深基坑压力微型管桩及锚索支护施工技术探讨
某工程规划总用地面积约15980.90平方米(23.971亩)，总建筑面积122093平方米，地下室四层，地上28层。基坑开挖深度为12m，局部开挖17.30m，基坑安全等级为二级。在开挖深度内，地层主要为第四系杂填土、硬塑含砾粘土、圆砾及第三系全风化岩层组成，坑壁土层以杂填土、硬塑含砾粘土、圆砾、全风化岩层为主，部分坡面垂直开挖，开挖后坑壁(杂填土圆砾、全风化岩层)自稳性差或较差。
本基坑支护采取临时性锚喷支护结构，深度超过12.0m以及坡面垂直开挖的部位辅以压力灌浆微型钢管桩和预应力锚索。主要施工分项包括：压力灌浆微型钢管桩施工；土方分层开挖；土钉、锚索钻孔、制作与安装、灌浆；钢筋网片绑扎、焊接；喷射钢筋护坡；预应力锚索张拉、锁定；基坑监测等。这里我们主要针对边坡自稳性最差的部位所增加的压力灌浆微型钢管桩和预应力锚索基坑支护方法进行详细的介绍。
一、 压力灌浆微型钢管桩施工
1、材料选用
1 水泥：42.5普通硅酸盐水泥。
2骨料：骨料粒径应小于20mm。
③ 钢管：使用普通焊接钢管，钢管直径D=80mm，壁厚=4mm。
④ 外加剂：本工程采用水玻璃或早强减水剂来提高桩身混凝土的早期强度。
⑤ 注浆用水：普通自来水可作为混凝土拌合用水。
2、主要机具准备
压力灌浆微型钢管桩施工的主要机具设备由钻孔机、注浆泵、灰浆搅拌机及其配套管线组成。
3、施工工艺
(1) 工艺流程
4、操作工艺
采用300型地质钻机钻孔至设计深度；在提升钻杆的同时通过设在钻头上的喷嘴向孔内高压(0.5～1.5MPa)灌注已制配好的水泥浆液，至浆液达到没行塌孔危险，或地下水位以上0.5～1.0m处；待钻杆全部提出后，向孔内放置钢管，并放入至少1根离孔底1m的补浆管，然后投放粗骨料(20mm以内卵石)至设计标高以上0.5m处；最后通过补浆管，在水泥浆终凝之前多次重复地向孔内补浆，直至孔口返出纯水泥浆、浆面不再下降为止。操作工艺分述如下：
①钻机定位：由钻机指挥人员指挥钻机司机，将300型地质钻机移到拟施工桩位，钻头的钻尖对准标志桩后，将钻杆调至垂直角度，垂直度控制在桩长的1％以内。如果地基承载力不能满足钻机行走要求，则应采用枕木、槽钢等垫道。钻机底座必须采用枕木垫实。
钻进：将钻头(直径不能小于设计主杆直径)轻放入土、合上电闸、钻头及钻杆缓慢钻人土中，利用循环冲洗泥浆将孔内土层液化后排出孔外。#p#分页标题#e#
②制浆：制浆人员按技术人员技术交底中水灰比(0.5)所决定的需水量，在搅浆桶内设定放水标志，每次搅浆前加水至标志位置；搅浆工人按技术交底中水灰比所决定的水泥包数整齐的摞好在搅浆桶前，过数后方可将水泥拆包倒人搅浆桶开始搅浆。
③补浆管安放：将20mm聚氯乙烯补浆塑料管穿入加工成型的钢管内，并使补浆塑料管入桩孔时下端距孔底1m，当桩长超过13m时，宜放两根补浆管，为一长一短，长管下端距孔底lm，短管为桩长的l／2即可。
④注浆：
A、钻至设计标高后，钻杆不再下放，钻机机长向注浆人员发出注浆信号。
B、注浆人员接到信号开始注浆的同时向钻机机长发出应答信号，钻机机长接到信号30s左右、并观察高压胶管伴随注浆到达位置产生剧烈摆动的特征，确认浆液到达孔底后，开始提钻。
C、钻机机长根据提钻速度和注浆人员定时发出注浆量信号，指挥提升钻杆，保证注浆量略大于提钻形成的钻孔空间、确保钻头始终浸没在浆面下1.0m左右。一般注浆压力1.5~2.5MPa。
⑤提出钻杆。钻杆提升至不塌孔标高位置时，停止注浆，在孔口清理干净后、将钻杆提出孔外。
⑥下钢管：
本工程钢管采用单吊点起吊，钢管长度必须限制在6m以内，超过6m的钢管分两次起吊，接头采用焊接。
A、将钻机上一端带封闭环、长度约l0m的钢丝绳(φ8～φ16的专用吊绳、以下同)从位于约1/4管长位置钢管吊点(焊接双道架立箍筋)位置临时连接，同时在吊点处及对应点拴好2根φ25mm、长度约20m的控制绳，在钢管的左右两个方向人工拉紧方向控制绳。
B、将钢管吊至与地面垂直时，将钢管中心对准孔口。
C、孔口操作人员扶好钢管、松开副卷扬将钢管缓慢平稳地下入桩孔，吊点下移至接近孔口时松开方向控制绳，继续下降钢管至设计标高位置。
D、用水准仪测量并将钢管固定在设计标高处。
