加筋水泥土桩锚在深基坑支护中的应用.doc

加筋水泥土桩锚在某工程两层地下室基坑支护中的应用
摘要：随着工程建设的需要，基坑支护的应用越来越来广泛,特别是加筋水泥土桩锚支护结构。本文结合工程实例，介绍了加筋水泥土桩锚支护的施工方法，并针对施工质量问题提出了施工质量控制措施。实践证明采用加筋水泥土桩锚在深基坑支护中的应用，技术合理、安全可靠、节约投资。
关键词：加筋水泥土桩锚；基坑支护；孔位定位；注浆；
一、引言
我国广东沿海地区的拟建场地大多属海积平原，其地质构造普遍为：表层2m深以上多为杂填土／耕植土和黏土，2m深以下多为厚度大约 10～2O m的淤泥质土和淤泥。对于有 1—2 层地下室的高层建筑而言，其深基坑围护传统一般多采用土钉墙或重力式挡土墙，但此种方法支护变形较大，基坑不安全；而采用预应力锚索加钻孔桩、连续墙等形式，又极大地增加了工程成本。特别对于一些基坑边无工作面，且基坑边有建筑物、构筑物、地下管线等需要保护，沉降、变形要求高的基坑工程，如何经济有效地控制基坑的稳定性和变形就显得尤为重要。
近几年，随着科学技术的发展，一种新型的基坑支护形式加筋水泥土桩锚支护得到广泛应用，将传统的深层搅拌技术、高压旋喷技术、土层锚杆技术进行了有机的结合与创新，具有施工占地小、邻近土体扰动少、工期短、造价省等诸多优点，同时该技术在施工过程中容易出现的质量问题。
二、工程实例

1、工程概况
南海大沥润丰花园位于佛山市南海区大沥镇盐步联安村，纺织路西侧，联桂路北侧200m。拟建项目为7座10～18层商住楼，设地下室2层。本项目用地总面积约24471.10m2，建筑总面积约117834.34m2。本工程有二层地下室，基坑开挖深度10.6～11.5m。
2、水文地质条件
（1）地层状况
场地地势较为平坦, 根据本工程岩土工程勘察报告, 工程处
于饱和软土地基,区域开挖支护范围内自上而下分布的土层为素填土，厚度1.20～3.20m；淤泥质土，层厚0.90～9.00m；中粗砂，层厚1.30～13.20m，平均厚度4.50m；粉细砂，层厚1.70～11.50m；淤泥质土，层厚1.10～6.80m；砾砂，层厚2.70～15.20m；强风化基岩，层厚0.30～16.10m；中风化基岩，层厚0.80～11.10m。
（2）水文条件
地下水由天然降水及河流、沟渠水渗透补给，排泄主要为蒸发，推测洪水期及大雨、暴雨季节地下水位埋深在1.6～2.3m之间，枯水期地下水位埋深在2.2～2.8m之间。所以在设计支护结构的过程中应考虑地下水的影响。
三、基坑支护方案选择
传统方法的局限性
1、土钉墙
（1）需要较大地下空间；

（2）土钉支护变形较大；
（3）不适宜在松软土及松散砂层中使用。
2、重力式挡土墙
（1）重力式挡土墙受地面限制宽度空间不够；
（2）在淤泥地层水泥土强度不够；
（3）水泥土桩在淤泥质粘土层横向往往成层、成片状、抗拉强度低、离散性大，易于折断；
（4）做为软土地层水泥土无刚性，埋深受限制，造成基底隆起及墙顶位移大，基坑支护不安全。
3、钻孔桩+预应力锚索、连续墙、内支撑等形式虽然能保证基坑支护变形量，但造价较大，工期较长，不符合经济效益。
根据场地水文地质条件和现场的实际情况，本工程基坑支护结构体系设计采用工字桩结合水平加筋水泥土桩锚支护。
四、本工程基坑支护结构体系
本工程基坑支护结构体系设计采用工字桩结合水平加筋水泥土桩锚支护。支护局部断、剖面如图1所示。 

