• 鋼花管噴錨復合支護技術在高層建筑中的應用

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    鋼花管支護是土釘墻支護結構的一種方法。它的基本原理是借助于加固材料在主動區(滑動區)所產生的拉力傳到阻抗區以增加滑動面上的垂直應力,進而提高土層的抗剪強度,且在滑動面上加固材料可借助于土層提供的被動土壓力,產生剪力和彎矩以抵抗主動區的滑動,達到穩定開挖面的目的,廣為弱質圍巖所應用。本文根據鋼花管支護技術原理,闡述了深層水泥攪拌樁-鋼花管噴錨復合支護技術在建筑基坑工程中的設計與施工技術。

    一、工作原理

    1.深層水泥攪拌樁工作原理

    深層水泥攪拌樁是一種應用較廣泛的地基加固、基坑支護止水的方法,它是利用水泥等材料作為固化劑,通過特定的攪拌機械,就地將軟土和水泥漿液強制攪拌,使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的水泥加固體,從而提高地基土強度和物理力學性能、增大變形模量。鋼花管采用標準原料、專業工藝制作,花費同等費用條件下,由于技術先進,鋼花管具有外觀精細、強度高等特點,專業的加工流程,產品符合設計規范,批量制作從而滿足工地大批量使用的需要。

    2.鋼花管原料的組成和作用

    應用于破碎巖層、軟弱圍巖、高地應力大變形等復雜地質條件,進行支護、搶險、治理坍方等自鉆注漿的一切場合,適用范圍更廣,功能更高。它在中空錨桿體頭部裝上硬質合金鉆頭,用錨桿體代替鉆桿進行鉆進,釬尾連接桿把錨桿體和鑿巖機相連,用鑿巖機鑿孔至設計錨桿深度后,安裝止漿塞、墊板、螺母后,進行注漿。當在邊坡支護或水電站施工中,也可用大直徑錨桿代替潛孔鉆鉆桿,進行鉆孔注漿,威力更大,作用比錨索更強,更快捷方便,施工成本更低。自鉆錨桿作為一種有效的錨固手段,被大量地應用在隧道的超前支護,徑向支護,邊坡加固,路基加固以及隧道病整治工程,在各類地下工程中普遍存在著軟弱圍巖、斷層破碎帶、高地應力大變形等復雜地質條件,給巖錨施工帶來了極大的困難,特別是在坍孔嚴重和需要特長錨桿的情況下,普遍的錨桿無能為力。自鉆錨桿將鉆孔、注漿及錨固等功能一體化,在隧道超前支護及各類邊坡處理,高地應力大變形等病害的整治工程中均能很好地改良圍巖,達到理想的支護效果。

    二、工程應用實例

    灌漿鋼花管和排水鋼花管打管質量驗收完畢后,進行灌漿鋼花管的壓力灌漿。其中注漿泵要選用額定壓力6MPa以上的可調控進漿壓力的注漿泵,且泵上的壓力表一定要安裝正確,能正常顯示準確讀數。還要有額定壓力為20MPa的高壓注漿膠管若干米,洗孔用的噴水頭及攪拌池等設備。灌漿前先要對管壁進行洗壁注漿,對鋼花管內壁進行低濃度水泥漿清洗,當管口冒漿濃度與注漿濃度差不多時,則停止洗壁。然后用帶噴頭的洗孔水管插入到鋼花管底部,用高壓水邊沖洗邊上提,沖洗留在鋼花管內的水泥漿,以疏通出漿孔。清洗完畢后開始正式灌漿,灌漿分多次,灌漿壓力依次提高,初始壓力一般控制在0.5MPa左右,每注完一定量(大約10kg/m)的水泥漿,需要休息片刻,然后繼續灌注。一般注5次左右,水泥用量約水泥用量約200kg/m左右,每次灌注完需要休息半小時左右,再用壓力水沖洗管壁,再進行下依次灌漿。

