深基坑微型鋼管樁與錨噴網聯合支護施工工法中鐵十二局集團有限公司趙小利張子侃潘偉李來倉成強1.前言隨著城市建設的發展和國家土地政策的調整，土地成本在不斷地提高，開發商面臨著如何更加合理利用土地資源，施工單位則會更多地面臨在狹窄的場地內進行深基坑開挖和支護的問題。對于場地狹小、基坑壁土質較差、周邊環境復雜、開挖深度大的基坑支護工程，大型樁機操作不便，采用單一的支護方式又往往難以達到預期的安全及經濟效果，需要采用多方式聯合支護結構體系。西安西電新園小區高層住宅樓項目位于西安市蓮湖區桃園路8號，地下1層，地上32層，基坑開挖深度8.3m，南北方向長110m，東西方向長55m。項目位于居民區內，三面臨近居民樓，一面臨近公園，四周用磚砌圍墻與周邊隔離分開。經現場實地測量放線可知，基坑北側地下室條基基礎外皮距離既有圍墻1.4m，圍墻外為另一小區綠化草坪、道路；基坑南側地下室條基基礎外皮距離既有圍墻1.5m，圍墻外為6層居民樓小區道路。考慮條基基礎施工作業面需求后，基坑南側及北側均無放坡條件。根據陜西工程勘察研究院提供的《巖土工程勘察報告》，基坑坡腳有1.0～1.5m的粗砂層根據現場施工環境，施工過程中必須保證基坑邊坡的穩定及周邊圍墻、道路、地下管線、建筑物等的安全。面對上述技術難題，我司研究開發了微型鋼管樁與錨噴網聯合支護施工工法，成功應用于本工程基坑南坡及北坡，在總結施工經驗的基礎上，形成本工法。2.工法特點2.1空間狹小不便采用較大型樁機施工的條件下，可方便使用，靈活性大。2.2施工時振動小，噪音低，無塵土飛揚，對周邊建筑物影響小。2.3樁表面粗糙，樁身摩擦阻力大，能與地基土緊密結合成一體，共同受力。2.4施工簡單，造價低廉，與常規的擋土樁錨桿支護方法相比，節省了材料和費用。土方開挖與支護施工可分層流水作業，與其他支護方法相比，具有工期短的特點。3.適用范圍適用于地質和周邊環境復雜的城市地區及施工場地狹小無放坡可能，基坑壁土質為松散砂、礫、卵石土層和夾有局部軟塑土層且基坑周邊有重要構筑物及地下管線對變形敏感的基坑工程中。4.工藝原理支護結構上部土釘受力較小，一層、二層采用土釘施工，邊坡垂直開挖，支護結構中下部采用微型樁與錨噴網聯合支護施工技術，充分發揮微型樁及錨桿的作用，改善土釘錨桿受力狀態，大大降低基坑側壁水平位移和土釘與錨桿的軸力，有效控制基坑穩定性與變形。一層、二層土釘墻施工結束后，于坡腳施工微型樁，根據設計要求放出基坑邊線及樁位，安裝鉆機就位進行成孔作業。鉆孔至設計深度后，下鋼管、注漿管，壓力注漿至孔口，完成微型樁的施工。三層至六層為錨桿施工，成樁3d后，開始分層分段開挖基坑，每層開挖完畢后，邊坡上定出孔位，做出標記，鉆機就位，進行鉆孔。成孔后，安裝錨桿，注漿，坡面鋪設鋼筋網，噴射混凝土，養護7d后，張拉錨桿，完成錨噴墻的施工。