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钢管桩在基坑支护中的妙用

330 2020-07-14 08:51:26

前言

随着城市用地的日益紧缺,充分开发利用地下空间是提高土地竖向空间资源利用率和提高地下空间资源的防护潜能的综合需要。在地下结构施工时,基坑支护必不可少,本文介绍淤泥地质中的微型钢管桩在基坑中的应用情况。


一、项目介绍

港澳城邦一期7#~15#楼及地下室工程,位于中山市坦洲镇永二村。拟建项目为商住小区,场地原为耕地等。经人工填土,场地基本平整,场地地面整平标高约为2.73m。工程包含9栋塔楼及一个整体地下室,塔楼地上33层,建筑高度99.6m。地下室为一层,层高3.9m,地下室底板底标高为-1.5m,一次土方开挖深度4.23m。


二、场地水文地质情况

根据广东中山地质工程勘察院《坦洲镇港澳城邦一期商住一期》勘察报告揭露,场地地层可分为:1.人工填土层;2.海陆交互沉积层;3.冲积层;4.基岩。现自上而下分述如下:


1、人工填土层(Qml)

素填土: 为新近填土,呈浅红色、浅黄色、灰黄色,稍湿~饱和,松散~稍密,由粘性土及风化岩碎石、角砾组成。根据咨询港澳城邦总用地填土时间为2008年起至2012年结束。


2、海陆交互相沉积层(Q4mc)

淤泥: 呈深灰色,流塑,饱和,含贝壳碎屑,土质均匀,底部为淤泥质土,干强度中等~高,韧性中等~高,属高压缩性土。室内测试定名淤泥。


3、冲积层(Q3al)

粉质粘土:呈浅黄色、灰黄色,可塑,粘性较好,土质均匀,干强度中等-高,韧性中等-高,属中压缩性土。室内测试定名粉质黏土。

粗砂:呈灰黄色,饱和,中密,颗粒成份为石英,圆形、亚圆形,分选性差,室内测试定名粗砂。


4、基岩层

场地下伏基岩为燕山期(γ52(3)),岩性为花岗岩,中粗粒结构,块状构造,由长石、石英、云母等矿物组成。根据岩石风化程度的差异可分为全风化带、强风化带、中风化带,分述如下:

全风化带:呈灰黄色、浅黄色、浅肉红色,呈坚硬土状,岩芯土柱状。为极软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级。室内测试定名砂质性性土。

强风化带: 呈褐黄色、浅肉红色,呈半岩半土状,岩石风化强烈,岩质软。岩体极破碎,裂隙很发育。底部岩芯碎块状,碎块稍硬,为软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级。

中风化带: 呈浅肉红色,岩芯呈块状-短柱状,岩体较破碎,岩质较硬,为较软岩,岩体基本质量等级为IV级。

地下水埋藏较浅,勘察期间测得地下水的稳定水位埋深为0.10~0.40m,标高1.37~2.61m。根据该地区的相关工程经验,地下水的变化幅度一般小于0.5m。拟建场地的中上部第四系土层含孔隙水,下部基岩含裂隙水。

场地地下水属潜水—承压水类型。地下水主要赋存在海陆交互相沉积层、粗砂层的孔隙中,场地内粗砂为主要含水层之一,分布广泛,具强富水、强透水特点。基岩强风化带裂隙水分布不均匀,具弱~中等富水,弱~中等透水的特点。钻探岩芯见地下水活动的痕迹。

粗砂含水层之上有素填土及淤泥层、粉质粘土层覆盖,与地表水水力联系较弱;与下部基岩强风化带的裂隙水有微透水的全风化带阻隔,因此,其与基岩强风化带的裂隙水水力联系微弱。


三、基坑支护设计

根据地下室开挖深度及现场实际土质情况,基坑支护形式采用水泥搅拌桩+微型钢管桩+放坡相结合的方式。

基坑支护形式采用水泥搅拌桩+微型钢管桩+放坡相结合的方式

设计采用水泥搅拌桩径为Φ600;双排搅拌桩芯距为400mm×450mm和,桩长10m(其中内侧一排插微型钢管桩,钢管长度9m);单排搅拌桩芯距为400mm。水泥搅拌桩水泥采用42.5R,水泥用量70Kg/m,微型钢管桩采用Ø114×3钢管。


四、基坑支护施工

1、水泥搅拌桩施工

搅拌桩施工采用搅拌桩机钻头搅拌土体,边搅拌边喷浆加固土体。其工艺流程如下图:

水泥搅拌桩施工_工艺流程


施工方法

(1)场地准备

施工前应进行场地平整。


(2)定位

启动搅拌机移到指定桩位,对中。同时应调整四只支腿的高低,使井架垂直度在桩的设计要求内,一般对中误差不宜超过3.0cm,搅拌轴垂直度偏差不超过1.0%。


(3)浆液配制

①按设计要求控制水灰比,水泥用量70Kg/m,配合比为0.5~0.6:1;

②水泥浆必须充分拌和均匀,水泥浆采用42.5R的水泥进行配置;

③为改善水泥和易性,可加入适量的外加剂。


(4)送浆

将制备好的水泥浆经筛过滤后,倒入贮浆桶,开动灰浆泵,将浆液送至搅拌头。


(5)钻进搅拌

证实浆液从钻头喷出,启动桩机搅拌头向下旋转钻进搅拌,并连续喷入水泥浆液,以防堵塞钻头。


(6)提升搅拌喷浆

将搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌,并继续喷入水泥浆液,直至设计标高。

①调整灰浆泵送浆速度,使喷浆量满足设计要求。

②在设计桩长或层位后,应原地喷浆搅拌30s。


7)重复喷浆

重复4、5的步骤。做到四搅四喷。


8)移位

成桩完毕,清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口,桩机移至另一桩位施工。根据地下室开挖深度及现场实际土质情况,基坑支护形式采用水泥搅拌桩+微型钢管桩+放坡相结合


2、微型钢管桩施工

(1)微型钢管桩施工采用插入法,搅拌桩桩施工后7天,采用引孔机械在需要插入钢管的水泥搅拌桩内开孔,开孔直径大于钢管直径10cm。

(2)钢管采用Ø114×3焊缝钢管,管底做成锥形,方便插入施工并防止泥土进入管内。

(3)插管施工时应保证垂直度,垂直度偏差不大于1.5%H(H为钢管设计长度)

(4)对钢管进行洗孔,至返水基本清澈为止,注入纯水泥浆。水泥浆采用P.C42.5R水泥拌制,水灰比0.5,注浆时,注浆管须伸入到钢管底部。注满后才能拔出。微型钢管桩施工的关键工序是封堵孔口和压力灌浆,一定要按设计要求严格控制注浆压力和注浆量。封堵孔口用注浆布袋,并严格保证质量封死孔口。


结束语:水泥搅拌桩挡墙是基坑支护工程中经常使用的一种围护结构,它是将水泥搅拌桩相互搭接而形成的连续墙体。水泥搅拌桩挡墙作为基坑支护结构具有良好的隔水性,且造价较低,但水泥搅拌桩抵抗侧向弯曲及剪切性能较差。在水泥搅拌桩中植入微型钢管桩不仅提高了墙体的柔性,而且增加其支护的抗弯强度及抗剪强度,两者结合作为支护的一种措施,既解决基坑四周土体的自立性,又能形成隔水帷幕。