湛江球团浓缩池及底流泵站高压旋喷桩深基坑支护施工技术

【摘要】：湛江龙腾物流有限公司浓缩池及底流泵站深基坑支护采用了高压旋喷桩加锚杆支护结构，桩径500mm，桩长6～8m。施工中采用了高压旋喷桩做挡土墙及止水帷幕，避免了在狭小的施工场地做降水工作，保证了工程施工的作业面，并且用钢管锚杆加固，保证了支护桩桩在巨大土压力下的稳定，施工方便，效果较好。最后浓缩池及底流泵站的高压旋喷桩加钢管锚杆的支护措施取得了成功，可以为以后湛江大钢工程深基坑支护提供借鉴。

【关键词】：高压旋喷桩；钢管锚杆；深基坑支护；施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况

湛江龙腾物流有限公司浓缩池及底流泵站深基坑支护工程位于湛江市东海岛球团生产线厂区内。浓缩池呈锅底形状，底标高-7.8m，通廊长32.35m，底流泵站东西方向长18m，南北方向宽9m，呈长方形，底板标高-9.900m， 施工开挖占地面积约250平方米。底流泵站基坑，需支护最大深度为10.8m（局部11.8 m），基坑侧壁安全等级为一级，设计使用年限为一年。基坑区域内常年稳定水位埋深为1.65～3.50m，土层上层及下层为粘性土，中层为中粗砂混粘性土，厚度3～5m，易发生流砂、管涌，不适宜大开挖。本着安全、经济、可靠的原则，经长沙工业设计院设计，决定采用单管高压旋喷桩支护结构（采用Ф48钢管锚杆加固）。

图1：浓缩池通廊与底流泵站剖面简图

2、施工部署

2.1、施工工艺流程

图2：单管旋喷桩施工工艺流程示意图

（a）钻机就位钻孔；（b）钻孔至设计标高；（c）旋喷开始；（d）边旋喷边提升；（e）旋喷结束成桩1-旋喷管；2-钻孔机械；3-高压胶管；4-超高压脉冲泵

2.2、旋喷桩施工

采用单管高压旋喷注浆方法进行基坑挡土+帷幕止水，在基坑四周布置双排φ500的拱型高压旋喷桩（咬合150mm），既是止水帷幕，又形成拱墙，起到稳定基坑侧壁的效果，桩长为至基础开挖面以下1～2m。为提高基坑被动土区的内聚力，在基坑内侧坑底下施工两排单管高压旋喷桩，桩径D=500mm,（咬合150 mm）。桩长5m（局部6 m）。在基坑开挖前施工，送空桩10.8m（局部11.8m）。布孔孔距0.35m，拐角点处适当加密，分两序进行，连续喷射作业。

2.2.1、施工准备

根据现场情况，进行场地平整，明确材料堆放地点、加工场等平面布置；做好通水、通电及硬化道路工作；在浓缩池东侧靠近中间缓冲槽挖设水泥浆池及铺水泥堆放台；检查机器运转情况并做好各易损件的准备工作；按顺序对旋喷桩进行编号；加强与业主、监理单位的联系，掌握其施工时的具体要求； 熟悉相关图纸及资料，确定施工参数。本工程施工主要技术参数为长沙工业设计院根据岩土勘察报告中的水文地质资料及场地环境条件等基础上，参照以往成功的设计及施工经验，确定施工参数为①桩径φ500mm，桩长：6~8米；②浆压：25~30Mpa；③提速：10~15cm/min；④转速：20~25转/min；⑤灌浆量：60~70L/min；⑥水泥用量：200kg/m；⑦水灰比：0.8~1.0。做好材料的准备工作，本工程所有进入施工现场的原材料必须进行检验，凡是未经检验和检验不合格的原材料一律不得使用，检验合格的原材料必须报监理批准后方可使用。

