钢花管支护在中细砂层中的应用

2017-11-21黄晓杰

绿色环保建材 2017年5期

关键词：钢花细砂压浆

黄晓杰

中铁十四局集团建筑工程有限公司

钢花管支护在中细砂层中的应用

黄晓杰

中铁十四局集团建筑工程有限公司

在中细砂层中采用钢花管支护，通过不良地质的改良加强了深基坑支护的安全性。

边坡支护；中细砂层；不易成孔；钢花管

1 工程概况

沣镐七里镇安置项目DK1位于陕西省西咸新区沣东新城，南起昆明二路，北至昆明一路，东至复兴大道，西至沣东四路。

地貌单元属沣河右岸I级阶地。基坑采用放坡开挖，坡度为1:0.5，开挖深度分别为5.4m、5.7m、6.3m、7.0m（由自然地坪至开挖底标高），属深基坑范畴，本基坑侧壁安全等级为二级，结构使用期限为12个月。

本项目土方开挖到23-34/BL段时，地质情况较差，砂层厚（相对标高-4.4米至-6.5米处），厚度为2.1米。边坡不易成型，（详见右图）。根据《沣镐七里镇安置项目DK1岩土工程勘察报告》显示此层为中细砂层，天然重度γ=20.0KN/m3，粘聚力C=0KPa,内摩擦角φ=26°。

采用普通土钉支护已不能满足现场施工要求。为保证基坑边坡的稳定、安全选用了钢花管锚固支护。

2 钢花管锚固支护的特点和组成

2.1 钢花管锚固支护的特点

钢花管锚固支护的主要特点就是能够对护坡的不稳定层（中细砂层）起到对土质的改良与对边坡的加固作用。它是通过高压注浆将水泥泥浆渗透到边坡的不稳定层里面的，采用这种方法能够改善土体的物理力学性能指标的，能提高边坡的自身的抗滑能力的；钢管与喷射钢筋混凝土面层连接成整体后，这样就能跟边坡提供一定的阻滑和锚固的功效的。这两种作用结合起来能很好的提高了边坡的安全稳定系数的。

2.2 钢花管支护的组成体系

钢花管锚固支护结构由两部分组成，即钢花管锚固和喷射钢筋混凝土面层。

钢花管采用“Φ48×3.25mm钢花管”,长度3米，不开孔段长1米，入土端加工成锥形体长度10cm，方便打入；开孔段孔眼对向设置，孔径8mm;孔眼竖向间距50cm，共设置4道，每个孔眼前端焊接角钢，构成孔前倒刺及保护块，起到加强锚固与保护滤水孔堵塞作用；然后采用打管机将钢花管定位钢筋的位置按照与水平夹角15°击入土中再进行高压注浆。

注浆完成后采用挂钢筋网喷射混凝土，同时设置加强筋并与锚头焊接，然后喷射第二层混凝土。土方开挖过程中，根据土方开挖进度，随时插入钢花管及挂网喷混凝土的施工。钢花管间距1500mm，梅花形布置；面层挂钢筋网，喷100mm厚C20细石混凝土。土方开挖配合钢花管施工时，每步均开挖至相应的钢花管下0.5m位置，打入钢花管的施工，然后挂钢筋网喷混凝土面层；下部土方开挖一定要等到上部支护结构达到设计强度80%后再进行。

钢花管大样如图所示：

钢花管倒刺采用长40mm，宽25mm，厚3mm的角钢制成，焊牢在钢管上。

挂钢筋网喷混凝土面层结构如图所示：

3 施工工艺

3.1 施工流程

开挖――修坡――定孔位――打管机夯击钢花管至设计深度――堵孔注浆――补浆――绑扎、固定钢筋网――压筋――端头焊接――喷射混凝土面层――混凝土面层养护――循环下一层钢花管施工

3.2 成孔及挂网喷锚施工

1）定位放线

按设计图纸由测量人员准确放出每一根钢花管的位置，使用Φ6.5长30cm钢筋插入孔位定位，并作出标记和编号，防止偏位和漏设。

2）钢花管制作及打设

钢花管制作：钢花管入土端加工成桩尖状；钢花管全长范围内设注浆孔，孔径8mm，对向布置，间距500mm；钢花管倒刺采用长40mm，宽25mm，厚3mm的角钢制成，焊牢在钢管上。