    灌漿順序一般采用間隔灌注,但由于本設計中每兩根灌漿鋼花管中均有一根排水鋼花管,所以依次灌注即可。排水鋼花管雖然不用灌漿,但也需要清洗管內壁,用帶噴頭的洗孔水管插入到排水鋼花管底部,用高壓水邊沖洗邊上提,排出打管時進入管內的雜質,并起到清洗排水孔的作用,利于排水。在施工過程中還需將在邊坡底部修一條排水明溝將邊坡上流下的水排入指定集水坑。

    (1)鋼花管錨桿支護設計

    根據建筑物地下室的結構設計,基坑支護采用鋼花管錨固支護結構類型,其基坑側壁重要性系數為1.0,基坑深度為5.5m,地下水位為-1.5m,墻面坡角90O;(2)深層水泥攪拌樁施工工藝流程:測量定位→深層攪拌樁機就位→預攪下鉆→噴漿攪拌提升→重復攪拌下鉆→重復攪拌提升→至孔口→關閉攪拌機械→樁機就位;施工技術措施。樁機對中:施工時鉆頭嚴格對準樁位(誤差≤20mm);調整樁機,保證起吊設備的平整度和導向架的垂直度(垂直度偏差不得超過1%)樁位偏差不得大于50mm;漿液配制:嚴格按0.50-0.55的水灰比配制漿液,水泥摻入比10%-12%,以土層平均比重約1.6T/m3,樁徑Φ600mm進行計算:0.28m3/m×1.6T/m3×10%≈45kg/m,摻粘土粉10kg/m;按每樁一池漿的要求,一次性配制及使用;鉆頭檢查:每班開工前檢查鉆頭一次,當其直徑<560mm時應及時更換或補焊;攪拌樁應采用“四攪四噴”工藝,即噴漿過程中按:“兩下兩上”的順序進行,下和升的速度符合施工設計要求;使用32.5R普通硅酸鹽水泥,每批水泥應有合格證及材料性能試驗報告。

    (3)鋼花管錨桿支護施工

    鋼花管注漿錨桿及其加固圍巖技術在中等以下強度的圍巖軟弱破碎帶泥夾石不良地質巖體中是大跨度、高空間地下工程的新型支護形式和治理塌方行之有效的產品和方法。它以“NATM”理論為依據,利用漿液固結巖塊,錨桿組合圍巖水泥砂漿以1/4桿長的固結半徑圍繞錨桿產生一個穩定地帶,錨桿間的巖石以穩定地帶為支柱,構成自承載拱承受山體壓力。管體開有射漿孔且能分節組合,根據工程需要,可靈活組合成不同長度的錨桿加固圍巖技術包括兩種方法,一為聯合加固法,二為頂管法。錨桿拉拔力有15T、25T、50T、100T不等。管體開有射漿孔,在較大范圍有同樣深度的注漿效果,受力性能好,有較大的抗彎、抗剪和抗拔力。工程實踐證明,該產品、技術是推廣應用“NATM”法的好手段。

    三、施工效果評價與總結

    本工程采用深層水泥攪拌樁與鋼花管錨桿結合施工,充分發揮兩種方法的優點,經過現場開挖監控、位移觀測,A區的更大位移量為6mm,B區的更大位移量為5mm。本基坑支護工程在確定采用深層水泥攪拌樁結合鋼花管噴錨支護的方法前,曾詳細論證其它支護結構的方法,如深層水泥攪拌樁結合排樁支護的方法,方法對比可節約35%的工程成本。在松散、疏松的砂層、粉砂層中,采用深層水泥攪拌樁作止水帶時,適當滲入水泥粉和水泥攪拌,止水效果好,降低成本。

    四、結束語

    深基坑支護雖屬臨時工程,但技術復雜卻遠甚于性的基礎結構或上部結構,稍有不慎,不僅危及基坑本身安全,而且會殃及臨近的建筑物、道路、橋梁等,它涉及到圍護工程、土方開挖與支撐工程、降水工程、結構工程等,因此其支護結構類型的選擇至關重要。

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