微型钢管注浆桩在狭窄空间漂石地层中的应用

李学友

摘要： 随着城市建设的发展，土地利用率在不断的提高，施工单位面临在狭窄的场地内进行基坑开挖和支护的问题越来越多。对于场地狭窄、地质及周边环境复杂的基坑支护工程，采用传统的支护方式往往难以实施或难以达到预期的安全效果和经济效益。本文结合北京市S1线车辆段车场线密集高架桥梁周边综合管沟基坑支护工程，介绍了微型钢管注浆桩基坑支护体系在狭窄空间漂石地层的应用，本基坑支护体系具有适用性强、承载力高、施工快捷、经济效益明显等显著优点，具有广阔的经济技术前景。

Abstract： With the development of city construction， the land use efficiency is increasing， and the construction units are facing more and more problems in excavation and support of foundation pit in narrow space. Foundation pit supporting engineering for narrow space， geology and surrounding environment， the traditional support methods are often difficult to implement or difficult to achieve the desired safety and economic benefits. This paper combines Beijing vehicle S1 line intensive tunnel project of foundation pit surrounding elevated bridge， introduces the micro steel tube grouting pile foundation pit support system applied in the narrow space of boulder formation， the base pit supporting system with significant advantages of strong adaptability， high bearing capacity， convenient construction， obvious economic benefit， and has a broad economic and technological prospects.

关键词： 微型钢管注浆桩；狭窄空间；漂石地层；基坑支护

Key words： micro steel grouting pile；narrow space；boulder strata；pit supporting

中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）35-0115-02

0 引言

随着城市化建设的不断深入，城市或特殊区域为满足功能性需要，需在既有构筑物周边增设各类基础设施。基础设施施工时，施工空间受限，周边环境复杂，基坑支护成为一大难题，急需探索新型基坑支护方式，以适应复杂施工环境，并减小基坑开挖对既有构筑物的影响。本文中基坑支护工程位于磁悬浮车辆段车场线密集高架桥梁下部及周边，且表层为漂石、块石地层，采用传统基坑支护体系无法实施，通过在基坑两侧设置微型钢管注浆桩，内设钢支撑并进行坑壁护坡，成功解决了既有桥梁周边狭窄空间漂石地层基坑支护的难题。

1 工程概况

1.1 工程简介 北京市中低速磁浮交通示范线S1线工程，车辆段车场线为单线小截面轨道桥梁，车场线共计18股道，8组三开道岔，标准线间距0～6m，桥下净空0.5～5m。桥梁施工完成后，设计增加地下综合管沟，综合管沟为钢筋混凝土框架涵结构，宽2.4m，高2.7m，覆土厚度不小于1.0m。

综合管沟位于既有桥梁底部及各股道之间，距既有桥梁桩基及承台较近，基底标高位于承台以下4～5m，基坑无法放坡开挖。传统的基坑支护方式中，钻孔灌注桩施工成本高，旋挖钻机施工时需足够施工场地，冲击钻施工时震动对周边既有建筑物影响较大；钢板桩在漂石、块石地层成桩困难，若采用冲击或振动成桩，对周边结构物影响大，易破坏既有构筑物；SMW工法在漂石、块石地层成桩困难，且对施工空间要求较高；地下连续墙亦在漂石地层实施困难，如作临时挡土结构，相比其他工法施工成本较高[1-4]。经方案比选，选定微型钢管注浆桩进行基坑支护。

1.2 地质、水文 综合管沟场地位于低山丘陵前的坡洪积地带，场地内主要分布填土及混合土。

填土层普遍分布，一般厚度约3.4～5.8m，主要为粉土填土①层（编号①，详见本文表1），杂填土①1层及漂石土层①2层。人工填土层为松散～稍密土层，孔隙比大，压缩性高，抗剪强度低，力学性质较差。其中①2层中局部夹有漂石，粒径最大达到500mm以上，且分布随机，强度高，不易破碎，对施工影响较大。

混合土层存在含粉土碎石③63层、含粉土碎石④63层及含粉土碎石⑤60层，混合土主要成分为碎石，充填物为粘性土和粉土。

具体地质情况详见表1。

场地18m深度范围内只有一层下水，地下水性质为潜水，该层地下水水位埋深12.03m，因此地下水对综合管沟基坑开挖无影响。

2 工艺原理

微型钢管注浆桩的工艺原理，如图1所示：在基坑四周采用小型钻孔设备在土体内埋设微型钢管并注浆，桩顶设置冠梁将桩连成整体，同时设置钢支撑及护壁层。基坑开挖后，竖向微型钢管注浆桩形成类似于支护桩的微型排桩结构，承受抗弯和抗剪的作用，通过微型钢管注浆桩、冠梁、钢支撑和护壁层组成挡土结构，分段对边坡进行控制，有效增强土体的稳定性，保证基坑的支护安全[1-4]。

3 工艺流程及操作要点

3.1 施工准备 施工前，按照设计标高进行场地平整，设置好泥浆沉淀池，达到微型钢管注浆桩施工作业条件。根据桩位布置图，采用全站仪及钢尺测量放线定出桩位，用白灰洒线醒目标出施工范围；用白灰标识，插上竹签或钢筋桩，并做好桩位交底。

