浅谈基坑支护中的旋喷搅拌加劲桩施工技术

文/陈小金 江西省地质工程（集团）公司 江西南昌 330029

1、工程概况

【上塘中心城区屿门-黄屿农房集聚建设项目（一期）】位于永嘉县上塘镇观前村，总用地面积31627m2，总建筑面积为95927m2，其中地下建筑面积18910m2。本工程包括5栋24-26+1层高层建筑、2层物业及商铺，整体一层地下室组成，建筑密度26.32%，绿化率25.8%。

基坑及支护所涉土层为①0素填土、①粘土层、②1淤泥层。上述土层结构软弱，抗剪强度低，工程特性差，基坑侧壁土体的稳定性差，同时由于地下水位深度浅，基坑开挖部分位于地下水水位以下，本工程基坑开挖前应进行支护措施。

本工程基坑围护结构采用三轴水泥搅拌桩内插H型钢加两排预应力锚索形成支护体系。其中旋喷搅拌加劲桩桩径Φ500mm，水泥掺入量30%，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.9～1.1，内插2根强度1860MPa的Φ12.7钢绞线，钢绞线张拉锁定值为80KN。

2、旋喷搅拌加劲桩的加固原理及优点

旋喷搅拌加劲桩是采用专用钻机在基坑坑壁上按一定角度在土体中成孔，钻头在钻进、搅拌过程中通过中空杆、喷嘴将一定压力的水泥浆喷出，随搅拌过程将水泥浆与土层充分混合，得到的加固体是搅拌旋喷注浆的复合体；在成孔搅拌的同时用钻头将钢绞线锚筋加劲体带入桩体内，当桩体达到设计要求深度后，将钻杆退出，待水泥固化后即成为旋喷搅拌加劲桩。

旋喷搅拌加劲桩的优点如下：

1）通过旋喷搅拌形成大直径水泥土桩体，对松散软土的性能做了很大改善，使软土改变成具有较高强度的水泥土体，土的粘聚力与土体的内摩擦角数值都得到相应的提高，抗渗能力也会明显改善，具有超前加固、主动支护的作用。

2）在形成的大直径水泥土桩体中加筋，形成加筋水泥土桩体，大大提高了水泥土的抗弯、抗剪强度，起到了增加支护的作用。

3）通过锚锭板和预张拉，使水泥土的抗弯和抗剪能力得到了一定提高。

4）通过锚锭板和锚筋与水泥土的粘合，在软弱土层产生较高的锚固力，可有效约束土体边坡的变形。

5）通过设定多排旋喷搅拌加劲桩，并通过与腰梁相连，形成一个重力式挡土结构，可防止土体边坡滑移、隆起等。

6）突破了在淤泥及承压水流砂层中不能施工锚杆或土钉的禁区，采用旋喷搅拌加劲桩可解决锚固力有限的问题、解决了承压水流砂层中成孔、喷砂涌水的难题，对各种软弱土层的加固与支护效果显著。

7）在基坑围护结构使用旋喷搅拌加劲桩可代替内支撑，加快了施工工期、节省支护成本，并使施工挖土十分方便；支护基坑深度可达30米，且变形控制能力强。

8）可回收式锚筋将突破旋喷搅拌加劲桩使用超建筑红线的限制，施工结束以后，只要将锚筋抽出，将不产生地下障碍物，因此旋喷搅拌加劲桩的应用可以超建筑红线。此外，由于第一排旋喷搅拌加劲桩可设置于地下较深处，可避开地下管线。

9）成本与工期：对于开挖深度6～8米基坑，与传统的重力式挡土墙结构或悬臂式排桩结构、锚杆或复合土钉墙结构相比，可节省成本10～30%，减少工期20～30%。对于开挖深度10～15m，面积1万平方以上的基坑，采用旋喷搅拌加劲桩支护方案与传统的排桩支撑方案相比，可节约成本20～50%，节省工期40%。

3、施工流程及工艺节点施工

旋喷搅拌加劲桩成孔采用专用钻机成孔，施工应与开挖紧密配合，施工前应先开挖按第一道加劲桩设计标高为准低于标高面向下300mm左右、宽度为不小于6米的沟槽工作面，施工示意如下图1。