2.2.2、测量放样

根据业主提供的测量控制点，运用导线控制法，使用 DJ2 光学经纬仪和钢尺进行主轴线的放样，其精度要求：距离中误差：±5mm，角度中误差：±10S。将主轴线控制点引至底流泵站的东南角，加以保护，避免遭受破坏。在复验合格的轴线基础上，进行桩位点的测定，施放桩轮廓线，并对桩中点加以标记，其精度要求为±30mm；及时绘制测量复核签证，确保技术资料的完整性；

2.2.3、注浆施工

图4：钻机就位后开始钻孔图5：进行连续喷浆作业

（1）、钻机就位

钻机就位时，首先应放置在施放好的轮廓线内，钻头对准事先做好标记的中心点上，转盘要与钻机对正，机座要平稳。垂直施工时，钻机的斜率不大于1.5%。旋喷前要检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足设计要求，注浆管和喷嘴内不得有任何杂物，插管时，要注意防止喷嘴被泥水堵塞。

（2）、旋喷

钻机在预定位置下钻注水成孔至设计标高，然后高压旋喷注浆，自下而上，连续进行，若施工中出现了停机故障，待修好后，需向下搭接不小于 500mm 的长度，以保证固结体的整体性。 由于本工程为天然地基，地质情况随着土层深度变化而变化，其密实度、含水量、土颗粒组成和地下水状态存在差异，若采用单一的技术参数来旋喷注浆，则会形成直径大小不匀称的固结体，导致旋喷直径不一致，影响承载力。因此，针对不同地质土层的特征，要采取相应的措施来完成注浆。技术员跟踪注浆过程，计算每根桩所需时间来控制最后的成桩质量。

（3）、复喷

在不改变旋喷技术参数的条件下，对同一土层作重复注浆（喷到顶再下钻重喷该部位），能增加土体破坏有效长度，从而加大固结体的直径或长度并提高固结体强度，复喷时全部喷浆。

2.3、锚杆施工

锚杆施工采用分层开挖，分层分段施工。垂直开挖深度按设计要求不大于1.5m，水平方向沿浓缩池通廊距离为20m。在完成上层作业面的锚杆施工以前，不得进行下一层土方的开挖。锚杆施工前应选择有代表性的地段进行现场试验，试验锚杆由建设、设计、监理、施工单位现场确定。

2.3.1、锚杆施工工艺：

图6：钢管锚杆制作成品图7：锚杆机钻孔就位

图8：锚杆安装图图9：C20细石砼喷射

2.3.2、锚杆制作

锚杆采用Φ48×3焊接钢管,锚杆每隔300mm设置Φ22钢筋倒刺双向溢浆孔，未端约2~3米不设出浆孔。锚杆接头采用Φ16钢筋三面绑焊每边，每道焊缝长度不小于5d。焊条用E50型。锚杆制作成品见图6所示。

2.3.3、锚杆钻孔

在钻孔过程中，首先需要开凿的是已固化的旋喷桩，旋喷桩开孔后再进行各土层的开孔。本工程旋喷桩固结体钻孔采用Ф150孔径的金刚钻打孔机，各土层采用锚杆机跟管钻进开孔。锚杆间距纵横1500mm，倾角20度， 轴偏角：0.5°/每5m，终孔时2°。锚杆机钻孔见图7所示。

2.3.4、锚杆安装

锚杆钻到预定长度后，停止钻孔，锚杆就位。锚杆安装后见图8所示。

2.3.5、锚杆灌浆

锚杆兼做灌浆管，采用纯水泥浆灌注，水泥用42.5R号普通硅酸盐水泥，水灰比0.45～0.55，根据实际情况调整，注浆压力≥2MPa。为防止水泥浆液从钢管外侧溢出，注浆时必须用止浆袋进行封堵钢管与旋喷桩固结体洞口之间的空隙。注浆完成后，封闭注浆口。锚杆施工完毕后，要求进行验收试验，验收试验数量为总根数的1%，验收拉力为该锚杆的轴向拉力的1.05倍，验收具置由设计单位和监理单位根据施工情况确定。

