隨著我國工程建設(shè)的不斷發(fā)展，基坑支護(hù)在工程項(xiàng)目中大量出現(xiàn)，并且成為工程中必須解決的重大問題，微型鋼管樁在特定的條件下的設(shè)計(jì)和施工得到了越來越多的重視。采用改造球閥排出鋼管樁內(nèi)的泥漿，防止淤泥沉淀，充分使水泥漿充盈提高樁身質(zhì)量，對微型鋼管樁的施工工藝進(jìn)行了改進(jìn)措施，效果明顯，成功地解決了鋼管樁水泥漿包樁不飽滿的現(xiàn)狀。
1 工程概況
山大二院外科病房樓基坑支護(hù)工程，地處濟(jì)南市北園大街247號，擬建外科病房樓長80m寬40m高約95m，其中主樓長80m寬23m高約95m，地上二十三層，地下兩層，裙樓長80m，寬17m，高約20m，地上五層，地下兩層，地下車庫兩層，長80m寬20m；建筑面積約為56106平方米，其中地下室面積約為9543平方米。基坑平面開挖尺寸約99.1m×81.6m，基坑擬開挖深度12.0-15.1m。外科病房樓坡道支護(hù)工程，位于正在建設(shè)的外科病房樓東北側(cè)，長31.2m，寬約10m。地下車庫入口坡道從自然地坪到*深5.3m，成自然坡度。該工程建設(shè)單位為山東大學(xué)**醫(yī)院。
2 工程地質(zhì)條件
該場地勘察單位為山東省深基礎(chǔ)工程勘察院，場地地層主要以雜填土?淤泥?粉土?粉質(zhì)粘土?卵石?粉質(zhì)粘土混碎石及全-中風(fēng)化輝長巖為主，上部為河流沖擊和湖泊沉積，下部為山前沖洪積，下伏基巖為燕山晚期侵入輝長巖。各層如下：
①層雜填土：雜色，松散，稍濕-濕；主要又粘性土混碎磚塊?碎礫石組成。場區(qū)普遍分布，厚度：1.60-2.50m，平均1.9m。
②層淤泥：灰黑色，流塑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，富含有機(jī)質(zhì)，有腥臭味，見貝殼碎片。場區(qū)普遍分布，厚度：0.50-3.40m，平均1.06m。
③層粉質(zhì)粘土：灰黑色，可塑，富含有機(jī)質(zhì)，有腥臭味，見貝殼碎片。場區(qū)普遍分布，厚度0.60-1.70m，平均1.04m。
③-1層粉土：黃褐色，濕，稍密；厚度：0.80m。
④層粉土：黃褐色，很濕，稍密；厚度：0.60-2.00m。平均1.16m。
⑤層粉質(zhì)粘土：灰黑色，可塑，富含有機(jī)質(zhì)，有腥臭味，見貝殼碎片。場區(qū)普遍分布，厚度0.30-1.80m，平均1.03m。
⑥層粉土夾粉質(zhì)粘土：灰褐色，可塑，夾薄層粉土。場區(qū)普遍分布，厚度：0.80-2.90m，平均1.62m。
⑦層粉土：黃褐色，濕，稍密；場區(qū)普遍分布，厚度0.60-3.50m，平均1.48m。
⑦-1層粉質(zhì)粘土：灰褐色，可塑，厚度：0.60m。
⑧層粉質(zhì)粘土：灰黑色-灰綠色，可塑-硬塑，底部混少量姜石。場區(qū)普遍分布，厚度：1.70-4.00m，平均2.46m。
⑨層粉土：灰綠色，濕，稍密；厚度：0.50-1.10m，平均0.78m。
⑩層粉質(zhì)粘土：灰綠色，可塑-硬塑，干強(qiáng)度高，含約10-20%的姜石，粒徑0.2-3.0cm。場區(qū)普遍分布，厚度：1.80-4.40m，平均3.14m。
⑩-1層姜石：黃綠色，中密，很濕，含量70-80%，粒徑0.5-4.0cm，*大8cm。厚度：0.60-2.00m，平均1.16m。
?層粉質(zhì)粘土：褐黃色，可塑-硬塑，混少量小姜石。場區(qū)普遍分布，厚度4.2-7.00m，平均5.63m。
?層卵石：青灰色，中密，卵石成分灰質(zhì)巖，粒徑0.2-2.0cm，呈亞圓狀，含量50-70%，粒間充填礫石，鈣質(zhì)膠結(jié)。厚度：0.40-2.20m，平均1.51m。
?-1層粉質(zhì)粘土混碎石：褐黃色，硬塑，礫石成分灰質(zhì)巖，粒徑0.2-4cm，含量10-20%，鐵錳質(zhì)侵染。厚度：0.90m。
?層粉質(zhì)粘土混碎石：褐黃色，硬塑，礫石成分灰質(zhì)巖，粒徑0.2-5cm，含量10-20%，鐵錳質(zhì)侵染。厚度：0.60-5.20m，平均2.65m。
?層卵石：青灰色，中密，卵石成分灰質(zhì)巖，粒徑0.2-3.0cm，呈亞圓狀，含量50-70%，粒間充填礫石，鈣質(zhì)膠結(jié)。場區(qū)普遍分布，厚度：0.10-1.80m，平均0.87m??
