搅拌桩与钻孔灌注桩组合的基坑围护施工方案应用研究

胡 凯，王 瑾



搅拌桩与钻孔灌注桩组合的基坑围护施工方案应用研究

胡 凯，王 瑾

（长江工程职业技术学院 土木工程系，湖北 武汉430212）

由于该住宅项目的基坑深度较大，场地较为狭小，与周边环境、管线的关系复杂，导致施工难度增大。施工时在结合自身工程实际的情况下，探索搅拌桩与钻孔灌注桩组合的基坑围护施工方案，能够较好满足要求。

搅拌桩；钻孔灌注桩；基坑围护

随着科学技术的迅猛发展，在建筑领域也发生着翻天覆地的变化，越来越多的高层建筑拔地而起。基础是高层建筑的重要组成部分，基础在施工之前要进行基坑开挖，基坑在开挖工程当中支护得当能够避免建筑事故发生。本项目采用的双轴搅拌桩与钻孔灌注桩组合的基坑围护施工方法，具有很多优点，不仅安全性好，也节省了工期和造价。

目前国内外对基坑围护结构设计探讨比较多，单方面的方法比较多，多种组合基坑围护结构的文献相对较少。搅拌桩与钻孔灌注桩组合的基坑围护施工方法是一种优化组合的方法。相关文献中，孙强[1]研究了根据某复杂地形特征采用锚杆支护的技术，章兆熊[2]等研究了深度超过50 m 的超深三轴水泥土搅拌桩技术，陈瑁[3]研究了“搅拌桩+钻孔桩+型钢内支撑组合支护在狭小场地深基坑中的应用”，李俊[4]探讨了深基坑支护与降水施工综合技术在狭小场地内的应用，钟文杰[5]研究了“支护桩+内支撑+锚索+搅拌桩支护体系在深基坑工程中的应用”。对于这些施工方法的研究主要应用于特定施工环境，有许多方面还处于探索阶段。本项目结合自身工程情况，采取搅拌桩与钻孔灌注桩组合的基坑围护施工方法，使软土地基得到强化，地基的整体性、水稳定性、强度较好。

一、基坑支护设计概况

本工程基坑地下车库区域分南北两区，南区为地下一层，北区为地下两层，基坑开挖面积488 159m2，基坑周长930m，基坑安全等级为二级，基坑开挖深度约4.9-11.8m，正负零绝对标高4.500m（吴淞标高）。根据本工程基坑开挖深度、地层情况、红线情况、周边环境特点及要求等，南区地下一层区域基坑围护设计均采用二轴搅拌桩门框式（外侧二轴搅拌桩内插槽钢或钢管）重力坝形式进行支撑做为止水帷幕和挡土，坑边设置二轴搅拌桩暗墩。设计围护双轴搅拌桩2∅700@1 000。其中桩长4.5-14 m，水泥掺量15%。部分场地受限采用土工法，围护坑内设置角撑或斜抛撑形式。北区地下二层区域基坑围护设计采用外侧双轴搅拌桩+内侧钻孔灌注桩+内支撑形式进行支撑和挡土。

1.基坑与周边环境关系

拟建物距四周已有道路、住宅小区及加油站距离较近。其中，拟建物距南侧彭江路最近距离8m左右，北侧隔河道后为“和源福邸”、“明园森林都市”住宅小区（距离约20m左右，距河道约6m左右），东侧距离平型关路主干道约7m左右；西侧为业主售楼部。基坑与周边建筑物的位置关系较为复杂。

2.基坑周边管线情况

本工程南侧靠近彭江路处分布综合管线，北侧为河道，是基坑开挖环境保护重点内容。

二、地质条件与环境状况

1.气象水文条件

本工程地处上海，属北亚热带季风性气候，四季分明，日照充分，雨量充沛；气候温和湿润，春秋较短，冬夏较长；全年70%左右的雨量集中在5至9月的汛期。本场地内承压水对本工程无影响。

