福州基坑支护工程中常见土处理技术对比及施工要点

(中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司， 福建 福州 350003)

1 福州盆地岩土工程地质特点

福州盆地位于福建省东部沿海、闽江下游。福州盆地中部地处大凤山—乌山—于山南侧断裂带上， 该地段淤泥层厚度巨大（常常超过 30m）[1]，此处淤泥强度极低，含水量大，具有流动性对基坑支护工程造成许多不利的影响。福州盆地中位于闽江沿岸的台江古河床淤泥冲积地段，其砂层厚度大，稳定性好，埋藏浅[1]，在基坑支护工程中，由于水头差的作用，容易产生流砂、管涌、突涌等现象。

2 双轴水泥土搅拌桩特点及施工要点

2.1 水泥土搅拌桩作用机理

水泥土搅拌桩利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基中就地将软土和固化剂(浆液状或粉体状)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软士硬结成具有整体性、水稳定性和具一定强度的优质地基[2]。

2.2 双轴水泥土搅拌桩工艺特点

福州地区双轴水泥土搅拌桩常使用的施工机械为SJ30型深层搅拌机，双轴都是旋转喷浆轴，机架为井字架，走管式行走。最大理论扭矩为8kN.m。

双轴搅拌桩的优点有a.搅拌桩布置形式灵活[3]，基坑支护的水泥土被动强化区施工时废桩较少；b.单位造价较低[3]；c.施工机械自重较小，对场地要求较低，场地内有沟壑时，双轴搅拌桩机可在在架设的 H型钢上移动；d.双轴搅拌桩施工机械功率小，对现场施工用电要求低;e.双轴搅拌桩施工过程产生的置换土体较少，比较环保。

双轴搅拌桩的缺点有 a.双轴搅拌机功率扭矩小，根据经验在基坑支护工程中双轴搅拌桩仅能处理淤泥、淤泥质土及标准贯入度小于10的砂土；b.双轴搅拌桩机电机及钻杆质量较轻，泵送水泥浆压力较小，处理土层深度有限，在实际工程中基本不超过15米，无法打穿标贯超过10砂土；c.存在土体与水泥浆搅拌不均匀的情况，搅拌桩强度较低。

2.3 双轴水泥土搅拌桩在基坑支护工程中适用范围

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根据双轴搅拌桩的特点，双轴搅拌桩适用于含有机质较少的淤泥与淤泥质土或水量不丰富、且标贯在10以内的砂土，桩长应在15米以内。双轴搅拌桩可在开挖较浅（5米以内）的基坑支护工程中，作为止水帷幕与混凝土桩、H型钢、钢支撑体系相配合构成支护体系，或者作为基坑底边缘的抗隆起被动区加固措施。

2.4 双轴水泥土搅拌桩的施工要点

a．为保证浆液能较均匀的分布在桩体中，双轴搅拌桩机的喷浆口应布置在叶片的边缘，而不应将喷浆口设置在搅拌轴中间位置。

b．应严格按图纸及规范要求控制水灰比及水泥掺入量。双轴搅拌桩的水泥浆制拌后台一般比较简单，工人文化水平也有限，因此管理人员应将数字形式的水灰比换、水泥掺入量算成制拌一灰浆桶的水泥浆，应加入的水泥包数，并标在显著位置，在灰浆桶上标出应加入水的刻度。

c.在双轴搅拌桩施工过程中，严格执行“二喷四搅”，保证成桩质量。

3 三轴水泥土搅拌桩特点及施工要点

3.1 三轴水泥土搅拌桩工艺特点

一套完整的三轴搅拌桩机械由为三轴动力头、打桩架、全自动后台搅拌系统、注浆机、空气压缩机组成。三轴指的是位于两侧的旋转喷浆轴与位于中间的高压喷气轴。

三轴搅拌桩的优点有 a.三轴搅拌桩机扭矩大，工作时高压喷气轴喷出高压气体能使水泥和土充分搅拌，桩体均匀，止水效果好；b.三周搅拌桩机自重大，扭矩大处，理深度较大，最大可以打穿标贯30的砂土；c.步履式行走，稳定性好，成桩效果稳定；d.后台自动化水平高，水泥掺入量和水灰比易于控制。

三轴搅拌桩的缺点有 a.造价高，每延米人工机械费的市场价格约是双轴搅拌桩的4倍；b.施工过程中置换出大量渣土，不够环保；c.三轴搅拌桩机机身自重大，要求场地要平整，地基承载力应满足桩机要求，前期投入大；d.三轴搅拌桩机对现场用电需求高，整套设备的用电量在450kW-500kW之间。

