钢花管喷锚复合支护技术在高层建筑中的应用

[摘要]钢花管支护是土钉墙支护结构的一种方法。它的基本原理是借助于加固材料在主动区(滑动区)所产生的拉力传到阻抗区以增加滑动面上的垂直应力,进而提高土层的抗剪强度,且在滑动面上加固材料可借助于土层提供的被动土压力,产生剪力和弯矩以抵抗主动区的滑动,达到稳定开挖面的目的,广为弱质围岩所应用。本文根据钢花管支护技术原理，阐述了深层水泥搅拌桩-钢花管喷锚复合支护技术在建筑基坑工程中的设计与施工技术。

[关键词]深层水泥搅拌桩；钢花管喷锚；建筑基坑；监测

一、工作原理

1.深层水泥搅拌桩工作原理

深层水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固、基坑支护止水的方法，它是利用水泥等材料作为固化剂，通过特定的搅拌机械，就地将软土和水泥浆液强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固体，从而提高地基土强度和物理力学性能、增大变形模量。钢花管采用标准原料、专业工艺制作,花费同等费用条件下,由于技术先进，钢花管具有外观精细、强度高等特点,专业的加工流程,产品符合设计规范,批量制作从而满足工地大批量使用的需要。

2.钢花管原料的组成和作用

应用于破碎岩层、软弱围岩、高地应力大变形等复杂地质条件，进行支护、抢险、治理坍方等自钻注浆的一切场合，适用范围更广，功能更高。它在中空锚杆体头部装上硬质合金钻头，用锚杆体代替钻杆进行钻进，钎尾连接杆把锚杆体和凿岩机相连，用凿岩机凿孔至设计锚杆深度后，安装止浆塞、垫板、螺母后，进行注浆。当在边坡支护或水电站施工中，也可用大直径锚杆代替潜孔钻钻杆，进行钻孔注浆，威力更大，作用比锚索更强，更快捷方便，施工成本更低。自钻锚杆作为一种有效的锚固手段，被大量地应用在隧道的超前支护，径向支护，边坡加固，路基加固以及隧道病整治工程，在各类地下工程中普遍存在着软弱围岩、断层破碎带、高地应力大变形等复杂地质条件，给岩锚施工带来了极大的困难，特别是在坍孔严重和需要特长锚杆的情况下，普遍的锚杆无能为力。自钻锚杆将钻孔、注浆及锚固等功能一体化，在隧道超前支护及各类边坡处理，高地应力大变形等病害的整治工程中均能很好地改良围岩，达到理想的支护效果。

二、工程应用实例

灌浆钢花管和排水钢花管打管质量验收完毕后,进行灌浆钢花管的压力灌浆。其中注浆泵要选用额定压力6MPa以上的可调控进浆压力的注浆泵,且泵上的压力表一定要安装正确,能正常显示准确读数。还要有额定压力为20MPa的高压注浆胶管若干米,洗孔用的喷水头及搅拌池等设备。灌浆前先要对管壁进行洗壁注浆,对钢花管内壁进行低浓度水泥浆清洗,当管口冒浆浓度与注浆浓度差不多时,则停止洗壁。然后用带喷头的洗孔水管插入到钢花管底部,用高压水边冲洗边上提,冲洗留在钢花管内的水泥浆,以疏通出浆孔。清洗完毕后开始正式灌浆,灌浆分多次,灌浆压力依次提高,初始压力一般控制在0.5MPa左右,每注完一定量(大约10kg/m)的水泥浆,需要休息片刻,然后继续灌注。一般注5次左右,水泥用量约水泥用量约200kg/m左右,每次灌注完需要休息半小时左右,再用压力水冲洗管壁,再进行下依次灌浆。

灌浆顺序一般采用间隔灌注,但由于本设计中每两根灌浆钢花管中均有一根排水钢花管,所以依次灌注即可。排水钢花管虽然不用灌浆,但也需要清洗管内壁,用带喷头的洗孔水管插入到排水钢花管底部,用高压水边冲洗边上提,排出打管时进入管内的杂质,并起到清洗排水孔的作用,利于排水。在施工过程中还需将在边坡底部修一条排水明沟将边坡上流下的水排入指定集水坑。

（1）钢花管锚杆支护设计

根据建筑物地下室的结构设计，基坑支护采用钢花管锚固支护结构类型，其基坑侧壁重要性系数为1.0，基坑深度为5.5m，地下水位为-1.5m，墙面坡角90O；

（2）深层水泥搅拌桩施工

工艺流程：测量定位深层搅拌桩机就位预搅下钻喷浆搅拌提升重复搅拌下钻重复搅拌提升至孔口关闭搅拌机械桩机就位；施工技术措施。桩机对中：施工时钻头严格对准桩位（误差≤20mm）；调整桩机，保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度（垂直度偏差不得超过1%）桩位偏差不得大于50mm；浆液配制：严格按0.50-0.55的水灰比配制浆液，水泥掺入比10%-12%，以土层平均比重约1.6T/m3，桩径Φ600mm进行计算：0.28m3/m×1.6T/m3×10%≈45kg/m，掺粘土粉10kg/m；按每桩一池浆的要求，一次性配制及使用；钻头检查：每班开工前检查钻头一次，当其直径

（3）钢花管锚杆支护施工

钢花管注浆锚杆及其加固围岩技术在中等以下强度的围岩软弱破碎带泥夹石不良地质岩体中是大跨度、高空间地下工程的新型支护形式和治理塌方行之有效的产品和方法。它以“ＮＡＴＭ”理论为依据，利用浆液固结岩块，锚杆组合围岩水泥砂浆以１／４杆长的固结半径围绕锚杆产生一个稳定地带，锚杆间的岩石以稳定地带为支柱，构成自承载拱承受山体压力。管体开有射浆孔且能分节组合，根据工程需要，可灵活组合成不同长度的锚杆加固围岩技术包括两种方法，一为联合加固法，二为顶管法。锚杆拉拔力有１５Ｔ、２５Ｔ、５０Ｔ、１００Ｔ不等。管体开有射浆孔，在较大范围有同样深度的注浆效果，受力性能好，有较大的抗弯、抗剪和抗拔力。工程实践证明，该产品、技术是推广应用“ＮＡＴＭ”法的好手段。

三、施工效果评价与总结

本工程采用深层水泥搅拌桩与钢花管锚杆结合施工，充分发挥两种方法的优点，经过现场开挖监控、位移观测，A区的最大位移量为6mm，B区的最大位移量为5mm。本基坑支护工程在确定采用深层水泥搅拌桩结合钢花管喷锚支护的方法前，曾详细论证其它支护结构的方法，如深层水泥搅拌桩结合排桩支护的方法，方法对比可节约35%的工程成本。在松散、疏松的砂层、粉砂层中，采用深层水泥搅拌桩作止水带时，适当渗入水泥粉和水泥搅拌，止水效果好，降低成本。

结束语

深基坑支护虽属临时工程，但技术复杂却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建筑物、道路、桥梁等，它涉及到围护工程、土方开挖与支撑工程、降水工程、结构工程等，因此其支护结构类型的选择至关重要。

参考文献

[1]建筑基坑支护技术规程.JGJ120-99[S].北京,中国建筑工业出版社,1999.

[2]建筑地基处理技术规范.JGJ79-2002.[S].北京,中国建筑工业出版社,2002.

[3]锚杆喷射混凝土支护技术规范.GB50086-2001.北京,中国建筑工业出版社,2001.