5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程機具準備機具準備施工準備施工準備材料準備材料準備基坑邊坡放樣基坑邊坡放樣（1）孔位放樣（2）（1）孔位放樣（2）鉆孔（3）插土釘鋼筋（4）注漿管注漿一層坡面開挖布墻面鋼筋網一層坡面開挖布墻面鋼筋網一層土釘施工噴射一層土釘施工噴射墻面混凝土附屬工程施工養護附屬工程施工養護二層坡面開挖二層坡面開挖（1）孔位放樣（2）（1）孔位放樣（2）鉆孔（3）插入鋼管、注漿管（4）注水泥漿二層二層土釘施工微型樁施工微型樁施工三層坡面開挖（1）孔位放樣三層坡面開挖（1）孔位放樣（2）鉆孔（3）錨桿安裝（4）注漿三層錨桿施工三層錨桿施工布墻面鋼筋網下層坡面開挖下層坡面開挖噴射墻面混凝土噴射墻面混凝土下層錨桿下層錨桿施工養護預應力張拉、錨固預應力張拉、錨固基礎施工基礎施工圖5.1基坑支護施工工藝流程圖5.2操作要點5.2.1施工準備完成通過深基坑開挖及支護施工方案的專家評審，并對管理人員及施工操作班組進行詳細的施工技術及安全交底，設計支護斷面如圖所示。5.2.2場地平整后，所有物資、機具、人員準備完畢，滿足現場施工條件。5.3材料的選用及制作5.3.1微型樁孔徑為20cm，樁長9m，鉆孔中放置D159鋼管，管壁厚4.5mm。進場鋼管必須驗明其產地、型號，并核實其各項力學性能指標，確保其各項參數達到工程要求。鋼管嚴格按照設計長度進行下料，長度誤差≤±50mm，任意每米長度彎曲<3mm。鋼管接長采用對接滿焊焊接，同時每個接頭部位用3根Ф16mm長20cm的螺紋鋼沿管外母線120°均布幫條焊。鋼管底端采用5mm鋼板焊封，底端以上L/3范圍內為花管，用Ф圖5.2.1-1支護剖面圖四周（鉆穿管壁）鉆3個滲漿孔，梅花型布孔，每排間距40cm。鋼管沿管長間隔2～3m設對中架，花管上端必設一組。5.3.2錨桿宜選用鋼絞線、高強度鋼絲或高強螺紋鋼筋。當預應力值較小或錨桿長度小于20m時，預應力筋也可采用Ⅱ級或Ⅲ級鋼筋，本工程采用Ⅲ級鋼筋。制作錨桿的鋼筋、錨具等應符合設計要求，具有出廠合格證和試驗報告，并按要求現場取樣進行復試。采用砂輪切割機切割進行下料，下料長度為自由段、錨固段及工作長度之和，在外露端加工成螺紋以便安放螺母，自由段部分涂黃油，套上塑料管，與錨固段連接處用鉛絲綁牢和封扎嚴實。5.3.3水泥選用普通硅酸鹽水泥，必要時可采用抗硫酸鹽水泥，不得使用高鋁水泥。細骨料應選用粒徑<2mm的中細砂，石子最大圖5.2.1-2支護正面圖粒徑≤8mm。采用符合要求的水質，不得使用污水，不得使用PH值小于4的酸性水。5.4土釘墻施工5.4.1開挖及修坡挖掘機分層開挖，每層深度低于同層錨桿50cm，嚴禁超挖、欠挖，開挖后，人工隨即掛線整修邊坡，確保坡面平整度。對于地下管線附近有滲水、含水量較大處，在支護面層背部插入長度40～60cm，直徑≥4cm的水平排水管包濾網，其外端伸出支護面層，間距為1m，將滲水處積水排走。5.4.2坡面修整完成后，放線定出土釘孔位，上、下排孔位呈梅花形錯開。用液壓錨桿鉆機干作業成孔，與水平面夾角為向下傾15°。鉆機安裝應做到“正、平、穩、固”，鉆孔到設計深度后，孔內虛土用壓縮空氣清洗干凈，清孔后及時安設土釘鋼筋并注漿。鉆孔過程中要注意地下管線的安全，當發現錨孔地層情況與設計有較大出入或鉆孔中遇到硬物、異常物等，應立即停止施工并向上級匯報，經分析查明后，采取切實可行的方案才可繼續施工。5.4.3土釘主筋制作及安裝主筋按設計長度加20cm下料，外端設20cm的彎鉤，主筋每隔2m焊對中架，防止主筋偏離土釘中心。