某高层地下车库深层搅拌桩基坑围护实例

■ 杨 娴 Yang Xian

0 工程概况

本工程场地位于上海市宝山区军工路、逸仙路，分为地上和地下两部分，地上由3组11～20层高层住宅单元组成，地下室分东西两部分。本工程基础形式为桩基加大底板，基坑开挖深度4.45m、2.45m。基坑围护结构方案根据不同的开挖深度及周边条件，采用重力式挡墙（深层搅拌桩）；基坑内局部采用压密注浆加固，800×800梅花形布置(图 1)。

本基坑标高采用绝对标高，周边地面绝对标高为4.000。根据上海市工程建设规范《基坑工程设计规程》，本基坑开挖深度＜7m，且周围环境无特别要求，故属于三级基坑。

1 基坑设计

1.1 工程地质情况

通过实地勘察，本工程①拟建场地空旷，地貌类型属滨海平原，场地内地势平坦；②其浅层地下水属潜水类型，勘探期间实测地下水静止水位埋深0.30～1.50m之间，设计地下水平均埋深可取0.7m。场地的工程地质条件及基坑围护设计参数见表1。

1.2 设计方案

根据本工程实际地质情况，基坑围护决定采用深层搅拌桩，基坑周边均需卸土1.43m，护坡根据基坑距离建筑控制线的远近，选择一次放坡、二次放坡，基坑边设置水泥搅拌桩加固，坑内集水井等局部落深区采用宽度不等的双轴水泥搅拌桩?700@500加固，坑内采用压密注浆加固。双轴水泥搅拌桩除单排相互搭接250外，其余相互搭接200；采用P32.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.5，水泥掺入量13%。一般考虑地面超载为20kPa。

根据《建筑基坑工程技术规范》,水泥土搅拌桩基坑围护的设计经抗倾覆、抗滑移、整体稳定、坑底隆起安全计算，均在安全系数范围内，均满足规范要求。

表1 地层设计参数表

2 深层搅拌桩施工

2.1 工艺流程

深层搅拌桩采用二次喷浆、三次搅拌的施工工艺，工艺流程为:定位放线、开挖基槽 → 桩机就位 → 配制水泥浆 →下沉切土到设计桩底 → 提升喷浆搅拌到桩顶 → 重复搅拌到桩底 → 提升喷浆搅拌到桩顶 → 成桩结束 → 压顶施工。

2.2 施工方法

2.2.1 开挖样槽

按搅拌桩桩位平面布置，挖深约1m，比搅拌桩设计宽度宽30cm的沟槽。

2.2.2 钻机就位

搅拌桩机机座必须平整稳固，保持井架垂直度，使动力头（或转盘）中心、搅拌头、桩位中心三点在同一铅垂线上。

2.2.3 预搅下沉

起动冷却泵，待循环正常后再起动动力头电机，放松钢丝绳，使搅拌机沿导向架通过钻具自重缓慢平稳地边搅动边下沉。密切观察动力头电机仪表，其工作电流不得大于额定电流，以防跳闸或烧坏电机。如下沉速度过慢，可通过输浆系统补给清水（或浆液）以润滑钻头，加快下沉，但工作电流须严格控制在额定电流范围内。严格控制桩底标高，搅拌头必须下沉到设计深度，可在机上标明深度位置，以便掌握深度。

2.2.4 灰浆制配

深层搅拌下沉到一定深度时，即开始按设计配合比拌制水泥浆，操作步骤是：①先向拌合机中注入清水，启动搅拌机，边搅拌边加入水泥，并记录掺入量；②灰浆制成后，为防止离析，灰浆搅拌机不停地搅拌，于注浆前将浆液经过筛网倒入集料斗中。

2.2.5 注浆

当搅拌机下沉到设计深度后，将搅拌头提离孔底5～10cm，在孔底坐浆30s，并且边喷边旋转，然后开始边喷浆边提升放置，使水泥浆和土体充分拌和均匀。

搅拌头的提升速度必须严格控制，注浆到设计加固的顶面高度时，要求集料斗中灰浆正好排空。

2.2.6 重复下沉搅拌、提升搅拌

为使土体和水泥浆充分拌合，须进行第二次下沉，提升搅拌，以保证加固均匀。

2.2.7 清洗

灰浆注浆完毕应向集料斗中注入适量清水，泵送清水清洗全部管道中的残留浆液，以防发生堵塞，搅拌头上土体清除干净，检查磨损度，当搅拌头直径小于69cm，应及时更换或修正。