2.3.6、钢筋网片安装

由于为机械开挖，基坑壁不平整，因此必须将松散的浮土清除干净。处理好基坑壁，使其平整，利于钢筋安放。在基坑壁上按设计要求设置Ф50钢管，间距为1500×1500的泄水孔（见图10所示）。将圆盘钢筋调直，按边坡形状尺寸取料加工，按网孔200×200的规格绑扎好钢筋网，分布要均匀，绑扎要牢固。绑扎好钢筋网后，与锚杆交接处必须进行焊接，以保证喷射混凝土时钢筋不晃动。钢筋网必须紧贴混凝土表面，以保证钢筋网保护层厚度。采用两根Φ16通长的横向钢筋和两根Φ16的纵向钢筋作为加强筋，且纵、横加强筋要求与锚杆头部焊接牢固。

2.3.7、喷射C20细石砼

喷射作业前对机械设备，风、水管路和电线等进行全面检查及试运转。埋设控制喷射混凝土厚度的标志，以确保混凝土喷射的厚度。喷射作业分段分片依次进行。喷射顺序自上而下，按地形条件和风向从左至右，或从右至左依次进行。喷射细石砼分两次进行，第一次厚度为50mm，第二次厚度为50mm。喷射时，控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。当最后一次喷射的混凝土终凝2h后，立即喷水养护，每天喷水至少四次。养护时间一般不得少于7d。在终凝后第一次喷水养护时，压力不宜过大，以防止冲坏喷射混凝土防护层表面。在养护过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象，应及时采修补取措施，防止事故发生。C20细石砼喷射见图9所示。

3、基坑支护工程监测

3.1、监测目的

受工程地质条件、邻近建筑物的结构性能、气候等因素的影响，基坑在开挖及维护期间，必须采用信息施工法进行施工。信息施工法就是运用多手段的联合监测，做到定时监测，及时反馈，加强施工过程中的信息管理。同时通过监测信息，及时发现问题，及时采取相应对策，清除事故隐患。

3.2、监测内容

基坑监测采用工程测量、工程测试及目测等手段相结合的方法进行，并对相关数据进行综合分析，排除外界因素和监测系统的偶然性误差，从而提供可靠的、科学的监测数据。本基坑坡顶水平位移控制值为20mm，地面最大沉降为20mm。

按照一级基坑支护监测要求，监测内容包括：

（1）基坑周边土体的沉降及水平位移；

（2）支护结构的沉降及水平位移；

3.3、监测点的布设及监测方法

3.3.1、基坑周边土体沉降点及水平位移点布置

基坑周边土体沉降及水平位移点布置在卸土范围外，距开挖线3m左右，点位间距20米左右，点位挖深0.5m, 用砼浇灌，砼内埋设钢筋做观测点。监测点位布置图见图11。

图11：监测点布置图

3.3.2、支护结构沉降点布置

支护结构沉降点布置在2米台阶外侧0.5m处, 点位间距15米左右, 点位挖深0.5m, 用砼浇灌砼内埋设钢筋做观测点。

3.3.3、主要监测方法

水平位移采用全站仪极坐标法，沉降观测采用水准仪测量。基坑开挖后，每天派人到现场观测巡视基坑及周边环境情况，发现问题，及时通报。

3.4、监测频率

对该基坑的监测频率采取定时与跟踪相结合的方法。具体监测频率见下表：

②平时每周观测四次；

③基坑开挖至底部时，建筑物的沉降与支护结构的水平位移每天观测一次，须连续四天加密观测。

注：上述监测频率是在基坑开挖施工较正常情况下参照执行，若遇到险情及特殊情况，应加密监测频率，以满足信息化施工的要求。

4、小结

4.1、本工程采用钢管锚杆加固旋喷桩壁，技术上比较合理，保证了基坑侧壁的稳定性，大大提高了施工的安全性。

4.2、高压旋喷桩加钢管锚杆支护结构工法成熟，易于操作，不需大型机械设备。由于没有内支撑，工作面大，便于施工，大大提高工效，为工程早日竣工创造了条件。

4.3、在施工前进行了充分的准备工作，专人跟踪高压旋喷桩的成桩过程及监视周围环境的变化，同时采用了有效的监测手段，保证了工程的顺利进行。