當遇到砂層時，將土釘鋼筋改為花管，如圖所示，采用Ф48×3.5mm鋼管，鋼管上每隔50cm鉆直徑8～10mm的出漿孔，梅花形布置，并以∠50角鋼呈倒刺狀焊于孔邊，防止打管時散落土粒堵塞出漿孔，同時為增加其抗拔力，鋼管前端做成錐形，圖5.4.35.4.4造漿及注漿采用攪拌機造漿，注漿采用自制攪拌桶和注漿泵。水灰比為0.5，在攪拌桶內至少攪拌3分鐘確保均勻后才可開始注漿。為保證土釘與周圍土體緊密結合，在孔口處設置止漿塞并旋緊，與孔壁緊密貼合，在止漿塞上將注漿管插入注漿口，深入距孔底0.2～0.5m處，注漿管連接注漿泵，邊注漿邊向孔口方向拔管，直至注滿為止，放松止漿塞，將注漿管與止漿塞拔出，用粘性土或水泥砂漿充填孔口。5.4.5掛網安裝及焊接鋼筋網片為Ф6.5＠200mm×200mm,用插入土中的鋼筋固定，與坡面間隙3～4cm，搭接時上下左右一根對一根搭接綁扎，搭接長度應大于30cm，并不少于兩點點焊，橫縱向加強筋均采用5.4.6采用干式噴射方式，強度等級為C20，配合比經試驗確定，空壓機風量不宜小于9m3/min，氣壓0.2～0.5MPa，噴頭水壓不應小于0.15MPa，噴射流與受噴面應垂直，噴射距離控制在0.8～1.5m，噴射厚度≥10cm。噴射應分段從下向上進行，噴頭應均勻緩慢移動，噴射混凝土接槎應斜交搭接，搭接長度≥20cm。混凝土面終凝后12h內，應有專人負責養護，養護期不應少于7d。面層養護24h后，方可進行下層土方開挖。5.4.7土釘墻施工完成后，立即在基坑坡頂內側與圍墻之間施作10cm厚的C25混凝土散水，寬度為0.5m，散水坡度為1%～3%，內高外低，如圖1所示。5.5微型樁施工5.5.1第二層土釘墻施工完畢后，在基坑邊線外側50cm處，放出孔位，孔位中心距為80cm。樁位用筷子做好標記，并加以保護，以便鉆機施工定位。5.5.2采用2臺正循環小型旋挖鉆機分別于基坑南北側由東向西施工，鉆機安放平穩，確保在鉆進過程中不產生位移和沉陷。人工開挖小型簡易泥漿池，選用膨潤土配制優質泥漿。將鉆桿抬至鉆機旁，啟動泥漿泵、鉆機，緩慢鉆進，泥漿泵把泥漿輸進鉆桿內腔后，經鉆頭的出漿口射出至孔底，冷卻鉆頭的同時帶動沉渣不斷地沿孔內環狀空間上升到空口溢出，流進沉淀池返回泥漿池凈化，循環使用。每鉆進2m，接一次鉆桿，每鉆進3～5m，檢查一次泥漿性能指標和成孔質量，填寫好鉆孔記錄，并在地層變化處取樣，以便調整泥漿指標，遇地質情況與設計發生差異時及時報請設計及監理單位，研究處理措施后繼續施工。因故停機時，應保證孔內具有規定的水位和所需的泥漿比重及粘度，且將鉆頭提出孔外，以防塌孔或掉鉆頭。鉆孔達到設計深度9m后，記錄員測量孔深并對孔底地質判斷與設計無誤后進行記錄。在注水泥漿前，用換漿法清孔，將鉆頭提高至孔底約30cm空鉆帶動孔底沉渣，泵入新泥漿，使鉆渣在孔內旋浮上升至孔口流入沉淀池，要求孔底沉渣厚度≤5cm。5.5.3下鋼管、注漿管成孔后，利用旋挖鉆機上部安裝的卷揚機、定滑輪將鋼管豎起，人工調整將鋼管插入孔正中位置，至孔底懸空10cm后固定，鋼管中插入注漿管。注漿機需裝設壓力表，注漿壓力為0.5MPa，水泥漿強度要求達到20MPa，水灰比嚴格控制在0.4～0.45之間，充盈系數≥1.3。