工字钢加搅拌桩在限高区域工程中的应用

2011-05-12□文/郭娟魏伟

天津建设科技 2011年3期

关键词：搅拌机工字钢围护结构

□文/郭娟魏伟

□魏伟/天津第三市政公路工程有限公司二分公司。

工字钢加搅拌桩在限高区域工程中的应用

□文/郭娟魏伟

文章介绍了在津滨高速改扩建工程中仓库区地道泵站采用工字钢桩加搅拌桩相结合的围护结构，在施工中取得了良好的工程效果。

基坑；工字钢桩；搅拌桩

1 工程概况

1.1 基本情况

仓库区地道泵站工程是津滨高速公路改扩建工程1标雨水工程及仓库区地道改造工程的配套工程。泵站位于津滨高速公路以南、现状仓库区地道以西，用于将1标段区域内雨水、地道雨水和地道地下水提升后排入西河，占地面积2652m2，主泵房面积为933m2。其中雨水泵房设计规模5.0m3/s，收水范围为津滨高速公路K1+120～K3+600段路面雨水；地道雨水泵房设计规模为0.15m3/s，收水范围为现状仓库区地道范围内雨水；地道地下水泵房设计规模为0.04m3/s，收水范围是现状仓库区地道范围内地下水。本工程基坑槽底标高为-6m，现状地面标高为3.5m，基坑开挖深度为9.5m。

1.2 现场施工条件

施工区域位于现状新兴村仓库区地道以西20m，新建津滨高速公路南侧19m，泵站周围无任何建筑物。但是施工区域正好位于天津国际机场导航台附近，在天津国际机场限制施工高度区域，此施工区域的施工机械高度为大沽水平15m，而此区域的现状地面标高为3.5m，所以施工机械的施工高度只有11.5m，按正常工艺进行施工，无法满足深基坑施工所需要的大型吊车和打桩机等机械的使用要求。

2 围护结构设计

根据基坑开挖深度及所在区域地质情况分析，若按正常工艺进行施工，围护结构桩的总长度将达到17 m，支撑体系需要2层，所需施工机械的高度将达到20 m左右，而现状地面标高为3.5m，施工期间机械的总高度将达到23.5m，远高于机场限制的高度。根据此情况，采用了先进行一步土开挖后再进行围护结构施工的方法进行施工。首先在现状地面采用放坡开挖法先向下开挖3.5m，开挖后基坑内标高为0.0m，以此标高为工程施工的基准面，基准面以下基坑的开挖深度为6 m，同时在基坑四周分别进行土体卸载施工，卸载宽度为6～8m，一方面减少土压力对基准面以下基坑围护结构的侧压力影响，另一方面作为基坑施工用的便道。

由于基准面标高为0.0m，基准面以下的基坑开挖深度只有6m，所以基坑围护结构深度可以减少为12 m，打桩机高度只有15m，由基准面算起正好满足机场限制高度大沽水平15m的要求。

因此围护结构采用12m长φ360mm工字钢一丁一顺密排打桩，加14m长φ700mm@450mm双排水泥搅拌桩相结合的围护结构进行施工，支撑体系设置为一层，其中工字钢桩桩底标高为-12m，水泥搅拌桩桩底标高为-14m。见图1。

3 围护结构施工

3.1 工字钢桩施工措施

1）桩沟开挖

采用φ360mm工字钢作为基坑围护受力结构，在打桩之前，先根据测量施放出的桩位线开挖出打桩用的沟槽，此沟槽开挖误差≯10cm，工字钢桩在此施工区域内打桩，保证桩位的准确性。

2）打工字钢桩

由于工字钢桩桩长为12m，所以定桩位后，采用挖掘机式打桩机依打桩布置图打入工字钢桩，应严密控制工字钢桩打入的垂直度，采用垂直交叉2台经纬仪同时控制，尽量保证工字钢桩的垂直度。

3.2 水泥搅拌桩止水帷幕施工

1）施工技术参数设定

水泥品种为P.O42.5#普通硅酸盐水泥，水泥搅拌桩的水泥掺入量为18%。现场搅拌水泥浆，水灰比一般控制在0.5～0.6，密度1.7-1.9kg/m3。标准罐投料量400kg水泥＋240kg水。充分保证水泥掺入比为18%，施工中以水泥掺入比作为主要控制指标。搅拌次数4次，浆液拌制时间＞3min，倾斜度偏差≤0.5%。

2）水泥土搅拌桩的施工

结合现场的工程地质及水文地质条件，采用浆液型搅拌机进行搅拌桩施工。水泥土搅拌桩的施工关键是保证水泥和土体搅拌均匀并且确保与邻桩搭接长度、桩体垂直度，以确保墙体的强度及抗渗性能。搅拌桩在工字钢桩施工后进行施工并采用连续搭接的施工方法。

（1）平整场地。清除障碍后进行桩机定位。利用深层搅拌桩机自身的桩架到达指定桩位并由设备的定位测锤校正机械的倾角和定位角。当地面起伏不平时填实垫平，使机座保持水平，局部宽度不足时垫枕木或填土加宽。

（2）制备水泥浆。按设计配合比制备水泥浆，水灰比控制在0.5～0.6，水泥掺入比根据试桩数据确定为18%。在灰浆搅拌机与集料斗之间设一道过滤网，对水泥浆液进行过滤，以防堵钻影响喷浆。水泥浆液随搅拌随用，为防止水泥浆发生离析，在灰浆搅拌机中不断搅动，压浆前缓慢倒入集料斗中。因设备故障或因停水停电造成停工时，在气温10℃以下超过3h，气温10℃以上超过2h或浆体温度超过40℃时，即做废浆处理，以保证成桩质量。

（3）搅拌机就位对中后，启动搅拌机，把钻头沿着导向架边旋转边沉入土中，控制好下沉速度，使土体充分破碎。预搅下沉时一般带少量浆液以加快下沉速度，减少搅拌阻力。第一次喷浆搅拌深层搅拌机开始下沉时，开启灰浆泵（出口压力保持在0.4～0.6MPa）将水泥浆液注入土中，边喷浆边旋转搅拌，同时严格按照设定的速度升降搅拌头，直至桩底。搅拌头的提升速度为0.7～0.8m/min，灰浆泵出口压力为1.2MPa。

（4）重复上下搅拌一次。为使软土和水泥浆搅拌均匀，两次将搅拌机旋转、下沉，直至设计加固深度后再将搅拌头提出地面。钻头下沉到设计深度后，提升15～20cm，开启注浆泵，把水泥浆压入土中，边喷浆边提升钻头，压浆过程中持续供浆，压浆速度与钻头的提升速度相匹配并随地层情况适当调整，以保证成桩质量和止水效果。当搅拌头端部接近桩顶0.5m位置时，放慢提升速度，以保证搅拌均匀和桩头质量。

（5）清洗。向集料斗注入适量清水，开启灰浆泵，清洗管道中残余浆液并将粘附在搅拌头上的软土清除干净。

（6）移位。重复上述步骤，进行下一排桩的施工。

（7）相邻桩体的施工间隔不超过12h，每一施工段连续作业，如间歇时间太长，搭接质量无保证时，采取局部补桩或注浆措施进行处理。

（8）质量检查。桩位偏差20mm，桩径偏差10mm，桩身倾斜度＜0.5%，水泥用量＞112kg/m，水灰比控制在0.5～0.6。