水泥土搅拌桩在深基坑止水帷幕中的应用

杨 文 清

(山西诚正建设监理咨询有限公司，山西 阳泉 045000)

1 工程概况

本工程地处太原市高新技术开发区，基坑深度为10.5 m，降水井井深16 m，基坑面积约5 285.5 m2，周长为151.1 m，支护结构采用深层水泥土搅拌桩止水帷幕加土钉墙及锚索支护。

2 工程地质与水文条件

2.1 工程地质条件简介

根据建设单位提供的该工程“岩土工程勘察报告(详勘)”揭示：钻探揭露的地层及其沉积积旋特征，结合区域地质资料综合分析判断，勘探深度范围内，场地地基土自上而下可划分为7层，依层序分述如下：

第①层为素填土，呈黄褐色，含云母、煤屑、氧化物等。结构松散，力学性质差。层底埋深1.7 m～3.3 m。

第②层为粉土，呈黄褐色、褐灰色，含云母、煤屑、氧化物等。夹有粉质粘土团块。该土层含水量w=18.7%～35.5%。层底埋深5.4 m～8.1 m。

第③层为粉土，呈褐灰色，含云母、煤屑、氧化物等。含砂量较大，该水层含水量w=11.1%～24.6%。层底埋深7.9 m～9.5 m。

第④层为粉土，呈褐灰色，含云母、煤屑、氧化物等。局部粘性较大。该土层含水量w=17.9%～27.0%。层底埋深3.4 m～4.9 m。

第⑤层为粉细砂，呈黄褐色，主要矿物成分为石英、长石，混有少量粗砂、砾砂，呈密实状态。层底埋深10.9 m～11.9 m。

第⑥层为粉质粘土，呈灰褐色，含云母、煤屑、氧化物及少量砂粒。局部呈粉土质。该土层含水量w=15.0%～34.5%。层底埋深12.7 m～15.3 m。

第⑦层为粉土，呈黄褐色，含云母、煤屑、氧化物及少量砂粒。局部砂性较大。50 m勘探深度内未穿透该土层。

2.2 水文地质条件

地下水稳定水位为5.4 m～5.9 m。地下水类型上部主孔隙水，主要含水层第⑤层粉细砂层，第⑥层粉质粘土层以下为承压层。地下水变化幅度可按0.5 m考虑。

3 水泥土桩施工质量控制

3.1 水泥土搅拌桩施工

1)施工工艺流程：

施工场地平整→测量放样→开挖导沟→搅拌机就位→调整好导向架垂直度→预搅下沉至设计深度→制配水泥浆→提升喷浆搅拌→重复搅拌下沉到设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→移至下一根桩。

2)水泥土搅拌桩设计参数：

水泥土搅拌桩桩径500 mm，两排水泥搅拌桩呈三角形布置，排间距350 mm，桩间距300 mm，相互搭接100 mm，采用湿法施工，桩深为自然地坪下17 m，桩的垂直度不大于0.5%，桩身强度R28≥1.5 MPa。

3.2 施工质量控制

水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿施工的全过程，要做好施工前的各项准备工作及对施工过程进行严格的质量控制，特别是要保证整个止水帷幕的连续性和完整性。施工过程中应随时做好施工记录和计量记录。

1)熟悉水泥土搅拌桩施工图纸、地下水文地质情况及周围环境，在此基础上编制专项施工方案，并做好技术及安全交底工作。

2)根据现场地质情况，做好场地平整，清除地上、地下障碍物。

3)依据建设规划部门提供的起始坐标控制点和水泥土搅拌桩设计图纸进行测量放样，设置控制轴线，并按照规范要求进行复核、验收。

4)作为水泥土搅拌桩固化剂的主剂的水泥应按施工资源配置计划分批进场。水泥进场后按进场水泥品种、批次、强度等级、数量和出厂日期在现场监理人员的见证下，将水泥的样品送具备相应资质的试验室进行复验，检测合格后方可使用。

