水泥搅拌桩、灌注桩与内支撑梁组合支护技术在深基坑中的应用

陈 琼

广东德封建设工程有限公司 广东广州 510507

1 工程概况

某工程设有地下室三层，本项目基坑开挖深度约13.6m，基坑周长约280m，场地±0.000 相当于绝对标高8.750m，本基坑侧壁安全等级为一级。

地质情况为：1- 1 杂填土，1- 2 素填土，2- 1 淤泥质粉质黏土，2- 2 淤泥质砂土，3- 1 可塑状粉质黏土，3- 2 硬塑状粉质黏土，4- 1 全风化泥质粉砂岩带，4- 2 强风化泥质粉砂岩带，4- 3 中风化泥质粉砂岩带，4- 4 微风化泥质粉砂岩带。

本工程场地地下水类型主要有孔隙水、基岩裂隙水，主要赋存于第四系填土层中；地下水位埋深为3.1～5.1m，平均4m，地下水位埋深标高为3.7～5.5m，平均4.6m。

2 施工工艺

施工流程：搅拌桩施工→旋挖灌注桩施工→钢格构柱施工→冠梁、腰梁、内支撑施工→开挖至基坑底。

2.1 搅拌桩施工

2.1.1 搅拌桩施工工艺三轴搅拌桩桩机定位→水泥浆制作→上、下喷浆并搅拌→二次上、下喷浆并搅拌→清洗→桩机移位。

2.1.2 施工方法

（1）定位：三轴水泥搅拌桩机到达作业桩位附近，若地面凹凸不平，高低落差较大的先用机械平整，若高低落着不太的则采用三轴搅拌桩机的液压平衡装置让起吊设备保持水平。然后对钻杆长度、钻头直径等进行作业前检查，待机械通过检查与验收后将桩机移到指定位置并对好桩位。

（2）制备水泥浆：水泥采用强度为P.O42.5R，水泥用量为220kg/ m3，1～1.5 的水灰比，水泥浆制作过程中加水要使用定量的容器或器具，以控制用水量。三轴搅拌机下沉到设计标高后方可配制水泥浆。

（3）水泥搅拌桩机下沉、喷浆、搅拌：水泥搅拌桩机的冷却水循环系统正常后方可启动搅拌桩机电机，均速放松搅拌桩机的吊索，搅拌桩机会沿导向架进行搅拌切土下沉，下沉的速度于电机的电流监测表进行控制。下沉的速度小于或等于0.8m/ min，当搅拌桩进入土层后开始喷浆、搅拌，在喷浆的过程中，需不断地进行搅拌。施工过程中需对设备运行及地层变化的情况进行观察，当钻头下沉到搅拌桩桩底设计标高时，必须立即停止钻进。

（4）水泥搅拌桩机提升、喷浆、搅拌：搅拌桩桩机提升钻头时需进行喷浆、搅拌，提升的速度为0.6～1.0m/ min。搅拌桩于喷浆过程中时，必须不断地进行搅拌，以防止水泥浆离析，提升至离地面50cm 处，立刻停止喷浆，喷浆量通过电脑自动计录后记录存档。

（5）二次下沉、提升及喷浆、搅拌：第一次下沉、提升及喷浆、搅拌完成之后，继续进行再次下沉钻头进行补浆的喷浆，搅拌至设计标高位置。进行再次提升喷浆、搅拌，进一步均匀拌和。孔深范围内的各段补浆量均由电脑自动控制，各段喷浆量均相等，水泥浆亦使用完毕。

（6）清洗搅拌桩机管道的水泥浆及粘附的软土：桩机停止施工或施工之间的间歇时间过长，则向水泥浆搅拌桶内加入清水，灰浆泵开启运行，清洗所有管中残留的水泥浆，同时将粘附于搅拌头的软土清洗。

2.1.3 水泥搅拌桩工程质量保证措施

（1）三轴搅拌桩所使用的材料与用量均需按照设计要求，如水泥的品种、等级标号、水泥浆水灰比。

（2）搅拌桩的桩身强度、质量、断面尺寸、深度、搭接情况整体稳定等 必须符合设计要求。

（3）水泥：设计要求采用P.O42.5R 普通硅酸盐散装水泥，水泥进场时必须配备出厂合格证、检验报告单，并按要求进行监理见证取样送第三方正规检测机构复试并合格后方使用。

（4）灰量：不得超过设计或规范要求的规定值的±5%。

（5）搅拌桩桩径：需采用与桩径相应大小的钻头，如已磨损至无法达到要求的必须更换。

（6）为保证压浆过程中不发生断浆的现象，必须严格控制喷浆与搅拌的速度，并控制重复下沉与提升速度。

（7）搅拌桩施工完成且达到龄期之后，需采用人工凿除搅拌桩桩顶的浮浆段，方能实施下一道工序的施工。需填筑路堤或施加荷载，必须待桩体施工完成一个月且验收合格后。

（8）水泥搅拌桩、所有施工机械均由技术负责人进行编号，安排专职施工员负责水泥搅拌桩的施工，旁站水泥搅拌桩的施工全过程。将现场技术员、施工员、钻机长、班组负责人、水泥搅拌桩的桩长及桩距等制成标牌悬挂在钻机最明显的位置，确保人员到位与责任到人。

