高压旋喷桩内插H型钢在基坑支护中的应用

陈 勇 罗志浩 屈坤玉 戴小锋 潘钧俊

中国建筑第八工程局有限公司 上海 201204

水泥土搅拌连续墙（Soil Mixing Wall，SMW）工法桩和高压旋喷桩兴起于20世纪70年代，前者通过在水泥土深层搅拌桩墙体中插入H型钢，固化后形成桩柱列式的地下连续墙体，后者则是利用高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体[1-4]。相较于SMW工法桩，高压旋喷桩凭借力学特性及对地层的适应性，能够有效绕过复杂地形的地下障碍。

此外，在借鉴SMW工法桩的基础上，高压旋喷桩内插H型钢的施工方式有效地解决了基坑泥炭土流失的问题，因而保证了施工进度。同时该方法以其占地少、噪声低等优点被广泛使用[5-8]。

对于2022年杭州亚运会而言，杭州萧山国际机场三期项目举足轻重。该项目在保证不停航的前提下，需要进行建筑、市政、管线等交叉施工作业，基坑占地面积大、围护质量要求高，因而施工作业难度大、任务重、工期紧。杭州萧山国际机场三期项目行李通道NX-2区的复杂基坑围护工程，施工区域狭小，且上方具有多条高架桥，同时地下管线复杂。施工过程中，在满足机场不停航、周边市政交通道路不断交的情况下，选用高压旋喷桩内插型钢的支护方式进行基坑围护，有效地克服了地形障碍和施工难点，体现出了复杂困难施工区域中作业方法的适配性和工程经济性，具有良好的施工效果和参考意义[9-13]。

1 工程概况

杭州萧山国际机场北行李通道NX-2区工程为地下单舱现浇混凝土结构工程，埋设于东西联络隧道出口段正下方，南北贯穿隧道和北保通道路，东西两侧紧靠R4匝道Pm405与Pm406这2个高架桥墩柱，因而施工场地极其狭小，对机械组施工作业面要求限制较大。

施工区域内含通向机场的给水、燃气、通信等多条重要管线，在保证不停航施工的原则下地下开挖难度升级。

NX-2区基坑面积1 902 m2，基坑开挖深度5.7～7.5 m；属于基础全部分布在砂质粉土与粉砂夹砂质粉土地层内，地下水一般分布在1.6～2.5 m。施工平面布置如图1所示。

图1 北行李通道NX-2区平面布置示意

2 基坑支护方案

2.1 基坑支护方案选择

本基坑在施工前原方案选定采用SMW工法桩进行基坑围护，然而根据现场实际情况和周边环境，现方案采用高压旋喷桩内插H型钢进行基坑围护会比SMW工法桩更具优势，具体分析如下：

1）北行李通道NX-2区基坑区域地下管线错综复杂，由于受管线影响，采用SMW工法桩进行基坑围护效果欠佳；而高压旋喷桩因其柔性工艺特点能有效保护管线，独具优势。

2）北行李通道NX-2区基坑区域宽度22 m，两侧高架桥墩柱和承台紧靠基坑边，基坑北侧还有其他单位已开挖基坑工程，施工作业面狭小。采用SMW工法桩机械作业面完全无法展开，而高压旋喷桩机械作业面宽度仅需2 m，完全满足施工需求，且在施工区域内可以同步开展多台旋喷桩机进行施工，弥补了高压旋喷桩施工慢的缺点。此外，旋喷桩机在施工时噪声小于三轴机械，可以在夜间进行加班作业，以保证工期进度。因而在狭小工作面条件下，高压旋喷桩施工方式效果更佳。

3）北行李通道NX-2区基坑区域两侧部分承台及墩柱已施工完毕，若按原方案采用SMW工法桩，必然会影响两侧已完成的承台及墩柱；而采用高压旋喷桩进行基坑围护，可以在狭小的区域内顺利进行基坑围护，还能在承台及墩柱侧，选用小桩径（φ600 mm）加密进行基坑围护，确保在基坑止水前提下，保护好现有已完成的施工建（构）筑物。

综上所述，在多方面因素的影响下，原方案SMW工法桩在该基坑中适应性和功用性较差，采用高压旋喷桩内插H型钢进行基坑围护更具优势。

2.2 基坑支护方案设计

2.2.1 工艺流程

高压旋喷内插H型钢的支护工艺流程如下：

1）高压旋喷桩施工：桩位放样→铺设钻机平台→导孔钻进→高压旋喷钻机就位→下三重管钻具→喷射成桩→高喷孔回灌。

2）插H型钢施工：高压旋喷桩施工完毕→吊机就位→H型钢定位→涂抹减摩剂→插入H型钢→旋喷桩硬化成桩。

2.2.2 施工要点

1）基坑内侧施打1排φ800 mm@600 mm的高压旋喷桩内插型钢，柱间搭接长度200 mm，H型钢尺寸为700 mm×300 mm，采用P·O 42.5水泥，水泥掺量30%，水灰比1∶1；外侧施打1排φ800 mm@600 mm的高压旋喷桩作为止水帷幕。2排高压旋喷桩围护总宽1 400 mm。

2）旋喷桩和插H型钢施工进行交叉作业，每打1根旋喷桩，插入1根工字钢，同时保证H型钢在起吊和插入的过程中保持垂直。在喷射过程中根据现场情况及时调整，保证桩体的质量。

2.2.3 施工监测

在基坑开挖时，对基坑围护周围进行实时土体测斜的监测，以期直观反映基坑整体稳定性。

通过为期1个多月的监测（4月19日至5月24日），对基坑开挖之后土体测斜量和墙体测斜量进行统计。在本监测过程中，土体测斜报警值为日变量±3 mm，累积变量为40 mm，其中“＋”表示基坑方向，反之为“－”。基坑土体日最大测斜量TX1及墙体日最大测斜量CX6的测斜统计如图2所示。

图2 北行李通道NX-2区测斜统计

由图2可知，单日最大测斜量1.53 mm和累积最大测斜量11.99 mm均小于报警值。故基坑围护满足要求，高压旋喷桩作为土体加固围护是可行的。

3 施工效果

在施工过程中，高压旋喷内插H型钢支护方式其锚杆在旋喷桩间钻进难度大，这表明旋喷桩在强度、支承力、防渗方面功效良好。

同时施工过程中对周边土体测斜监测结果也表明，该支护结构具有较好的稳定性。高压旋喷内插H型钢支护方式确保了本次复杂基坑施工任务的顺利完成。

4 结语

本文通过对比分析高压旋喷桩内插H型钢和SMW工法桩这2个基坑围护施工方案，论证得出高压旋喷桩在周围及地下环境复杂的基坑中更具优势和工程适配性。同时采用该方式施工，基坑土体加固效果显著，支护体具备较大的强度和刚度。

本项目作业面庞大且施工区域交叉复杂，所以基坑支护方案的选择，需要管理者因地制宜。此外，本次基坑支护的成功实施为同样处于复杂条件下的基坑工程支护方案优选提供了相关依据。

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