?-1層粉質(zhì)粘土混碎石：褐黃色，硬塑，礫石成分灰質(zhì)巖，粒徑0.2-3cm，含量10-20%，鐵錳質(zhì)侵染。厚度：1.30m。
?層全風(fēng)化輝長巖：灰綠色，硬塑；原巖結(jié)構(gòu)，構(gòu)造不清，礦物成分已風(fēng)化成土狀?砂狀，局部碎塊狀。場區(qū)普遍分布，厚度：1.60-4.70m，平均3.40m。
?層強(qiáng)風(fēng)化輝長巖：灰綠色；中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為輝石?斜長石及角閃石，為硬質(zhì)巖，場區(qū)普遍分布，厚度：1.40-11.40m，平均6.84m。
層中風(fēng)化輝長巖：灰綠色；細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為輝石?斜長石及角閃石，為硬質(zhì)巖，該層未穿透。
本區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水及基巖風(fēng)化裂隙水，該處地下水埋深約1.8m。
3 基坑設(shè)計(jì)方案
（1）基坑南側(cè)為原有支護(hù)樁支護(hù)。
（2）東北側(cè)施工微型鋼管樁，樁徑220mm，合計(jì)37棵，樁長分別為18棵12m，10棵9m，9棵6m，間距500mm，復(fù)合水泥注漿。冠梁截面高300mm，寬500mm，支護(hù)樁鋼管進(jìn)入冠梁深度不少于250mm。
（3）工程樁及支護(hù)樁：工程樁為12棵，支護(hù)樁1棵，樁徑800mm，配筋12Φ16（三級鋼），長12.6m，預(yù)留筋600mm，加強(qiáng)筋Φ12@2000，環(huán)筋φ8@200，混凝土為C⒊0.
（4）東北及東側(cè)由于相對較淺，故采用自然放坡，只做帷幕用于截水。
（5）止水帷幕采用高壓旋噴樁，封閉除南側(cè)以外的部分，樁徑600mm，樁間距0.4m，樁頂標(biāo)高為-1.5m，旋噴樁采用雙重管法，每延米噴射水泥量不少于200Kg，水泥漿的水灰比為0.8-1.0（具體根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)調(diào)整），水泥采用32.5復(fù)合水泥。
（6）降水設(shè)計(jì)
在基坑內(nèi)開挖較深的部分布置1個(gè)降水井，用以疏干地下水。開挖后在基坑深處設(shè)置集水坑，用以排水施工。降水井，外徑600mm，內(nèi)徑500mm，井深15m。
4 微型鋼管樁施工方法
采用DPP-3B-100汽車鉆機(jī)成孔，采用魚尾合金鉆頭正循環(huán)**鉆進(jìn)，施工工藝為注水泥漿。
4.1 測量放線
據(jù)甲方提供的基準(zhǔn)點(diǎn)和高程點(diǎn)，利用全站儀測放所有樁位，并用水準(zhǔn)儀測定所有標(biāo)高，驗(yàn)收后，正式施工。
4.2 鉆機(jī)就位
鉆機(jī)就位時(shí)，鉆頭尖對準(zhǔn)樁位，對位誤差≤2.0cm通過調(diào)整液壓支腿調(diào)整鉆機(jī)平整穩(wěn)定。保證主動鉆桿垂直地面，既主動鉆桿垂直度偏差<15%L。
4.3 鉆孔孔徑控制
微型樁是先成孔再在孔內(nèi)成樁，成孔孔徑的大小直接關(guān)系到成樁的直徑。為避免施鉆過程引起的動應(yīng)力影響相鄰孔壁的穩(wěn)定，施工時(shí)采用跳孔分批實(shí)施的方案。鉆孔過程中針對不同地層的穩(wěn)定情況，主要采用調(diào)整鉆進(jìn)速度、泥漿比重控制、復(fù)核鉆頭直徑等鉆進(jìn)工藝來保證成孔孔徑滿足設(shè)計(jì)要求。
4.4 樁長控制
設(shè)計(jì)微型樁作為一個(gè)復(fù)合受力結(jié)構(gòu)，需要承受抗拉，抗壓，抗剪等應(yīng)力，樁長穿過軟弱面深入下部穩(wěn)定地層，如樁長不足將達(dá)不到預(yù)期的效果。為控制鉆進(jìn)深度，鉆機(jī)就位后及時(shí)復(fù)核鉆具的總長度并作好記錄，以便在成孔后根據(jù)鉆桿在鉆機(jī)上的機(jī)上余尺來校驗(yàn)成孔達(dá)到的深度。如孔壁穩(wěn)定情況較差，提鉆過程中碰撞了孔壁，將發(fā)生塌孔現(xiàn)象，并在孔底形成沉渣，則在下鋼管前應(yīng)對鉆孔進(jìn)行清孔，以保證樁長。