2.2.8 移位

成桩完毕，移位到下一个桩位中心。移位时须将搅拌头提离地面1m，重复1～8步骤，进行下一根桩的施工。

2.3 施工技术质量控制关键点

⑴桩机定位，道木要平稳。平衡道木以及桩机位置，应参照目测以及钻杆与附近建筑物的相对位置的方法，使机架的垂直度控制在1%以内，横纵向机械移位道木高差≤10cm，到位后经平整，钻机方可开钻。桩位布置的偏差不得＞50mm。

⑵桩位用钢筋定位，平面位置偏差＜5cm，垂直度偏差不宜＞0.5%。

⑶严格计量工作，实行挂牌施工制度，根据设计掺量13%计算每根桩水泥用量，施工时应严格按计算用量下料，误差控制在3%以内，同一根桩内不得使用不同品种水泥。

⑷严格控制水灰比。根据搅拌桩筒尺寸计算容积，计算每次拌和的用水量及用灰量，水灰比应控制在0.50。

⑸保证水泥浆液质量，选用合格原材料，不得使用受潮、结块的水泥。灰浆搅拌时间不应少于2min，保证搅拌均匀，避免灰浆离析。

⑹搅拌桩严格控制下沉和提升搅拌速度，预搅下沉速度应控制在0.8m/min，提升搅拌速度控制在0.5m/min。

⑺成桩喷浆提升中严禁断浆。如意外断浆必须重新下钻至停浆面以下0.5m处重新成桩施工。若停机超过3h，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路清洗。

⑻经常性、制度性检查钻头磨损情况，及时修补钻头，使其保持单钻头直径为φ700±20。

⑼相邻桩的施工时间不应超过8～10h，如果超过24h，桩体喷浆时要适当多喷水泥浆（提高30%），以保证桩体强度，相连桩施工间隔超过48h的，应在接头处补1根桩。

3 开挖与降水

本项目在围护桩和工程桩施工结束后，待搅拌桩强度达到1.0MPa，龄期达到28d，且降水深度达到要求后方可开挖，开挖前应进行预降水。降水开始前，需对基坑内外水位进行全面监测，以确保降水效果。

本项目降水采用轻型井点降水，基坑挖土应遵循分区、分层、分块、对称盆式的原则开挖，基坑内严禁相邻多区域大面积同时开挖，每区开挖至基底标高后及时浇筑混凝土垫层及基础底板，以减少基坑大面积暴露时间，控制基坑的回弹隆起。开挖过程中发现围护体接缝处渗水应及时采取封堵措施。

4 基坑施工监测

为了确保基坑安全，要求随时掌握开挖及支护施工整个过程中边坡的动态变化，必须在支护施工过程中实施信息法施工，并把获得的信息通过修改设计反馈到施工工作中去，以指导施工。

4.1 监测内容

监测内容包括：围护桩顶及临近建筑物、管线的水平垂直位移；围护桩体的侧移（测斜）；坑内外的水位监测。

4.2 观测及报警要求

⑴在围护结构施工前，须测得初读数。

⑵在基坑降水及开挖期间，须做到一日一测。

⑶报警界限：水平、垂直位移大于3mm/d或累计大于30mm，坑外地下水位下降达500mm。

本项目全程经具有相关资质的单位监测，数据均在合理范围内，未出现报警警示情况。

5 结论与分析

通过科学选型、设计，严谨规范施工，全程严密监测，保质保量地完成了本基坑围护工程，成功通过了相关单位的验收，证明一个基坑工程的成功，是与选型、设计、施工、监测密不可分的。此外在基坑围护中，运用深层搅拌桩还需要注意以下方面：

⑴深层搅拌桩造价低，同时可用于止水，但是深层搅拌桩只适用于处理淤泥、淤泥质土，地基承载力≤120kPa的黏性土和粉性土等地基。

⑵本工程基坑深度较浅，单纯的深层搅拌桩不适合深基坑。如果运用于较深基坑围护，可采取土钉墙或逆作拱墙等更为合适的支护方式。