第４２卷２０１４年第５期 广州建筑ＧＵＡＮＧＺＨＯＵ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．５。２０１４ 旋喷搅拌加劲桩 在超厚粉砂层深基坑支护中的应用 谢永超 （广州机施建设集团有限公司，广州５１０１１５） 摘要：简要分析了旋喷搅拌加劲桩技术的应用现状． 根据某深基坑工程分布超厚粉砂层的地质特点， 一介绍了旋喷搅拌加劲桩技术在软土层中桩长设置特点、 次性成桩工艺和特殊掩埋式施工工艺．分析了 加劲桩的综合效益，最后对其应用前景进行了展望。 关键词：加劲桩；粉砂层；深基坑；一次性钻头；封闭式施工工艺 Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｊｅｔ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ Ｍｉｘｉｎｇ Ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ Ｐｉｌｅｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｄｅｅｐ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｈｉｃｋ Ｓｉｌｔ Ｌａｙｅｒ ＸＩＥ Ｙｏｎｇ－ｃｈａｏ （Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｊｉｓｈｉ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０１１５） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｊｅｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｍｉｘｉｎｇ ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ ｐｉｌｅｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ａ ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｉｃｋ ｓｉｌｔ ｌａｙｅｒ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｉｔｓ ｓｅｔｔｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｌｅ ｌｅｎｇｔｈ ｉｎ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ ｐｉｌｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｂｕｒｉｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｏｆ ｓｔｉｆｆｅｎｅｄ ｐｉｌｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｆｎａｌｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ ｐｉｌｅｓ；ｓｉｌｔ ｌａｙｅｒ；ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ；ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ ｄｒｉｌｌ；ｅｎｃｌｏｓｅｄ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １引言 近年来出现的旋喷搅拌加劲桩施工工艺，其 独特的成孔、送索、注浆方式，极大地促进了我 国软土地区锚索技术的发展，并在上海、江苏、 ６结语 随着现代城市生活方式的多样化及居民健康 【２】霍亮．透水性混凝土路面材料的制备及性能研究［Ｄ】． 东南大学，２００４． 意识的加强，Ｅｔ常休憩活动范围不断增大，人们 对身处其间的公共活动空间的环境质量越来越重 ［３】赵亮．城市透水铺装材料与结构设计研究［ＤＪ．长安大 学，２０１０． 视。