5)在施工前，应对进场机械设备的数量、型号、技术性能是否满足施工技术要求进行检查，保证施工设备完好，满足施工进度计划的要求。

6)合理安排水泥土搅拌桩的施工路线。本工程采用2台深层搅拌桩机背向作业方式，以保证水泥土搅拌桩连续不间断施工。

7)施工质量控制要点：

a.确保桩位定位准确。

b.严格控制桩机钻杆垂直度。通过机身悬吊铅垂与2台经纬仪组合校正，防止成桩与相邻桩出现“开叉”现象，保证相邻桩能够有效搭接。

c.按要求配置水泥浆，严格控制水泥浆的配合比。水泥浆应随配随用，水泥浆存放时间不得超过水泥的初凝时间，否则应予弃用。

d.通过工艺性试桩，确定施工工艺参数是否满足设计要求，并用以指导大面积施工。

e.严格按施工工艺参数要求施工。深层搅拌机下沉和提升速度、搅拌次数应符合试桩时确定的施工工艺参数要求，在施工过程中不得任意改变。

8)质量验收。

水泥土搅拌桩完工后，依据DBJ 04—226—2003建筑工程施工质量验收规程，在成桩3 d内，采用轻型动力触控方式按施工总桩数的1%对桩体均匀性进行了检验；在成桩7 d后，采用浅部开挖桩头按施工总桩数的5%对桩体均匀性进行了检验；在成桩28 d后，按施工总桩数的0.5%对桩体强度进行了检验。检验结果符合DBJ 04—226—2003建筑工程施工质量验收规程和JGJ 79—2002建筑地基处理技术规范的要求。

4 施工效果与分析

本工程水泥土搅拌桩验收合格后，按照施工总进度计划进行了基坑土方开挖。在开挖过程中，对水泥土搅拌桩实体施工质量进行了检查，从现场检查的情况看，水泥土搅拌桩整体排列整齐，水泥土结合均匀。但在工程局部也出现了一些质量问题，可为以后类似工程的施工提供经验予以借鉴。

1)基坑开挖到7 m深度后，发现基坑南侧78号、79号桩有“开叉”现象，出现了少量管涌。根据施工记录，在79号桩成孔过程中测量人员临时更替，可能是造成桩垂直度偏差的原因。

为防止管涌对基坑稳定性造成影响，决定暂停此处基坑开挖。经论证制定了以下处理方案：在78号、79号桩处作4根高压旋喷桩的加固方案。

2)第二次管涌发生在基坑开挖完成后，基坑降水工作曾因施工现场电源故障而停止，坑外水位升高，基坑内外水压差增大，抗管涌稳定安全系数降低，从而导致局部发生管涌。管涌发生在基坑东侧，测得附近降水井水位下降明显。经现场实地察看，管涌发生处的邻桩搭接长度不足，基坑外地下水从此处渗入基坑内。

管涌发生后，经研究论证采取了以下措施：a.抢修电源，及时恢复降水井降水，以降低基坑内外水位差；b.以渗漏点为中心，在四周堆砂土袋墙反压封堵；c.采取高压旋喷注浆的方法，对水泥土搅拌桩止水帷幕渗漏点外侧进行加固。处理结果达到了止水和加固基坑周边结构的作用。

从基坑开挖后水泥土搅拌桩止水帷幕的整体施工效果来看，除个别部位因搅拌桩施工质量导致出现管涌现象并及时处理外，本工程总体达到了止水效果，并对基坑的稳定性发挥了重要作用。

5 结语

粉土、粉砂地层中水泥搅拌桩止水帷幕的止水效应对基坑内组织后续施工及安全工作至关重要。本工程采用水泥搅拌桩作为止水帷幕，解决了因地下水导致流砂和管涌的问题，也改善了基坑边坡的稳定性。同时，止水帷幕采用水泥土搅拌桩具备适用范围广、施工效率高、工程造价较低、加固效果好等优点，适用于含有地下水等软土层条件下工程建设的需要。