采用動測法，檢驗樁身質量的完整性。

6 基坑變形監(jiān)測

根據(jù)基坑的支護特點，為確保在基坑開挖施工時，基坑及周邊建筑物的安全和穩(wěn)定,需對基坑周邊進行監(jiān)視性觀測，將施工中各方面的信息及時反饋給設計和基坑開挖組織者,以便及時了解變形狀況，分析變形原因，預測未來變形，預防事故，以制定進一步的施工措施和策略,甚至調整施工工藝或修改設計參數(shù)，做到信息化基坑開挖,采用動態(tài)設計與信息化施工。

在基坑開挖過程中，通過對超前支護鋼管樁土釘墻復合支護基坑水平位移的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)：其水平位移較小，僅在30mm左右，且基坑開挖到底至基礎施工完成，其水平位移也僅為20mm左右，未超過基坑設計所規(guī)定的報警值50mm；且該基坑凈工期僅花了60d左右。這也說明超前支護鋼管樁土釘墻復合支護型式在此超深基坑中得到了很好的應用。

7 結語

（1）超前微型鋼管樁是復合土釘墻的加強型支護結構,也是近年來在土釘墻基礎上發(fā)展起來的新型支護結構，它極大地擴展了土釘墻技術的應用范圍。

具有截面尺寸小、單樁承載力高、沉降變形小且施工簡便、工期短、質量可靠、成本低等特點，具有很大的經(jīng)濟價值和良好的社會效益,廣泛應用于基坑支護工程中。

（2）超前微型鋼管樁，施工所需機械設備較簡單,其施工機具占地面積和機具高度小，適用于不同凈高空間,樁位布置靈活，可穿性強,能穿過不同地層。

（3）超前微型鋼管樁除在復合土釘墻支護結構中得到廣泛應用。但在基坑距周邊建筑物較近時，無法使用大型設備時，為最大限度不擾動周邊建筑物地基土和產生附加沉降,在基坑周邊也可設置1排至多排超前微型鋼管樁，對基坑起到加強作用，確?；幼冃涡?。

（4）由于超前微型鋼管樁截面積較小，其抗彎能力和抗剪能力較為脆弱，在較深的基坑中可結合預應力錨索共同承受來自地表荷載很大的情況，故在設計及施工過程中要靈活運用，不能固定模式。

（5）在基坑設計和施工過程中采用動態(tài)設計與信息化施工。及時了解變形狀況，分析變形原因，預測未來變形，預防事故，以制定進一步的施工措施和策略,甚至調整施工工藝或修改設計參數(shù)，做到信息化基坑開挖。

[1]JGJ79-2002、J220-2002建筑地基處理技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[2]廣東省標準.DBJ/T15-20-2016建筑基坑支護工程技術規(guī)程[S].中國城市出版社,2017.

[3]JCJ120-2012建筑基坑支護技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4] 李白，劉小麗，黃敏.微型樁在基坑工程中的應用與思考[J].工程地質學報，2011，19（增刊）：492-497.

[5] 劉小麗，李白.微型鋼管樁用于巖石基坑支護的作用機制分析[J].巖土力學，2012，33（增刊）：217-222.

[6] 趙慶亮.微型鋼管樁在基坑支護中的應用[J].城市建設理論研究：電子版,2012(7).