论工程基坑支护钢花管的施工及使用优点

1 钢花管支护施工方法

钢花管支护施工方法是由土钉改进而来, 结合并发展了锚杆的注浆优点的一种施工方法, 施工工艺流程如下:钢花管制作好之后, 开挖基坑土层, 打入钢花管, 往管内低压慢速注浆, 然后封浆。检查管内的浆量, 如果空隙较大则需重新灌浆。待管内的水泥浆饱满后用同样的方法重复其他钢花管的灌浆、封浆过程, 直至底层钢花管全部完成。再进行边坡护壁的施工, 此时即完成基坑支护的工程。

2 钢花管支护的工作原理

(1) 钢花管结合了土钉并发展了锚杆的注浆优点, 一方面钢花管的设计入土深度要穿越土体的最危险滑移面, 对土体起抗剪支承的作用, 另一方面注浆对土体改良作用, 这是影响钢花管工程质量的两个相辅相成的方面。打入钢花管本身对土体有锚固作用是第一次固定作用, 钢花管的抗拔力无需达到锚杆一样的承载力, 同时钢花管体又是注浆的通道, 钢花管的长度是注浆达到的深度, 是改良土体的范围, 注浆填注了土体中的空隙, 在土体中形成树状或云状的骨架结构, 加强了土体的整体性和坝体稳定状态, 同时提高了对钢花管的握裹作用, 达到固定土壁的目的。

(2) 由此可知, 钢花管对边坡土体的稳固有三个作用。

(1) 钢花管本身提高了土体的抗滑移力。

(2) 高压注浆改善了边坡土体性质, 使土体的内摩擦角φ值变大, 而且提高了土体内的内聚力C值。磨擦φ值与内聚力C值的增大, 根据公式可知, 土体内的主动压力变小, 增加了土体的稳固性。

无粘性土:Pa=γHtg2 (45°-φ/2)

粘性土:Pa=γHtg2 (45°-φ/2) -2C tg (45°-φ/2)

(3) 注浆后土体对钢花管的握裹力加大, 当边坡土体表面挂钢筋网喷浆后钢花管就起到锚杆的作用。

3 钢花管支护的适用范围

(1) 对内, 钢花管施工设备简单, 占地较小。对外, 钢花管长度即是施工影响范围, 打入土体的钢花管在注浆前起抗土体滑移剪力作用, 对于浅基坑而言, 最危险滑移面距离土坡面较近, 钢花管长度可根据实际需要作调整, 自由度较大, 因此对于市区内建筑物稠密, 地下管线、障碍物情况复杂无法进行锚杆施工的场地, 钢花管施工方法是较好的选择。

(2) 钢花管方法施工可以满足由自然放坡坡度到垂直土壁, 由于注浆提高了土体的整体性, 对于小范围的倒角放坡仍然可以做到。

(3) 回填土、粉质粘土、砂质土、淤泥层较厚的地质条件, 地下水流动性不大的土层, 如采用锚杆施工方法, 由于土质本身粘聚力小, 钻孔时间较长, 成孔困难, 容易造成土体的滑移, 从而破坏了土体原有的整体性。在这种土质中注浆后, 提高了土体的粘聚力, 加强了土体的整体性, 会有明显的效果。

(4) 钢花管一般只打入到强风化岩层, 不会进入中风化岩层, 注浆过程中对施工工人的经验要求较高, 比较适用于浅基坑, 对深基坑应谨慎使用。

4 钢花管支护的使用优点

目前, 锚杆施工是最常用的基坑支护方法。在施工设备方面, 钢花管主要用气锤打入土体, 而锚杆用钻机 (一般是?110地质钻机) 成孔, 对于无法成孔的土层要用套管;在材料种类方面, 两者相差不大;在使用量上锚杆要深入到中风化岩层, 而钢花管则只需到强风化层;在水泥用量方面锚杆只需注满锚杆孔, 而钢花管要求注入土体中, 而且水泥用量与施工质量成正比;在施工程序方面, 锚杆施工钻孔径一般是?110, 成孔后要有清孔工序, 需使用水辅佐施工, 产生大量的泥浆, 致使施工环境低劣, 不易清理, 而气锤打入钢花管则一次完成, 施工环境较优。

因此, 经过综合比较, 成本方面主要是机械费, 钢花管较锚杆低。施工速度方面, 锚杆施工会因钻孔速度慢而较钢花管慢。文明施工费投入钢花管较锚杆少。在同等的质量要求下, 使用钢花管的基坑边坡由于土体性质得到改良, 起坡角度一般在60°以上, 甚至达到90°, 减少了施工占用面积和土方开挖量, 从而降低了工程成本。

5 钢花管支护的施工要点

(1) 采用直径为θ48×3钢管, 头部做成密封尖状, 防止在管体打入土体过程中有泥土进入管内堵塞出浆孔。在管体中开θ16圆孔, 在孔口处用45×2等边角铁45°焊成倒刺状盖住管孔 (见钢花管大样图) , 并用低强度的材料封闭圆孔, 防止在打入钢花管过程中泥土堵塞管孔, 又改善了钢花管与土体的结合情况。在钢管口处设置卡位, 便于在注浆完成后堵塞管口。

(2) 钢花管的长度主要根据地质情况确定长度, 与土钉的作用相同, 一般钢花管长度在6～12米, 要保证穿过土体的最危险滑移面, 不宜过长, 否则, 会造成施工困难。

(3) 根据实际的地质含水量控制水灰比, 一般不宜低于0.5。

(4) 钢花管打入时要顺管轴向, 一次性连续打入, 减少偏差。

(5) 注浆时, 压力不要过高, 为了水泥浆能充分进入土体中, 可控制在0.3 M P a～0.8MPa, 注浆速度要控制好, 每条管注浆时间为15～25分钟, 不宜少于10分钟, 注入量不定, 最小用量不宜少于半包水泥/米钢花管, 注入过程要仔细观察土体变化, 直至土壁产生可见的变形。

(6) 停止注浆前要做好封闭管口的准备工作, 采用有足够强度的材料, 在注浆管脱离管口时同时用绳子将管口绑紧, 保证管内浆的压力使水泥浆保持在土体中扩散, 防止浆的回流使注浆失效。为保证注浆效果, 在第一次注浆后两至三天复查钢花管内浆情况, 如果空隙较大, 要进行二次注浆。

(7) 在完成本层工作面的钢花管施工后, 根据实际基坑支护要求绑扎钢筋网, 再按比例用碎石拌水泥, 高压喷在基坑边坡上, 以达到支护要求。有特定要求的, 并可在每排钢花管上加设槽钢, 利用钢管口卡位收紧螺母, 增加边坡的稳定性能。

6 结语

综上所述, 钢花管支护施工方法采用了对土体加压注浆的办法, 由改良土体性质着手, 从根本上降低土体主动压力, 施工工艺、设备简单, 速度快, 施工场地影响范围小, 特别是适用锚杆无法进行施工的场地, 造价低, 对软弱土层有较好的加固效果, 是一种值得广泛推广的浅基坑支护施工方法。

摘要：目前我国城市基本以开发大型住宅小区的商品房为主, 而受城市的地价不断上扬和旧城区改造、住宅小区远离市中心及拥有私家车的业主逐步增多等因素影响, 建设单位从项目规划和开发成本及经济效益等方面考虑, 多数项目规划设计有地下室, 平时作为停车场使用, 战时作为人防用途。钢花管支护具有施工灵活方便、占用的场地小, 适用于比较复杂的地质条件, 因此有较多的工程采用这种施工方法。

关键词：基坑,钢花管支护,施工