注漿后暫不拔管，直至水泥漿從管外流出為止，拔出注漿管，密封鋼管端部，加壓數分鐘，待水泥漿再次從鋼管流出為止。由于一次注漿難以達到充盈系數及注漿壓力要求，需要多次間隙注漿，一般為三到五次，直至管口翻漿為止。5.6預應力錨桿施工5.6.1錨桿安裝錨桿的鉆孔與土釘墻相同。成孔后，盡快進行錨桿安裝，為使錨桿處于鉆孔中心，在桿件上沿長度方向間隔1.5m設對中架，注漿管隨錨桿一同插入孔內，注漿管頭部距孔底宜為50mm～100mm，桿體放入角度與鉆孔角度一致。5.6.2注漿、坡面施工第一次采用重力灌漿，采用底部灌漿方式，在灌漿同時，將導管緩慢勻速撤出，導管的出漿口應始終處于孔中漿體的表面以下，保證孔中氣體能全部逸出,當孔口有水泥漿液流出時，說明注漿已滿，停止注漿。第二次采用壓力注漿（1～2MPa），孔口設止漿塞，在首次灌漿初凝后2～4小時內向孔中二次灌注水泥凈漿，注滿后保持壓力5～8分鐘，二次灌漿管的邊壁帶孔且與鉆孔等長，在首次灌漿前與錨桿同時送入孔中。注漿完畢后將外露的鋼筋清洗干凈，做好保護。錨噴面層施工同土釘墻。5.6.3張拉及鎖定錨桿采用1根20Ⅲ級鋼筋，張拉預應力為100kN，錨頭布設如圖所示，用2根18號槽鋼做腰梁，再放入錨墊板。按設計和工藝要求安裝好槽鋼腰梁，并保證各段平直，腰梁與微型樁、墻面緊貼密實，并安裝好支承鋼板墊塊。錨桿張拉前注漿至少養護7d，錨固體混凝土強度須大于15MPa。

圖5.6.3錨桿張拉分為6級進行：設計張拉力的10%、25%、50%、75%、100%及110%，其觀測時間分別為：5min、5min、5min、5min、5min和15min。錨桿張拉前,對張拉設備、壓力表、千斤頂進行標定，經計量檢測單位進行校驗標定，并在標定合格后的有效期內使用，同時應滿足設計要求的精度。錨桿承壓墊應平整,并與錨桿軸線垂直,千斤頂就位時需注意工具錨、錨環與錨墊板在同一中心線上。張拉方式采用整體張拉法，張拉過程由預張拉和正式張拉兩部分組成。張拉前,取0.1～0.2倍設計軸向拉力值對錨桿預拉1～2次,使鋼筋拉緊,各接觸部位接觸緊密、桿體平直。張拉按一定程序和設計張拉速度進行，由于錨桿間距＜1.5m，張拉順序考慮鄰近錨桿的相互影響,采取“隔一拉一”錨桿張拉到1.1倍錨桿設計軸向拉力值時,保持5～15min,然后卸載至鎖定荷載按設計要求進行鎖定。張拉荷載采用雙重控制,以壓力表讀數為主,伸長值為輔進行復核。錨桿鎖定后,若發現有明顯的預應力損失時,應進行補償張拉，確保預張拉力符合設計及規范的相關要求。5.6.4張拉完成后,從錨具量起預留50～100mm鋼筋,多余的用切割機截去。鋼筋不宜留得太短,以防其滑入孔中而失效。之后用防銹油漆仔細粉刷外露鋼構件，防止銹蝕影響強度。5.7施工監測重點監控邊坡的垂直沉降和水平位移，注意觀察錨桿附近表面有無裂縫現象。沿基坑坡頂及坡腰處間隔20m分別設置垂直、水平位移監測點，做好記錄，繪制時間—位移曲線圖，及時整理分析、反饋信息，指導開挖和支護作業。垂直沉降和水平位移每天觀測1次，直至基坑回填后停止觀測。