作为城市底界面的重要组成部分，透水性铺 装在改善城市生活空间及保持生态环境方面有着 明显优势。这些优势已越来越为人们所认识和接 受，广泛推广和使用生态型铺装已成为城市建设 ［４］赵润江，师卫华，杜山江．透水性铺装材料的发展与应用 Ｕ］．建筑工程，２００８（９）：７２． ［５】张丽，刘良森，张静芳．透水性混凝土路面的功能Ⅲ． 砖瓦，２０１２（１）：５２—５４． ［６】董祥，王继果．透水性路面的铺面材料与工程应用研究 Ｕ】．路基工程，２０１０（１）：８２—８４． 中的大趋势。 参考文献 【７】宋中南，石云兴．透水混凝土及其应用技术［Ｍ］．北京： 中国建筑工业出版社，２０１１． Ｉ１１】王波，崔玲．从“资源视角”论城市雨水利用Ｕ】．城市 问题，２００３（３）：５０—５３． －３５—— 广州建筑ＧＵＡＮＧＺＨＯＵ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ２０１４年第５期 浙江等软土地区得到广泛应用。工程实践证明其 锚拉支护效果是普通锚杆所不能及的，顺应了当 标见表１。 图１为Ａ区基坑Ａ１一Ａ１剖面围护形式示意 图。先按ｌ：１．５放坡，高度２ｍ，坡面用细石混凝 前基坑规模日趋增大的支护性能要求。取得了良 好的经济效益和社会效益ｆ１］。 目前旋喷搅拌加劲桩应用较多的华东地区多 以淤泥质土、粉土、粉质粘土地层为主，而应用 土挂网护坡。￣ｌＯ００＠１５００ｍｍ钻孔灌注桩长 １７．６５ｍ，ｑｂ８５０＠６００ｍｍ三轴搅拌桩桩长１６．５０ｍ。 设置五道旋喷搅拌加劲桩。 加劲桩最大直径６００ｍｍ，间距１２００ｒａｍ，最 于砂层的工程实例相关文献很少。笔者有幸参与 了在广州超厚粉砂层条件下旋喷搅拌加劲桩的施 工．通过充分发挥该工艺的特点，并采取一系列 的质量控制措施．克服了在砂层施工中容易遇到 大长度２６ｍ，内置３根 １５．２ｍｍ预应力钢绞线， 轴向拉力设计值３７４．６～４９９．４ｋＮ，倾角２０。一３３。。 其它剖面加劲桩布置形式与Ａ１一Ａ１剖面类 的管涌、缩颈和渗流等问题，支护效果良好。本 文通过阐明旋喷搅拌加劲桩在砂层深基坑施工中 关键技术和质量控制要点，为类似工程的设计施 似，加劲桩道数、直径、长度、倾角、钢绞线、 轴向拉力设计值等参数根据不同剖面有所不同。 工提供参考。 ３关键施工技术要点 ３．１软弱土层中桩长设置 ２工程概况 广州地铁线网运营管理指挥中心基坑工程位 于广州市海珠区，基坑总面积约为３５０００ｍｚ。基坑 开挖深度１５．７５ｍ。整个基坑划分为三个相互贯通 普通预应力锚杆在软土地基只能通过增加锚 杆的长度进入深部坚硬岩土层才能提供相应的抗 拔力，不仅提高了成本，而且侵占红线外空间， 影响Ｅｔ后的利用开发。而旋喷搅拌加劲桩技术把 的施工区域，其中位于基坑北侧的Ａ区部分，基 坑宽度约１８５ｍ，长度约１３１ｍ，场地开阔，采用 了“三轴搅拌止水桩＋钻孔灌注桩＋旋喷搅拌加劲 桩”的支护结构系统。 该工程地处珠江三角洲海陆交互沉积平原区 的珠江水网带北缘，地形平坦，上覆为第四系地 层，下伏白垩系沉积岩。加劲桩主要穿越淤泥质 粉细砂、细砂以及淤泥质中粗砂，砂层多呈松散 预应力锚索与高压旋喷桩进行了有效融合，可形 成大直径锚固体，其支护性能有以下几个特点： （１）加劲桩的自由段采用注浆而不粘结的形 式，注浆水泥土体积大，强度高，对原有的软土 进行了置换和加固，使得基坑围护墙外的不稳定 区土体的抗剪强度、自稳能力大大提高。 （２）加劲桩的注浆施工工艺与普通锚杆低压灌 浆不同，在钻进过程中，通过钻进速度及钻杆来 回抽动来控制压力和钻进时需置换的水、土数量， 状。富水性和渗透性较好，颗粒分配不均匀。易 发生流土、管涌等渗透破坏。各土层物理性能指 从而控制施工成桩质量。采用高压旋喷注浆时直 表１场地内土层物理性能及力学参数指标 一３６— 谢永超：旋喷搅拌加劲桩在超厚粉砂层深基坑支护中的应用 Ｃ２０细石砼喷层８０ｍｍ厚 ＸＫ１—５ｌ ８．３９＋８５００ ．图１ Ａ卜Ａ１剖面加劲桩布置图 径可以达到５００～１０００ｍｍ圈，与周边土体的接触摩 擦面积是普通锚杆的３～５倍。软土基坑支护中， 单根加劲桩的极限承载力可以达到４００ｋＮ以上， 承载力设计值可以达到３００ｋＮ．能满足基坑支护 的强度和刚度要求。 （３）加劲桩锚固段内，钢绞线与水泥土锚固 体完全粘结，考虑到较大的拉力会导致钢绞线与 水泥土锚固体之间的粘结被破坏，在加劲桩内部 设置若干个锚锭板，保证钢绞线、锚锭板与水泥 注浆体三者牢固粘结，没有相对变形，钢绞线不 被拉脱，整个加劲桩始终作为一个整体发挥支护 作用［ 。 １一钢绞线；２－钻杆（旋喷杆）；３一钻机 图２旋喷搅拌加劲桩钻机沟槽内施工示意图 为防止出现在砂层成孔过程中易塌孔而反复 成孔的问题。采用了一次性成桩的方法［５－－６］。采用 的一次性钻头如图３所示。 加劲桩的以上特点，使其在深厚粉砂层软土 中通过较短的桩身就能提供足够的抗拔力，不需 进人深部坚硬岩土层，因而加快了成桩速度。 ３．２一次性成桩 加劲桩采用通用钻机成孔，采用湿式成孔工 艺，见图２。 图３一次性钻头带入钢绞线 ３７ 广州建筑ＧＵＡＮＧＺＨＯＵ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ２０１４年第５期 钻轴的头部套接旋转盘，旋转盘上均匀开有 固定连接钢绞线的孔，在钻轴的后部有环向外凸 的卡环，卡环外径大于旋转盘的中一ＣＣｆＬ径。卡环 后部沿钻轴外周均布有轴向的卡棱。应用该一次 性钻头可带钢绞线一同钻进，送锚至设计深度， 一次性钻头便于锚杆脱离．钻头携带钢绞线留在 桩底位置，钻杆后移同时注浆。待孔ＥＩ返出的泥 浆不含砂粒与土时，退出钻杆同时钢绞线安放完 毕。考虑本工程地质的复杂性，在旋转盘前增加 了螺旋浆状的钻头，施工实践表明其明显提高了 钻进效率。 ３．３防流砂封闭式堵漏 本工程砂层分布广泛且深厚，由于场地邻近 珠江与地下水网相联系，地下水位高、水压大， 加劲桩成孔时需穿过三轴搅拌桩止水帷幕，容易 发生流砂、渗水等现象。为此，本工程采用了封 闭式堵漏措施： （１）用钻头在止水帷幕上相应位置按设计角 度开孑Ｌ，钻穿止水帷幕２／３左右。 （２）采用快硬水泥对钻孔口进行封堵。同时 应确保钻杆能自由转动，待水泥凝固后继续钻进 注浆。 （３）钻进到位后，回退钻杆，将准备好的锚 固件、钻杆、钻头安装到钻孔中，将锚固件、钻 杆、钢绞线等用快硬水泥对钻孔口进行封堵，外 侧用麻袋塞实，同时确保钢绞线、钻杆可转动， 待凝固后，沿设计方向向前钻进到设计位置。 （４）钻杆拔出后，用快硬水泥封堵孔口至无 渗漏（见图４）。 图４封闭式施工工艺 ４综合效益分析 本工程通过对关键工序的质量控制，在超厚 淤泥质粉砂地层中施工的旋喷搅拌加劲桩起到了 很好的基坑支护作用，直径６００ｍｍ的加劲桩单桩 －３８－ 极限承载力达到６００ｋＮ以上，基坑开挖过程中锚 索轴力基本稳定，基坑侧壁水平位移小于２ｃｍ， 处于安全可控的状态＿７Ｉ。 结合本项技术的桩锚支护方案与内支撑方案 相比。在施工速度以及挖运土速度上有明显的优 势，比原设计的“中心岛＋内支撑”的支护方案在 土方开挖以及主体结构施工中节省工期三个月以 上，在施工的便利性方面有明显的优势，且经济 效益突出 埘 ５结语 本项技术第一次在广州地区应用．工程实践 证明，旋喷搅拌加劲桩在软弱土层、粉砂层、中 砂层中施工质量可靠，拓展了锚索的应用范围， 能够满足基坑支护的要求。与内支撑的支护形式 相比具有很大的施工便利性和经济优势，且施工 期间对环境的污染较小，绿色节能．非常适合我 国的国情，具有广阔的应用前景。 参考文献 【１１吕善国，叶继权，李友生．斜向旋喷搅拌加劲桩在深基 坑围护结构中的应用研究ＩＪＩ．江苏建筑，２０１２（４）： ８６－８８． 【２】刘全林．旋喷搅拌加劲桩对软土基坑支护的机理及其支 护刚度的确定方法Ｌ¨．岩土工程学报，２０１１（８）： ３３９－３４３． Ｉ３】姜东琳．复合型预应力锚索发展情况简介Ⅲ．西北水 电，２００４（４）：４０—４２． 【４１ ＣＥＣＳ２２—２００５岩土锚杆（索）技术规范［Ｓ】，２００５． ［５］陈可伟，张志宇，严刚．加筋水泥土桩锚支护在慈溪人 民医院地下室基坑围护中的应用【Ｊ】．浙江建筑， ２００９（５）：２２—２５． ［６１沈建明，徐建明．无叶钻头成孔技术在旋喷加劲桩中的 应用Ｕ１．施工技术，２０１３（２）：９１—９３，１１８． 【７】谢永超．旋喷搅拌加劲桩基坑支护变形计算与实测结果 分析Ｕ】．广卅１建筑，２０１４，４２（４）：１１—１３． 【８】刘国彬，王卫东．基坑工程手册（２００９第二版） 【Ｍ】． 北京：中国建筑工业出版社，２００９． ［９１ ＪＯＪ１２０—２０１２建筑基坑支护技术规程ＩＳ］．２０１２． ［１０】ＧＪＢ０２—９８广州地区建筑基坑支护技术规定【Ｓ】，１９９８．