3.2 三轴水泥土搅拌桩在基坑支护工程中适用范围

根据三轴搅拌桩的特点，三轴搅拌桩适用于对止水要求较高的基坑支护工程，如福州闽江沿岸的台江古河床淤泥冲积地段的砂土层；三轴搅拌桩机也适用于开挖深度较大（5米以上），基坑周围建筑物较近，对基坑变形要求较高的工程。由于三轴搅拌桩的水泥与土搅拌充分，H型钢可以直接插入尚未凝固的水泥土中，即SMW工法，此工法现已广泛应用于福州的深基坑支护中。

3.3 双轴水泥土搅拌桩的施工要点

a．当三轴搅拌桩机作为作为止水帷幕时，设计桩底标高只能作为参考，技术人员应该通过观察桩机工作电流、钻进速度等，确定水泥桩是否已穿过透水层来控制桩底标高。

b.三轴搅拌桩在钻进和提升的过程中都必须进行喷浆，以防喷浆孔堵塞。

c.为保证三轴搅拌桩的水泥掺入量，应严格按规范、规程控制桩机的钻进和提升速度。桩机钻进至桩底时，不能立刻提升，应停留并搅拌注浆不小于2分钟。

4 高压旋喷桩特点及施工要点

4.1 高压旋喷桩作用机理

高压旋喷桩利用高压喷射注浆将水泥浆或水以超过20MPa的压力脉冲切割土体，同时提升钻杆，使土粒与水泥浆以一定的比例拌合在一起，待浆体凝固后，在土中在土中形成一个圆柱状固结体 （即旋喷桩），以达到加固地基或止水防渗的目的[4]。

4.2 高压旋喷桩工艺特点

高压旋喷桩钻机选用SG2-150等小型地质钻机搭配高压水泵、泥浆泵、空压机等配套。

高压旋喷桩的优点：a.施工机具体积小、移动灵活[5]；b.高压喷射注浆使得水泥浆和土体搅拌充分。

高压旋喷桩的缺点：a.在较硬土层中易产生缩颈现象，处理深度有限；b.在施工过程中对周围土体产生较大挤压，对周边构筑物可能产生不良影响；c.每延米水泥用量较大、人工机械费较高。

4.3 高压旋喷桩在基坑支护工程中适用范围

根据高压旋喷桩的特点，高压旋喷桩适用于狭小的施工面，或者部分场地空中有电线等障碍物，也可以在间隙较小的孔桩中间施工起到止水、止土的作用；在福州地区许多工程实例中，在基坑开挖过程中使用高压旋喷桩（水泥浆中掺入水玻璃）进行堵漏处理也都取得了不错的效果。

4.4 高压旋喷桩的施工要点

a．高压旋喷桩施工过程中要注意是否有大量浆液析出，如果析出的浆液量超过20%，可采取加大喷射压力、调整喷浆孔孔径、控制提升速度等措施。

b．高压旋喷桩如在施工过程中，应密切关注高压注浆压力表的变化，如出现骤然变化，必须停止施工，确定问题并解决，检查压力表度数正常后，再行施打高压旋喷桩，避免出现缩颈现象。

c．高压旋喷桩施工止桩顶标高后，应继续提升喷浆，喷嘴的高度应超过设计桩顶标高0.5m以上，避免桩体顶部的凹陷影响成桩效果。

d．高压旋喷桩施工前，要对周边地下的构筑物、管线等了解清楚，避免高压旋喷桩挤压周围土体，对构筑物、管线等造成破坏。

5 结语

在福州地区的基坑支护工程中，本文所述的土处理技术均较常见，各有其鲜明特点，各有用武之地。只有根据工程的具体情况，选择合适的方法，抓住施工控制要点，才能最终保证工程质量与工程经济效益。

[1]林晨．福州盆地工程地质特征及其勘察与施工[J]．矿产保护与利用，2002，(5)：52—54．

[2]龚晓南．地基处理手册[M]．中国建筑工业出版社，2008．

[3]沈丹．五轴水泥搅拌桩与传统水泥搅拌桩的对比分析[J]．山西建筑，2015，41(3)：78—79．

[4]韩冬,赵雪，丁润华.高压旋喷桩施工工艺[J].建设管理，2014，33(4)：80—81．

[5]谢炳．高压旋喷桩临近构筑物施工方法研究[J]．价值工程，2016，(13)：150—151．