图1加筋水泥土桩锚剖面

图2加筋水泥土桩锚立面

五、加筋水泥土桩锚工艺
1、加筋水泥土桩锚原理
本工程加筋水泥土桩锚基坑支护施工采用“LXK”工法技术，是一种挡土、止水的专利技术。适用广泛的建筑基坑支护新技术，主要适用于地下人防工程、建筑物深基坑。LXK工法属于新奥法，是对没有自稳能力的松散软土进行竖向、斜向超前加固，通过实施水泥土墙，施工水泥土大直径地锚二道工序，产生树根网络效应，土体与锚体共作用内部应力约束体系，从而形成复合地基及重力式挡土结构，是土体改良加固土体自承支护的原理。
近几年来该工法在广州、深圳、珠海、佛山等大中城市上百个深基坑支护工程得到了应用，取得了良好的社会效益和经济效益。高压旋喷水泥土桩锚工艺是：是用锚桩通过可拆卸的方式将带有锚筋的锚杆钻头装配到钻杆的前段，一边通过旋转上述转杆，在土体中进行钻孔，一边将锚杆钻头带入土体，直至设计深度，将上述钻杆前段与钻头拆开，通过钻杆的中空通道，向该孔高压旋喷注浆，形成从底到上的水泥土圆柱锚固体，必要时可施作水泥土地锚用护孔器施作地锚的扩大头，以增加地锚的抗拔力，自由段的水泥柱还有分担土体压力、抗滑移的作用。在基坑支护作为临时性挡土时可通过上述机械将插入体拔出，材料可以重复使用。也可根据具体情况与钢板桩、内支撑等支护结构相结合形成安全、可靠的支护体系。
2、加筋水泥土桩锚优点
（1）采用深层搅拌工艺或压力旋喷注浆工艺，形成水泥土地下
连续墙作为挡土和止水的主体结构。
（2）用专利设备插筋机、加筋机将钢筋或型钢等材料竖向或斜向插入水泥土连续墙内，形成有足够刚度、强度和抗弯能力的支护面墙。
（3）根据土层和基坑条件（坑深度、周围环境等）施作水泥土地锚或土层锚杆用搅拌或旋喷法形成水泥土并插入钢筋（钢绞线或型钢）称水泥土地锚，是支护体系的斜向支撑。水泥土地锚和普通土层锚杆均可根据需要用扩孔钻头（专利设备）施作扩大头，把预应力张拉技术应用于土层地锚工程中。
（4）当支护体系仅作为施工的临时支护时，插入水泥土连续墙内或地锚内的钢筋、型钢等加固体可用专利设备拔出。降低工程造价，减少对相邻场地地下空间的影响。
（5）用横向、斜向专利机械在挡土面墙后侧软弱土层中，采用旋喷法、搅拌法或钢管注浆法形成多层的水泥土地锚、土钉。
（6）采用先进的冷挤压技术，把几根钢绞线或钢筋通过挤压套、承载板连结成一整体，解决单根钢绞线或钢筋受拉时单根滑移难题，形成新的地锚锚筋结构。
（7）根据土层和基坑条件，亦可与其它支护结构相结合，形成既安全可靠又经济合理的支护体系，如钢板桩、内支撑（钢支撑或钢筋混凝土内支撑）等。
（8）基坑侧面面层采用横向槽钢与竖向钢筋（或型钢）拼成横竖加固围带，并与地锚钢筋（或型钢）连接，以保证基坑侧面土体的
稳定。
3、加筋水泥土桩锚工艺流程

4、参数选择设计
本基坑打设五道加筋水泥土桩锚。采用φ500桩锚水泥掺量25%，内插2×15.2预应力钢绞线，桩锚倾角15～35度，桩长12～16m，桩锚水平间距为1.5m，竖向间距1.8m。每排桩锚横向以双拼槽钢腰梁连接，腰梁为20b#槽钢，每根桩锚的末端1m长度范围扩径至φ800mm。

5、 加筋水泥土桩锚施工要点
（1）桩位测设
场地平整完毕后，依据有关测量资料进行定位，在复核符合规范要求后方可进行施工，偏差不得大于50mm。钻孔前应根据设计要求定出孔位，并做好标记。
（2） 钻机就位
钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直，施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.5%。

（3） 制备水泥浆
水泥浆用自制搅拌桶制备，水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥，早强化学剂，水灰比1：0.7，水泥掺量25%，水泥浆需充分搅拌均匀，搅拌时间不小于5分钟。搅拌好的水泥浆放入储浆桶，在水泥浆放入过程中应用筛网对水泥浆进行过滤。
（4） 钻旋喷孔
旋喷孔采用旋喷钻机泥浆护壁钻进，孔深钻至设计标高。
（5） 旋喷施工成桩
旋喷为自下而上施工，开启高压旋喷泵，控制压力、逐步旋转提升至地面。成桩旋喷注浆压力为15～20Mpa，桩径扩大端旋喷注浆压力为20～25Mpa，注浆压力值可根据地层地质条件略有调整。
六、施工效果
该工程自2013年 7月17日开工，2013年8月20日止水帷幕完工，搅拌式桩锚随土方开挖施工。基坑施工过程中，19个位移观测点平均位移 10mm ，最大位移点位移15mm，民房基础沉降5mm，内外墙面无裂缝，道路无开裂，对周围建筑物保护效果好。
本工程在保证安全和质量的同时，达到了缩短工期、节约支护造价的目的。原方案拟采用双排悬臂式钻孔灌注桩围护，新方案改为单排Φ850三轴水泥土搅拌桩，桩长19m，内插工字钢加五排加筋水泥土桩锚桩，桩锚长12～16m，桩锚水平间距为1.5m。按新版定额计价，同样以水平方向20 m ( 延长 m)的工程量为对比，新方案比原方案工程成本要节约32.6％ ，经济效益明显。

工地现场实况
七、结语
1、加筋水泥土锚桩支护技术是近年来新兴的一种有效的土体支护技术,许多工程实例表明它比传统的基坑支护方式具有以下优势: （1）施工工艺简单,工期短；（2）造价比大部分基坑支护结构低；（3）围护结构水平变形易于控制, 具有较高的稳定性；（4）施工期间对场地周边的环境依赖小。
2、本工程根据现场的水文地质情况及周边环境, 因地制宜地选用加筋水泥土桩锚新型复合支护方式, 有效解决了本基坑支护中因场地狭窄、环境复杂和变形限制严格而产生的支护难点, 它是在复杂城市环境中运用加筋水泥土桩锚新型复合支护技术的成功典范,也是复杂城市环境中基坑有效支护施工的缩影。

参考文献：
[1]中国工程建设标准化协会，<加筋水泥土桩锚支护技术规程>CECS147:2004；
[2]李宪奎、李鹤，加筋水泥土、水泥土地锚（LXK工法）在广州地区大型基坑支护中的应用，建筑施工；
[3]刘全林、杨有莲，加筋水泥土斜锚桩基坑维护结构的稳定性分析及其应用，岩石力学与工程学报2005年11月；
[4]史幸群，加筋水泥土桩锚新型复合支护技术的设计应用，山西建筑2009年11月；