建立完善的預警報告制度，在監測過程中發現監測點連續三天以上位移速率大于3mm且不收斂、累計位移50mm、坡頂地面明顯沉降、地面明顯開裂時應報警，根據設計意見采取相應措施。6.材料與設備本工法無需特別說明的材料，采用的機具設備見表6.1。表6.1機具設備表序號設備名稱設備型號單位數量用途1正循環旋挖鉆機直徑200～300mm小型旋挖鉆機臺2鉆孔2泥漿泵5KW臺2輸送泥漿3履帶式潛孔鉆機JK590臺2鉆孔4空壓機VFY-13/7-C臺1提供風壓5灰漿攪拌機UJW200臺1造漿6注漿泵JZB-110/12臺1注漿7混凝土噴射機PZ-5B臺1噴射混凝土8穿心式液壓千斤頂YCW-100臺1張拉錨桿9高壓油泵ZB4-500臺1提供油壓10鋼筋調直機ZTJ5-14套1拉直鋼筋11鋼筋切割機J3G-400B臺1鋼筋加工12鋼筋彎曲機GW40臺1鋼筋加工13電焊機BX-300臺3鋼筋加工14履帶挖掘機PC300臺1刷坡、挖土15載重汽車DFL3260AX9臺6運土7.質量控制7.1應遵循的質量標準《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002）《混凝土結構工程施工驗收規范》（GB502204-2011）《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》（GB50202-2002）7.2微型樁允許偏差和檢驗方法見表7.2所示。為確保施工完成的138根樁外表面在同一個平面上（偏差≤50mm）且樁的垂直度偏差≤0.5%，成孔前須用水平尺前后、左右調整好鉆機的水平度，在鉆機就位和鉆孔過程中，要隨時注意校核鉆桿的垂直度，檢查樁架安裝是否牢固，并對導架進行水平和垂直校正；為控制樁位偏差，成孔前先用全站儀精確定出樁位，每根樁位上插上筷子，開鉆時，鉆頭對準筷子頭上方后方可開鉆，鉆孔時要低擋慢速鉆進，入土1m后才能以正常速度鉆進。每鉆完5根樁后，對鉆頭測量一次，進行校核。表7.2微型樁允許偏差和檢驗方法項序檢查項目合格標準檢查方法主控項目1樁位±50mm用全站儀測2樁深＋300只深不淺，用重錘測或測鉆桿長度一般項目1垂直度≤0.5%測鉆桿，施工時吊垂球2樁徑＋50mm用鋼尺量3泥漿比重（粘土或砂性土中）1.15～1.2用比重計測，清孔后在距孔底50cm處取樣4泥漿面標高（高于地下水位）0.5m～1.0m目測5沉渣厚度≤50mm用重錘測量6充盈系數＞1檢查每根樁的實際灌注量7.3施工過程中所用到的水泥、砂子、碎石、鋼筋、鋼管、槽鋼、錨具等材料必須符合設計和規范要求，所有材料進場必須有相應的產品合格證及檢驗報告等資料。7.4土方分層開挖，若基坑壁遇到砂層分層開挖高度≤1.2m，且面層養護24h后，方可開挖下層土方，嚴禁在面層養護期間，搶挖下層土方。7.5土層的結構不同，各層的泥漿指標也不同，施工中要嚴格控制泥漿的各項指標。配備專職的勞動力，主要控制泥漿的比重和粘度兩項指標。泥漿性能指標：粘度19s～28s，當鉆到砂土層時，要配置粘度大、比重大的泥漿，比重控制在1.30左右；當鉆到粘土層時，比重相對減小，泥漿比重控制在1.05～1.20之間，同時要回收排除粘土漿備用。鉆孔中要留意孔內泥漿狀況，及時補充優質泥漿，以保證孔內泥漿頂面標高始終高于地下水位1.5～2.0m。