图1 旋喷搅拌加劲桩施工示意图

3.1 旋喷搅拌加劲桩施工流程见图2

图2 旋喷搅拌加劲桩施工流程图

3.2 工艺节点施工

（1）定位

当土方开挖沟槽后，应测量标高，并在三轴水泥搅拌桩上拉线做记号。钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于3度，定位误差小于50mm。

成孔施工前应在场地中挖好排水沟及循环浆池，以避免因泥浆随意排放影响施工。

（2）成孔

施工旋喷搅拌水泥土锚桩，其施工应采用钻进、注浆、搅拌、插筋的方法。宜采用“进退2喷2搅”的施工工艺，锚桩直径为Φ500mm，水平倾角分别为20、30度、有效桩长为13.5～18.5m。由钻杆中空孔向内旋喷水泥浆液，水灰比0.9～1.1，旋喷搅拌压力不宜小于20MPa（扩大头部位采用旋喷搅拌的进退次数比桩身增加二次，以保证扩大头的直径）。通过上述钻杆的中空通道，边钻进边搅拌注浆，成孔完毕后将钢绞线及锚头结构件带入设计深度，在插入过程也应注浆。

（3）锚筋制作

锚筋体采用2根Φ12.7钢绞线制作而成，锚头用冷挤压法与锚盘进行固定。锚筋长度按设计桩长+围护墙厚度，并考虑腰梁外预留长度，一般外留长度1m。

所用钢绞线在制作之前应有出厂合格证等质保材料，并送检合格后方可使用。

（4）腰梁加工制作

本工程腰梁采用双拼22b钢，钢材型号为Q235，每根6米长，在工厂加工预制。钢腰梁对焊连接时两根槽钢之间的焊缝小于2mm。

（5）张拉、锁定

锚筋张拉锁定在锚筋施工养护7d且加劲桩强度达设计强度70%后进行，锚具采用QVM15-N锚具，锚具和夹具应符合《预应力筋用锚具.夹具和连接器应用技术规程》规定。锁定张拉机具事先经过标定，并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制，在锁定过程中，采用锚筋拉力计进行校核。

采用高压油泵和100吨穿心千斤顶进行张拉锁定。正式张拉前先用20%锁定荷载（按每根钢绞线90KN确定）预张拉一次，再以50%、100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%锁定荷载，在超张拉荷载下保持5分钟，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。若达不到要求，应在旁边补桩。

腰梁与三轴搅拌桩之间用C25混凝土浇筑填充。

图3

4、施工注意事项

1）施工过程中应编制作业指导书，做好施工技术交底和安全技术交底工作。

2）在较高地下承压水内施工加劲桩时，可通过二次封堵法为基础的封闭式施工方法防止水压对施工的影响，封堵孔内水，防止土、砂流失，顺利成桩。

3）为消除加劲桩预应力张拉施工时产生的部分应力消散问题，锚筋张拉锁定应在加劲桩体施工结束养护7天后且强度达到设计值70%以后进行。

4）在锚筋张拉锁定过程中，应采用锚筋拉力计进行校核；通过对锚筋的张拉力监测，可确定锚筋预应力损失量，以便及时补拉校正。

5）同一层的旋喷锚索加劲桩，应采用跳打法施工（打一跳三），防止对邻桩产生高压破坏影响整体加劲桩质量，保证先后施工的相邻两桩间隔时间应在12h以上。

结语：

旋喷搅拌加劲桩支护结构是近年来在基坑支护中应用的一种创新的桩锚技术，对所采用的支护桩起着有力的锚固作用，提高支护桩的抗倾覆能力，可减少支护桩的悬臂高度，增大基坑内空间，有利于后续土方开挖、基础施工作业；并具有良好的变形控制能力和较高的稳定性，特别适合于建筑密集或邻近重要工业与民用设施附近对基坑变形有严格要求的工程。与传统的支护相比，旋喷搅拌加劲桩在安全性、经济性、施工便利性上具有很大的优势，且施工期间对环境的污染较小，该技术在深基坑支护中的运用会越来越广泛。