⑦孔内投骨料：钢管就位后立即在孔口安放漏斗并将装满骨料的斗车推至孔口，将斗车对准漏斗、均匀缓慢的往桩孔内倾倒骨料，骨料高出桩项标高0.5m时投料完成，并作好纪录。
⑧补浆：
A、长管补浆：投料完成以后约15min，补浆员用孔土将桩孔围高0.3m，将注浆管接头与拟补浆桩孔的长补浆管快速接头连接，补浆员向制浆站发出开泵补浆信号后退离桩孔5m以外。开泵补浆(补浆压力1.5～2.5MPa.)后浆面上升，前次补浆应将泥水返净，每次补浆都应见纯净水泥浆液开始从桩孔流出方可终止，终止补浆时补浆员向制浆站发出停泵信号，停泵后卸开注浆管接头，通常长管补浆一次。
B、钢管内补浆：压力灌浆微型钢管桩施工末次补浆前将注浆管捅入钢管内约4m，将钢管内填满水泥浆液。
冠梁施工：
压力灌浆微型桩冠梁采用钢筋砼梁C20浇筑，冠梁截面300（宽）×200（高），冠梁通长布置，4φ16贯通筋，φ6.5@200。压力灌浆微型桩顶部锚入冠梁150mm。
二、 预应力锚索施工
微型管桩支护施工完成后即开始土方的开挖工作，土方须与锚喷支护交叉作业，分层开挖(分层高度按土钉的垂直间距，约为1.0～1.2m，分段长度根据现场实际情况，一般为40～60m)。土方开挖与土钉墙的工艺流程这里不再表述，重点介绍一下喷锚支护中的预应力锚索施工工艺。
1、预应力锚索制作
(1) 预应力锚杆的材料采用3束高强低松驰的钢绞线(1860级，φ
S15.2)，并经抽样送检合格后方可使用。
(2) 预应力锚索下料长度：预应力钢绞线下料长度=设计标注长度+1.0m(工作段)。
(3) 预应力钢绞线制作时在锚固段按@1500设置对中支架，对中支架和隔离架的支撑高度均不小于20mm，均套于二次注浆管外，保证钢绞线的保护层厚度不小于20mm。
(4)自由段采用外套φ25聚氯乙烯波纹管进行防护，在与锚固段交接处采用胶布绑扎封堵，以防浆液进入其中。
(5) 二次注浆管采用φ32聚氯乙烯管或胶管，下料长度与钢绞线相同，上端部接补浆快快速接头，下端部封堵，锚固端按1.5m的间隔分段钻花孔，分段花孔段长1.0m，花孔φ5～8mm@100，开设的花孔必需采用胶布粘封，既要防止一次注浆的水泥砂浆进入管内，并要保证二次注浆时水泥浆的压力能够将胶布冲开。#p#分页标题#e#
2、钻孔
(1) 钻孔采用MGJ-50型锚杆钻机成孔。
(2) 预应力锚索设计长度L=25m，孔径D=130nlm，钻孔位角a=15°，由于向下倾斜的钻孔，采用任何清除碎屑的方法，都难免会在孔底聚积少量的废渣，这些碎屑将占据孔内一定的深度，因此要延长钻孔，钻孔深度比预应力锚索设计长度长 50cm。
(3) 预应力锚索钻孔在任何一个方向的角度误差不得大于2.5°，在长度方向上的孔斜偏差不宜大于钻孔长度的l/30，钻孔水平方向误差不应大于50mm，垂直方向的误差不大应大于100mm。
3、清孔
(1) 在预应力钢绞线安装前应对孔内泥浆及其沉淀物进行彻底清理以确保注浆体与孔壁的黏结强度。
(2) 当钻孔过程中有地下水从孔口溢出时，应采用固结注浆，以免锚固段
注浆体流失或强度降低。
(3) 待钻孔完成并清理干净后应对孔口进行暂时封堵，不得使碎屑杂物进
入孔内。
4、预应力锚索安装
(1) 安装预应力锚索前应对钻孔重新进行检查，对塌孔、掉块应进行清理或处理。
(2) 对于预制的锚固段，须避免预应力锚索安装时张拉段与锚固段交界处产生剧烈弯曲，以防止注浆体开裂和脱离。
(3)锚索安装时必须在喷锚墙外预留足够的工作段，本工程按设计要求，工作段从喷锚墙墙面算起，预留1.0m。
5、浆液拌制
(1) 锚索钻孔的同时，在后台采用砂浆搅拌机进行浆液拌制。
(2) 浆液材料：水泥采用42.5#普通硅酸盐水泥，第一次灌浆采用水泥砂
浆，水灰比0.38～0.50，灰砂比1：l，强度标准值≥10Mpa；第二次灌浆采用纯水泥浆，水灰比0.5。如因工期需要可按水泥用量的2～3‰加入早强减水剂，促使注浆体提前达到设计强度。
(3) 灌注浆液采用搅拌机进行强制搅拌，搅拌时间不应少于3min。
(4 浆液要随拌随用，超过初凝时间的浆液要废弃。
6、注浆
(1) 预应力锚索注浆分二次进行，第一次注浆采用常压注浆，注浆压力0.3～0.5Mpa；第二次注浆采用高压注浆，第二次注浆等第一浆注浆体达到初凝后(约3～4小时)进行，注浆压力1.5～2.5Mpa。