2.工程地质条件

本工程地质条件较为复杂，具体地质构造如表1所示。

表1 地质构造组成

三、应用案例

1.双轴搅拌桩施工方案

本工程φ700@1 000mm深层搅拌桩采用SJB-Ⅱ型、喷浆搅拌桩机施工，主要为围护止水及坑边加固。搅拌桩施工工艺主要施工参数：（1）桩径为700mm，误差不超过2cm2。（2）深层搅拌桩采用二轴搅拌机，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为13%，水泥浆水灰比取用0.50-0.60，并可根据现场的试验对水泥的实际情况加入一定比例的外加剂。（3）垂直度控制在≤1/150，用于地基加固时垂直度可取1/100。桩位偏差≤50mm，桩体搭接长度为200mm。（4）搅拌提升速度≤0.5m/min，钻头转速控制在30-40r/min。（5）材料必须满足设计及规范要求，经复试合格方能投入使用。（6）桩体养护期不小于28天，采用钻孔取芯的方法进行强度检测，水泥土体无侧限抗压强度不小于0.8Mpa。由于该搅拌桩为围护灌注桩施工前的土体加固，应该首先施工。搅拌桩桩体施工为两喷三搅工艺，即：搅拌下沉→喷浆提升→搅拌下沉→喷浆提升→搅拌下沉→搅拌提升→完成。施工过程中采用二喷三搅的施工工艺，以确保桩体泥土充分的搅拌。严格控制每台钻机的工作量，以24小时完成90m3工程量进行安排设备，以满足工艺和质量要求、施工进度要求。该桩强度检测采用钻孔取芯的方法进行强度检测。钻机位置确定后，应对准取芯位置安装并固定钻机，以保障钻机在工作时不产生位移。注意的是钻芯机就位后，在保证钻杆的旋转方向为顺时针时才可以安装钻头。

2.钻孔灌注桩施工方案

桩径为700、800、900。选用主要机械有：GPS-10型钻机、泥浆泵等。施工时，采用GPS-10型钻机原土造浆，正循环成孔。成孔过程中泥浆通过泥浆循环池、循环沟槽进行循环。桩径为700、800、900，桩长为10.3m的桩初灌量分别为5m3、6m3、8m3。钢筋笼现场制作，成孔后进行第一次清孔，立刻安放钢筋笼、砼导管，并进行第二次清孔，达到要求后进行混凝土浇灌。砼采用商品砼，由混凝土搅拌运输车直接灌入，导管起拔利用钻机。钻孔和砼浇灌中所排出的废泥浆输入泥浆贮存池由专用泥浆运输车外运。

钻孔灌注桩施工要注意的问题：（1）在钻孔过程中，钻机的主吊钩宜始终吊住钻具，不使钻具的全部重量由孔底承受，这样就可避免钻杆折断，又可保证钻孔质量。（2）为了确保桩体施工质量（避开邻桩初凝时间内不被扰动），施工顺序采用间隔式施工，防止相邻桩孔壁坍塌，所以实际施工时按桩号1#-3#-5#-7#-9#“跳跃式”方法进行。（3）钻孔中的钻进快与慢，泥浆护壁（泥浆厚度）要根据地层的变化而变化。对于砂性土应加大泥浆粘度。钻孔中泥浆密度控制：一般情况，在松散易塌地层中（如粉土、粉砂土层），泥浆密度控制在1.30左右，在粘性土层中（如粉质粘土），泥浆密度控制在1.25左右。输入泥浆密度≤1.2。（4）成孔过程中，泥浆循环沟应经常疏通，泥浆池应定期清理废浆及时外运。砼浇注前应使泥浆池留存足够的贮浆量，并能及时外运，以保证砼能连续浇灌并防止泥浆外溢。如图1所示。