4.5 成樁質(zhì)量的保證
為確保成樁質(zhì)量，除嚴(yán)格檢查進(jìn)場原材料的質(zhì)量外，應(yīng)控制孔內(nèi)注漿的工藝。為了保證注漿質(zhì)量，等待高噴施工完畢后再進(jìn)行注漿，采用純水泥漿，水灰比0.8：1.1。微型樁注漿采用孔底返漿法，每孔的注漿過程應(yīng)連續(xù)一次完成。將注漿管鋼管下放至孔底，在孔底進(jìn)行注漿排水灌注，一般注漿壓力不低于0.6-0.8MPa并應(yīng)控制漿液的水灰比，以保證注漿飽滿，密實(shí)。為防止發(fā)生斷樁，夾泥，堵管等現(xiàn)象，要控制好灌注工藝及操作，有序的拔管和連續(xù)注漿是保證成樁質(zhì)量的關(guān)鍵，灌漿速度應(yīng)適宜，速度太快孔內(nèi)水及灰漿不易排出，形成斷樁；提拔注漿管時(shí)速度和力度均應(yīng)適中，如注漿速度過快，提升幅度過大，水泥砂漿直接沖刷孔壁，形成孔壁土體塌落，導(dǎo)致樁身夾泥，這種現(xiàn)象在砂質(zhì)地層尤其容易發(fā)生。經(jīng)過兩個(gè)孔的實(shí)驗(yàn)，效果不好如圖1，水泥漿上返包漿不飽滿，不充盈；此時(shí)工地現(xiàn)場將立即啟動QC小組研究制定對策。
圖1 水泥漿不飽滿
4.6 技術(shù)措施
4.6.1 鋼管制作
鋼管使用直徑?168*6的焊管，鋼管之間的聯(lián)接采用焊條焊接如圖2，達(dá)到規(guī)范要求。鋼管上端焊接法蘭盤，便于連接送漿管如圖3。上法蘭盤上焊接短管連接球閥，球閥上再連接短管及彎頭短管如圖4，便于連接藍(lán)水帶排漿。送漿管長度接近鋼管樁長度，用白塑料管連接到法蘭盤鐵管上。
圖2 鋼管焊接
圖3 法蘭焊接
圖4 上法蘭盤焊接
圖5 吊放鋼管
4.6.2 鋼管安裝
當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，清孔，提鉆，鉆機(jī)移位，用吊車吊放鋼管如圖5。鋼管下放必須居中，鋼管通長，孔口按照設(shè)計(jì)標(biāo)高安放，并固定。鋼管入孔時(shí)按2m左右間隔在鋼管外焊耳環(huán)定位器，保證鋼管位于孔中央。固定鋼管，露出墊層25cm如圖6。
圖6 鋼管固定
圖7 送漿管送入鋼管內(nèi)
4.6.3 注漿
上法蘭盤上焊接短管連接球閥，球閥上再連接短管及彎頭短管，便于連接藍(lán)水帶排漿。送漿管長度接近鋼管樁長度，用白塑料管連接到法蘭盤鐵管上。注漿前應(yīng)先把送漿管送入鋼管內(nèi)如圖7，用螺栓把上法蘭和鋼管法蘭加膠墊連接，密封堵住如圖8。球閥打開，開動往復(fù)式注漿泵，水泥漿從鋼管底端向四周注漿，水泥漿從球閥及鋼管壁出漿如圖9，待鋼管內(nèi)的泥漿和水泥漿混合液通過球閥排出，有新鮮水泥漿流出時(shí)關(guān)閉球閥。水泥漿在壓力的作用下從鋼管外圍大量出漿，把泥漿頂出。注漿終止標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)孔口鋼管周邊有溢出新鮮水泥漿漿液時(shí)，停止注漿如圖10。若漿體硬化不能充滿孔中時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿。孔口部分回填石子至地面平以提高水泥漿的強(qiáng)度。（根據(jù)現(xiàn)場條件試驗(yàn)確定）持壓，已達(dá)到漿液對周圍土壤縫隙的充分滲透。卸下螺栓拔出送漿管，用水泥漿灌滿送漿管處的空缺部分如圖11。
圖8 法蘭連接
圖9 球閥排泥漿
圖10 新鮮水泥漿排出
圖11 補(bǔ)漿
5 取得的效果
通過改進(jìn)球閥在注漿過程中起到排空鋼管內(nèi)泥漿，使水泥漿在壓力作用下充滿鋼管，關(guān)閉球閥后，在壓力作用下水泥漿通過管底向四周土壤縫隙進(jìn)行充分滲透，返漿飽滿如圖12。微型鋼管樁施工后冠梁澆筑，經(jīng)過開挖，鋼管樁的效果良如圖13好通過驗(yàn)收。車庫坡道順利開挖。
圖12 水泥漿飽滿
圖13 開挖后的效果
6 結(jié)語
通過山大二院外科病房樓基坑支護(hù)工程的施工，及時(shí)啟用QC小組，找出原因，研究制定對策，采用技術(shù)革新，因地制宜，達(dá)到優(yōu)良施工的目的。