钢花管打设：采用打管机将钢花管按设计角度（与水平面夹角15°）及位置对正，将钢花管击打入土至设计长度。

3）注浆

注浆材料选用水灰比为0.5～0.6的纯水泥浆，采用JW型制浆机制浆，浆液应搅拌均匀，随搅随用，要在初凝前用完。

压浆采用UB3型压浆泵进行压浆，压浆管采用高压缠丝橡胶压浆管，压浆管的抗压强度不小于3MPa，压浆接头应保持密闭，不漏浆、泄浆，绑设牢固，不脱落。

压浆开始时用稀浆走孔，注浆压力为0.4MPa～0.5MPa之间，且每米花管注浆水泥用量不小于8Kg，压浆终止标准每延米水泥用量达到设计值得1.5倍即12Kg/m，或压力达到0.5MPa且持续增高，走将困难。压浆结束时用浓浆封管。

4）挂网

挂设Φ6@200×200单层钢筋网，在钢花管外露端部与钢筋网接触位置增加2根Φ14通长加强筋筋与钢花管焊接连接，钢花管与通长加强筋顶部两侧沿钢花管方向另设两根锁定筋，锁定筋使用2根长度12cmΦ18钢筋，双面满焊。

5）喷射混凝土

喷射混凝土强度为C20，设计厚度100mm；要求土方分层分段开挖，喷锚段分层高度不大于1.5m，分段长度不大于20m；喷锚强度达到设计强度的80%后方可进行下一层开挖喷锚作业。

4 钢花管锚固支护的施工要点

4.1 钢花管打入时要对准点位，将管体调整好角度顺管轴向一次性连续打入，减少对中细砂层的扰动和管位偏差。

4.2 注浆时，压力不能过低，为了水泥浆能够充分侵入土体中，根据图纸要求可控制在0.4MPa～0.5MPa；注浆的时间要控制好，每条管注浆时间为10分钟左右，不能过快；水泥浆的注入量最小用量不宜少于8Kg水泥/米钢花管（图纸要求），注入过程现场技术人员仔细观察边坡土体变化，观察到土壁产生可见的变形要停止注浆。

4.3 压浆时出现压力急剧上升或压浆管剧烈抖动应立即停止压浆，并迅速打开回浆阀门，避免漏浆、爆管。

4.4 停止注浆前要做好封闭管口的准备工作，压浆结束时用浓浆封管，用以防止水泥浆流出。注浆完成3日内要检查灌注水泥浆的饱满度，如不饱满有空隙要进行二次注浆。

5 钢花管支护的使用优点

通过现场施工总结出钢花管支护具有以下5个优点：

5.1 基坑安全方面：钢花管支护通过压力灌浆加固，即是在软弱层部位埋设高压灌注水泥浆，对软弱层进行渗透、挤密和最终的胶结作用，形成胶状水泥固结体，达到加固的作用，

5.2 质量控制方面：钢花管支护要求将水泥浆通过注浆泵高压注入土体中，水泥浆的注入量越多，对边坡的加固越稳定，通过严格控制水泥用量即可达到对质量的控制；

5.3 文明施工方面：钢花管支护使用打管机打入钢花管一次完成，不需清孔，产生垃圾少，对环境的影响小施工环境较优。不用像土钉施工成孔后要有清孔工序，需使用水辅佐施工，产生大量的泥浆，致使施工环境泥泞不堪，不易清理；

5.4 施工速度方面：普通土钉在不良地质情况下，钻孔时不易成孔，遇到砂层时还会有塌孔现象，还需另设套管才能施工，成孔速度慢，钢花管支护只需使用打管机打入一次完成，施工进度快；

5.5 节约用地方面：使用钢花管的基坑边坡由于土质得到改良，基坑开挖放坡可以达到1：0.5甚至更小，有效的减少了施工占用面积和土方开挖量，并降低了综合成本。

6 结语

采用此方案施工安全的、有效的、快速的解决了在中细砂层中的支护问题（见右图）。深基坑支护虽属临时工程，但影响范围很广，如不慎重考虑，不仅基坑本身安全得不到保障，而且会波及到临近的构造物，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。钢花管锚固支护施工方法采用了对土体加压注浆的办法，从改良土体性质着手，从根本上降低土体主动压力。它的施工工艺、设备简单，施工时速度快，施工场地影响范围小，特别是适用不易成孔地质的施工的场地，造价低，对软弱土层有较好的加固效果，是一种值得广泛推广的基坑支护施工方法。