3.2 钻孔 根据测量放样的孔位，采用套管（水钻）钻机成孔，孔径？准135mm，孔距根据受力检算确定（应至少嵌入基底以下3m），成孔后保证桩孔垂直度及深度。

3.3 安设钢管 成孔后及时安设钢管并拔出钻机套管，钢管直径？准108mm，单根钢管长度不满足有效桩长时，采用焊接连接确保钢管长度，钢管1.0m以下每隔300mm用钻杆直径？准l0mm的麻花钻，沿钢管四周按梅花形钻出直径？准10mm的孔洞作为渗浆孔。为避免钢管安设时渗浆孔被堵塞，钢管安设前应采用透明胶带封孔。为安设钢管桩时不进泥沙，钢管底部用帆布、塑料布进行包扎封底或钢板焊接封底。

3.4 注浆 将钢管置入孔中后，及时采用压力注浆法分两次对钢管进行注浆，填充钢管及加固钢管周边土体。注浆时采用底部注浆方式，注浆导管底端应先插入孔底，在注浆同时将导管匀速缓慢撤出，保证孔中气体能全部逸出，然后将孔口封闭加压注浆，加压持续时间应不少于3min。第1次注浆压力为0.4～1MPa，第2次注浆压力不小于0.5MPa，两次注浆间隔时间不少于1.5h，且不大于4h。水泥浆采用专用机械进行拌制，水泥为P.O. 42.5普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.45～0.5。

3.5 冠梁施工 根据设计标高将微型钢管注浆桩桩头进行剔凿，并根据受力检算、预先确定出冠梁尺寸及配筋。冠梁采用模筑法施工，模板加固应满足施工方案要求，模板安装时应按要求对固定钢支撑的预埋钢板进行预埋。冠梁浇筑混凝土时采用插入式捣固棒振捣密实，混凝土浇筑完毕后，冠梁顶部应进行二次收面抹平，并加强养护。

3.6 基坑开挖 土方开挖采取人工配合机械开挖，开挖应严格遵循“开槽支撑、分层开挖、先撑后挖、严禁超挖”的原则，从上往下分层分段依次进行基坑内土方开挖。分层开挖基坑，要随挖随测，做好变形监测工作。

开挖时做好地表和坑内排水，坑内周边设排水沟和集水井，配备相应的抽水机或潜水泵，确保坑内的雨水能及时排走。在接近设计坑底标高时，预留30cm厚的土层，用人工开挖和修整坑壁，保证标高符合设计要求。凡挖土标高超深时，不准用松土回填到设计标高，必须用砂、碎石或低强度混凝土填实至设计标高。

3.7 设置钢支撑 钢支撑宜采用工字钢等型钢，安装前复测冠梁上的预埋钢板，并将支承钢支撑的型钢支架（牛腿）焊接在钢板上，然后安装钢支撑。安装后应仔细检查工字钢是否抵紧，是否安装稳固。

3.8 护壁施工 基坑开挖后坑壁预留10cm的土层厚度由人工整修。每间隔30m先修出一条标准坑壁，然后再扩展到整个施工段。坑壁修整时应拉标志线，以保证坑壁平整。

网片钢筋直径不宜小于6.5mm，矩形布置，间距不宜小于25cm。钢筋网片安装前，在坑壁上预先布设支撑筋，每平方米布设不少于4根，支撑钢筋长度不宜小于50cm，直径不宜小于16mm，人工直接打入坑壁，网片按设计相对位置焊接或绑扎等方式固定于支撑钢筋上，保证网片在喷射混凝土过程中位置牢固。

喷射细石混凝土标号C20，厚度不小于80mm，宜采用湿喷工艺。施工时，喷头与受喷面距离宜为0.6～1.2m，自下而上垂直坡面喷射，一次喷射厚度宜为40mm，喷射完成后钢筋网片保护层厚度不宜小于20mm。喷射完成后进行保湿养护，养护时间不少于7d。

3.9 检查验收 护壁施工完成后，按照设计方案对钢支撑、冠梁的标高及平面位置，护壁的平面位置，基坑底标高等进行检查验收。

4 结束语

微型钢管注浆桩基坑支护体系是一种施工机械占地小、操作简易的支护形式，是在狭窄空间漂石地层基坑支护的一种理想结构，它的出现解决了在狭窄空间漂石地层无法采用传统的钻孔灌注桩、钢板桩、SMW工法、地下连续墙等进行基坑支护的难题，具有可靠性高，操作便捷、施工快捷等显著优点，具有广阔的经济技术前景。

参考文献：

[1] 刘小丽，李白.微型钢管桩用于岩石基坑支护的作用机制分析.岩土力学，2012，33（增刊1）：218-222.

[2] 滕海军，刘伟.微型钢管桩在基坑支护工程中的应用.施工技术，2011，40（增刊）：90-95.

[3]范韶辉，吴德明.微型钢管桩在复合土钉墙基坑支护中的应用.华北地震科学，2015，33（增刊）：19-23.

[4]李贤军，张晓明，曾海柏.微型钢管桩在二次开挖厚层填土基坑中的应用.中国煤炭地质，2016，28（6）：65-67.