(2) 注浆管应随预应力锚索体一同送入孔底，在注浆时边注浆边拔管使注浆管始终有5m长埋于浆液中，直到注满为止，当孔中存有积水时，待溢出浆液的稠度与注入浆液的稠度一样后再拔出注浆管。
(3) 每次注浆完毕，应将注浆管、搅拌机、注浆泵完全冲洗干净，以保证一下次注浆顺利进行。
7、养护
预应力锚索注浆完成后即进入自然养护阶段，预应力锚索张拉在锚固体养护15天后或注浆体、喷射砼面板强度均大于10MPa时方可进行张拉。养护期内禁止在锚头悬挂重物。
8、钢梁及锚头垫板施工
(1) 预应力锚索钻孔、制安、注浆完成后进入自然养护阶段，在这一阶段可进行土钉及喷射砼面板的施工，喷射砼面板施工完成后即可进行钢梁(有钢梁部位)和锚头垫板施工，锚头垫板在预应力张拉前安装于预应力锚索与喷射砼面板结合部。
(2) 钢梁在相应锚索部位现场制作，采用两根20#热轧普通槽钢在其一侧用钢垫板-12×300×300焊接。在锚索两侧各增加20短钢筋一条，与槽钢两腿焊连。
锚头垫板应与预应力锚索体同轴安装；锚头垫板与砼面板之间采用砂浆找平，确保接触面无任何空隙；锚头垫板为钢板δ=12mm，共两块，规格分别为300×300、l 50×1 50，中间开孔(现场确定)大小以钢绞线能自由活动为宜。
(3) 锚头外露多于钢绞线的切除必须在锚索张拉与锁定完成后进行。 9、预应力锚索张拉、锁定
预应力锚索张拉与锁定工作在喷射砼面板和注浆锚固体均达到设计强度后进行，锚头垫板的承压面应平整，并与锚索的轴线方向垂直，预应力锚索的张拉应遵守下列规定：
(1) 预应力锚索张拉前，应对张拉设备进行标定并对准备投入使用的锚具、夹片抽样送检，进行硬度与静载锚固性能试验，达到合格标准后方可投入使用。
(2) 锚固体与面板砼强度均大于10.0MPa时，方可进行张拉与锁定。
(3)张拉千斤顶的轴线必须与预应力锚索轴线一致，锚具夹片和预应力锚索体、张拉部分不得有泥砂，锈蚀层或其它污物。#p#分页标题#e#
(4) 预应力锚索正式张拉之前，应取50KN对预应力锚索预张拉2次，使其各部位接触紧密，杆体完全顺直。
预应力锚索张拉荷载分级观测时间表
|
张拉荷载分级 |
观 测 时 间(min) |
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砂质土 |
粘性土 |
|
0.10 Ni |
5 |
5 |
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0.25 Ni |
5 |
5 |
|
0.50 Ni |
5 |
5 |
|
0.75 Ni |
5 |
5 |
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1.00 Ni |
5 |
10 |
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1.20 Ni |
10 |
15 |
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锁定荷载(0.8Ni) |
10 |
10 |
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备注 |
Ni：预应力锚索轴向拉力设计值 |
三、基坑支护保护措施
在保修期满前派专人在现场值班对下述内容进行监督下维护：
(1) 坡顶堆载不能超过设计允许范围(5Kpa)，以免改变支护结构的受力状态，造成边坡位移、房屋开裂。
(2) 对边坡局部渗水，必须正确引导，不宜封堵，以免较大的水压力传递至支护结构上造成坡顶位移。
(3) 施工期间不得破坏保护边坡的喷射砼墙及锚杆，严禁割取锚头铁件、外露钢筋头及钢绞线，以免改变边坡支护结构的受力状态，造成边坡失稳。
结束语
在基坑支护施工过程中由建设单位委托专业资质的监测队伍对基坑以及周边影响范围内的建筑物进行实时跟踪监测，从基坑支护开始施工至回填土完成，监测数据均在正常范围内，四周边坡土体稳定，有效的保证了地下室主体结构的安全施工，取得了良好的经济效益和社会效应。
