高压双液注浆与钢管桩在深基坑支护中的应用.pdf

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1、广东建材2010年第5期施工技术高压双液注浆与钢管桩在深基坑支护中的应用李国亮金福喜张可能(中南大学地学与环境工程学院)摘要：详细分析某基坑场地条件，以及周边环境，论证了基坑临近高耸烟筒情况下坑壁稳定性及其支护措施。将超前钢管桩联合高压双液注浆应用在在基坑支护中，并取得了良好的效果。关键词：基坑支护；高压双液注浆；土钉墙；钢管桩随着经济的迅猛发展，越来越多的高层建筑物需要开挖深基坑，随之而来的深基坑稳定性问题也越来越多，作为保障开挖进行的深基坑支护基坑技术也不断发展。由于地下工程是一个极其复杂多变的工程，涉及到的方面多，风险大，事故频发。在基坑条件复杂时，特别是有重要建筑物时，最优化的支护方

2、案才能保证基坑开挖过程中的稳定性。微型钢管桩超前支护具有施工工艺简单、适应范围广、效果显著等效果，在基坑支护工程中得到了广泛的应用，特别是在北方地区。水泥水玻璃双液浆早期强度高，结石率高，可控性强，在地基加固，防渗等方面得到广泛的应用。本文着重介绍超前钢管桩、高压双液注浆在基坑中的应用。1工程概况本工程为湘潭钢铁有限公司5、6号焦炉配套干熄焦改造项目，150吨干熄焦本体基础工程，0．OOm相当于绝对标高44．2m，基础垫层底标高一9．855m。工程地点位于原湘钢焦化煤场，焦烧路西北侧，炼焦大道东南侧，现场地地势较平坦，面积17350m2，场地标高约为43．67m。2工程地质水文地质条件经钻探

3、揭露，场地内地层包括人工填土层、第四系全新统冲积层、第四系晚更新统残积层和第三系泥质砂岩。根据勘察报告，勘察期间各钻孔中均遇见地下水，表1各土层物理力学参数土类粘聚力内摩擦角与锚固体摩擦阻力层号名称(kPa)(度)(kPa)l杂填土①1510202淤泥质土②48163粉质粘土③2015554中砂④525605圆砾⑤53280其类型主要为上层滞水和潜水，潜水的稳定水位埋深为7．30～9．50m，标高位于34．96～37．41m。场地内圆砾层为强透水性地层，渗透系数平均值为3．22XlO-2cm／s，其余各地层均为弱透水性地层。场地环境类型为II类，场地内地下水水质对混凝土结构及混凝土中的钢结构

4、均无腐蚀作用。3基坑场地条件分析3．1场地环境特点基坑紧临2#焦炉120,．烟囱，直径9m，烟囱基础为一圆形独立基础，距离基坑壁仅1．3m。基坑开挖深度为9．855m，局部最深达13m。拟建建筑基坑开挖深度低于烟囱基础底板。烟囱基础位于粘土层上，基坑开挖大面积降低地下水，会使周围土体内孔隙水渗出，地下水位下降，将引起原地下水位以下土中的有效自重应力增加，导致地表沉降增大。在地下水渗透过程中，会带走土体中部分细颗粒，土体孔隙率增加，土体力学性能降低，将加速土体下沉。当土体沉降发展到一定程度时，会引起地面、房屋开裂；达到临界时，土体失稳，进而危及烟囱等建筑物安全。3．2稳定性分析该基坑重点是临近

5、烟囱边的坑壁稳定性问题。烟囱基础距离基坑壁很近(图2)，距离烟囱21m基坑局部深达13m(图1)。在此环境中进行基坑开挖，确保烟囱的安全至关重要。因烟囱高达120m，当基坑边缘稍有变形时，烟囱顶部偏移将变的很大，因此，基坑支护方案对坑壁变形应有严格的控制，避免烟囱偏移超过安全范围，导致不可挽救的后果。另外，基坑底部为一层含水的砂卵石层，当基坑开挖到底后，若无处理，水由坑壁中渗出，水位下降，烟囱地基产生不均匀沉降，会影响基坑壁稳定性。—-99-—施工技术广东建材2010年第5期图1基坑平面图图2HI段基坑支护剖面图4基坑支护方案4．1方案确定综合各方面因素考虑，支护措施宜为减少周边土体孔隙比的

6、变化量，降低地下水泾流速率，提高土体抗剪指标。在本工程中，采用土钉+超前钢管桩+高压双液注浆+放坡支护形式。4．2钢管桩作用分析超前钢管桩的作用机理：一是由于上部锚杆的拉接和下部未开挖土层对超前钢管桩的约束，可减少在施工分层开挖过程中土体的侧向变形；二是支撑喷射混凝土、钢筋网等支护结构层，将支护结构层的自重传至坑底，以减小土体的附加压力，从而减小坑壁的垂直沉降；一100一三是改善土体的整体稳定性。4．3双液高压注浆作用分析双液高压化学注浆通过对饱和性质的杂填土、淤泥、粉砂、中细砂以及卵石的补强加固效应可视为由渗透、劈裂扩散、填充和挤密四部分组成，浆液在压力作用下向钻孔周围土体中发生渗透、劈裂

7、扩散。浆液包裹泥土团，而土体间的孔隙、裂隙被水泥颗粒填充。水泥中的硅酸二钙发生水解和水化反应，产生氢氧化钙。氢氧化钙与水玻璃发生反应，生成细分散状的凝胶体一水化硅酸钙。凝固后形成强度较高、水稳定性较好的水泥结石体，从而使地基挤密，固结强度增高，可控性好。4．3HI段支护形式眦段是本工程中最重要、最危险的一段，本段采用双液高压注浆结合钢管桩土钉支护设计。设两排钢管桩，间距O．5m，排距0．5m，梅花形布置，采用