7.6編制雨季施工作業指導書，成立防汛領導小組，密切關注天氣預報，注意氣象變化，提前備足雨衣、雨鞋、彩條布、水泵、編織袋等機具材料。得知下雨信息后，提前對邊坡進行覆蓋，安裝調試好水泵，下雨時，及時將場地內積水抽除。雨季期間，現場設值班人員，24小時值班，發現意外情況立即向防汛領導小組成員匯報。7.7土釘墻及錨噴墻允許偏差和檢驗方法見表7.7-1和表7.7-2所示。表7.7-1土釘墻允許偏差和檢驗方法項序檢查項目合格標準檢查方法主控項目1土釘長度±50mm用鋼尺量2孔徑±5mm現場實測一般項目1土釘位置±100mm用鋼尺量2鉆孔傾斜度±1°測鉆機傾角3漿體強度大于設計要求試樣送檢4注漿量大于理論計算漿量檢查計算數據5土釘墻面厚度±10mm鉆孔，用鋼尺量6墻體強度大于設計要求試樣送檢表7.7-2錨噴墻允許偏差和檢驗方法項序檢查項目合格標準檢查方法主控項目1錨桿長度大于設計深度50mm用鋼尺量2孔徑大于設計孔徑5mm現場實測3錨桿鎖定力符合設計要求抗拔試驗一般項目1錨桿位置+100mm用鋼尺量2鉆孔傾斜度±1°測鉆機傾角3漿體強度大于設計要求試樣送檢4注漿量大于理論計算漿量檢查計算數據5土釘墻面厚度±10mm鉆孔，用鋼尺量6墻體強度大于設計要求試樣送檢8.安全措施8.1支護方案必須通過專家論證，并報行政主管部門審批后才能實施，施工作業前進行方案和安全技術交底。8.2機械操作要嚴格執行《建筑機械使用安全技術規程》JGJ33-2012的規定。8.3對周邊地下線纜、管道等設施提前調查清楚，并繪制在平面圖上，提前和各主管部門進行通報并征得他們的處理意見。8.4施工人員進入現場應戴安全帽，高空作業應掛安全帶，操作人員應精神集中，遵守有關安全規程。8.5邊坡加固工程噴漿、鋼筋綁扎、鉆孔等經常會在腳手架上作業，為確保腳手架絕對安全穩定，采用雙排方式，間距1.2m，重力集中處增加斜向及橫向支撐，必要時在土中設置錨樁，將腳手架錨固在穩定的土體上。8.6錨桿的連接應牢靠，以防在張拉時發生脫扣現象；張拉設備應經檢驗可靠，并有防范措施，防止夾具飛出傷人。切割錨桿使用的砂輪切割機要設安全防護罩，以免斷片傷人。8.7注漿管路應暢通，不得有堵塞現象，避免漿液突然噴出傷人，注漿管路不使用時要及時注壓清水沖洗干凈。噴射作業時工人必須配戴膠手套、防塵口罩、眼鏡等防護用品。8.8加強觀測，進行信息化施工，根據土層位移的時空效應，及時掌握土體變形特性、邊坡的穩定狀態和支護效果，發現異常情況及時采取措施，預防邊坡失穩和周圍建筑沉降等事故發生。9.環保措施9.1制漿場地及材料堆放場地應做好泥漿不外流，控制好場地內粉塵不外揚。9.2施工時應降低干擾周圍生活環境的噪聲，選用本質安全化的機械，控制好施工噪音。9.3施工過程中應控制好場地內的粉塵污染。成立現場排水系統日常維修班組，專人負責、定期檢查和清除排水溝以及沉淀池中積存物，確保排水溝暢通。9.4施工車輛進出施工現場的主要出入口設置洗車臺，以保證施工泥漿不隨車輛污染工程施工現場周圍的環境和市政道路。9.5施工中不得向工地外排放污水、散落粉塵，施工中各類垃圾應當堆放在固定點，并及時清運。9.6對于施工期間的照明，應注