图1 成孔横断面布置图

水泥土搅拌桩墙是采用深层搅拌方法对强度较低的土层进行加固所形成的块状或帷幕状挡土结构，是软土地区基坑支护的主要形式之一，但是水泥土搅拌桩强度低，受力性能一般，水泥土墙一般仅用于深度不超过6m的基坑。根据本工程所处的地质条件及基坑开挖深度，经过分析本工程岩土概况，结合基坑周边环境、基坑周边荷载、基坑开挖深度以及基坑安全等级、基坑位移对主体结构和周围环境的影响，由于本工程的软土深度达到10多米，显然本工程中单一使用水泥土搅拌桩墙不能满足需要，因此必须采取多种方案综合使用，取长补短来进行考虑。考虑到利用建筑场地条件，结合围护止水及坑边加固、部分放坡，改善支护后方土体工程特性并抵挡侧土压力，可以同时采用水泥土深层搅拌桩结合钻孔灌注桩形成的组合支护模式进行基坑支护。水泥土搅拌桩可以防渗止水，钻孔灌注桩主要用于挡土，两个组合使用相得益彰。但是在施工的时候，搅拌桩具有挤土效应，如果先施工灌注桩后施工搅拌桩垂直度不好保证，且成孔质量受到影响，故应先施工搅拌桩后施工钻孔桩。

3.坑内降水

拟建场地下部存在承压水层。针对这层对基坑抗突涌稳定性进行验算，根据资料，计算时承压水顶板埋深取25.0m，承压水初始水位埋深取3.0m，验算时安全系数取1.1。计算承压水的顶托力为：Fs·γw·H=1.1×10×（25.0-3.0）=242.0kPa。

基坑临界降压开挖标高为开挖深度为11.6m。本工程中基坑均未超过临界开挖深度，故此工程中可不考虑承压水的影响。

采用轻型井点排距一般约8.0-12.0m，同时综合该工程的基坑形状及土方开挖工况，轻型井点积水总管长度约为30m，轻型井点共计布置56组，北地块6组，南地块50组。为了保证疏干效果，采用管井降水方案，考虑到管井降水时的井损效应，疏干井考虑深入至开挖面以下6m左右，以确保疏干质量，疏干井井深设计为16m。

4.基坑监测

本工程深基坑支护有效使用期为一年半，为保证对基坑开挖期间的准确监测，基坑监测工作直至基坑完全平±0.00，进入稳定阶段。本工程各项监测均设置控制指标以及预警程序。监测控制指标如表2所示。

表2 基坑监测控制指标

监测信息应及时反馈，每次观测完毕后，及时向建设、监理单位通报观测结果，并在1-2工作日内及时整理提交监测报告，分析基坑的安全可靠性及对周边环境的影响程度。监测数据经过复测超过预警值时，首先应复测，以确保监测数据的正确性，其次应与附近其他项目监测及施工情况对比分析，证实确为达到预警值时，方可预警。检测项目达到预警后，应加密观测。当有监测项目达到预警值时，监测单位配合各单位提出处理险情的合理化建议。

四、结论

本工程地处复杂市中心地带，地形复杂，施工作业面小，通过搅拌桩先进行围护止水及坑边加固，之后再进行钻孔灌注桩作为主要围护桩的基坑围护施工方法，安全地完成了基坑开挖。实践证明，在整个施工过程当中未发生险情，监控的观测数据都在可控范围之内。文中所采取的措施方法，不仅对本项目适用，也为日后其他类似复杂环境条件下的基坑围护施工方案提供了参考方法。

[1]孙强.深基坑支护施工技术在建筑工程中的应用[J].城市建筑，2015（24）：79-79.

[2]章兆熊，李星，谢兆良等.超深三轴水泥土搅拌桩技术及在深基坑工程中的应用[J].岩土工程学报，2010（s2）：383-386.

[3]陈瑁.搅拌桩+钻孔桩+型钢内支撑组合支护在狭小场地深基坑中的应用[J].城市道桥与防洪，2011（7）：194-196+205+17.

[4]李俊.深基坑支护与降水施工综合技术在狭小场地内的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015（22）.

Application Research on Construction Method of Enclosure of Deep Foundation Pit By Mixing Pile and Cast-in Place Pile

HU kai，WANG Jin

（Changjiang Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430212, China）

The foundation of the residential projects is deep, and the Construction site is narrow. It is surrounded by some roads and pipelines, so it’s difficult to construct. This article combines the facts of the project, and puts forward a new construction plan called mixing piles and cast-in place pile composite foundation enclosure. This construction plan can meet the needs of construction.

mixing piles; cast-in place pile; enclosure of foundation pit

（责任编辑 王傲冰）

TU753

A

1008—6129（2016）05—0088—05

2016—08—20

胡凯（1982—），湖北黄梅人，长江工程职业技术学院土木工程系，讲师。