2.2 旋挖灌注桩（含钢格构柱）施工

2.2.1 施工工艺流程

施工准备（钢筋笼制作、泥浆制备等）→钻机就位、钻进→验孔→吊装钢筋笼（钢格构柱）→灌注水下混凝土

2.2.2 钢筋笼制作

钢筋、直螺纹套筒等原材料进场必须具备产品质保书、出厂合格证，钢筋经复试合格后使用。钢筋下料必须符合设计图纸要求的规格、长度。钢筋笼主筋长度允许偏差为±50mm，连接采用直螺纹套筒连接；加强箍筋采用双面焊，螺旋筋和主筋连接采用点焊连接。为确保钢筋笼保护层厚度，设置保护垫块固定于钢筋笼外径主筋上，间距不大于2m，同一截面内不少于三个。

2.2.3 泥浆制备

采用原土进行造浆，新配制泥浆必须进行试验检测，合格后方可使用。

2.2.4 钻机就位及钻进

（1）护筒埋设：钻孔开始前埋设护筒，以保证钻机沿桩位垂直方向顺利工作，同时保护孔口和提高桩孔内的泥浆面。护筒采用钢板卷制，角钢加固，内径比设计桩径大100mm，中心位置与桩心偏差不大于20mm。护筒埋设与坑壁之间用粘土分层夯填密实，以防漏浆，并在护筒的上口边缘开设溢浆口，便于泥浆溢出流回泥浆池，进行回收和循环。

（2）钻机就位检查：钻机就位时要求机身保持平稳，磨盘中心、钻杆中心、桩位中心必须保证三点一线。钻杆垂直度，采用测锤及经纬仪在相互垂直的方向上进行检测[1]。

（3）泥浆护壁钻进：钻机在成孔过程中，需经常进行泥浆检测，性能指标：比重1.1～1.3g/ cm3、粘度18～22s、含砂率4%～8%。

（4）当达到设计孔深时，采用测锤检查孔深，并采用测斜仪或超声波测井仪进行成孔垂直度检查。

（5）终孔验收、清孔：成孔深度必须符合设计要求，沉渣厚度不得大于200mm。

2.2.5 钢筋笼吊放

（1）入孔：钢筋笼应吊直扶稳，对准孔位缓慢下沉，不得摇晃碰撞孔壁和强行入孔，入孔后将钢筋笼固定，以防在安装导管及灌注混凝土时发生摇晃或上、下浮笼等现象。

（2）二次清孔：钢筋笼入孔后，进行二次清孔以确保混凝土灌注质量，二次清孔质量指标：沉渣厚度≤200mm、泥浆比重：1.10～1.30g/ cm3、黏度：18～22s、含砂率：4%～8%。

2.2.6 格构柱安装

（1）格构柱制作：按设计施工图纸，在现场进行加工，格构柱由400×200×10mm 缀板和4L200×20mm 角钢焊接而成，角钢与缀板连接处全部满焊。

（2）在钢格构柱钻孔施工时，必须保证钻孔的垂直度，以保证钢格构柱吊装时的垂直度。

2.2.7 混凝土灌注

（1）导管安装：混凝土灌注导管采用φ250 导管，管间采用丝扣联结牢固并加设密封圈，内壁光滑无阻，组拼后采用球塞、检查锤作通过实验，顺利通过为合格。导管安装前应做水密试验，试验过程中不得有泌水现象，水头压力不小于实际灌注时的压力。导管置于桩孔中间，并在管内临近泥浆面位置用铁丝吊挂隔水栓。管口与孔底保持30～50cm 间距，确保隔水栓及混凝土通畅。

（2）混凝土灌注：灌注首批混凝土量应使导管埋入混凝土中深度不小于1.0m，首批混凝土不得少于1.5m3。混凝土灌注必须保持连续进行，始终保持导管埋深在2～3m 左右，为确保桩头砼质量达到设计要求，桩顶标高应超浇50cm 以上，浇注过程应做好详细记录。混凝土灌注过程中，确保混凝土具有良好的和易性，坍落度控制在180～220mm，并按照相关规范要求留置试块及养护，每根桩不少于1 组。实际浇筑混凝土量与理论混凝土量之比不得小于1，即混凝土充盈系数不得小于1。

2.3 内支撑施工

2.3.1 灌注桩顶破除

冠梁采用分段施工，表层土开挖至灌注桩顶位置时用风镐破除桩顶的混凝土浮浆层，清理干净，露出实桩混凝土面和钢筋，弯曲钢筋采用机械调直。

绑扎冠梁和第一道混凝土支撑钢筋，支模，浇筑混凝土，每段混凝土支撑与相连冠梁应一次浇筑完成。

基坑开挖至第二道混凝土支撑0.5m 后，清理平整围护结构和基坑底面，凿出并扳直灌注桩中预埋的腰梁连系筋。其余部分同冠梁中混凝土支撑施工[2]。

2.3.2 垫层（底模）施工

在混凝土支撑位置挖至相应标高，夯平后，浇筑10cm 厚C15 混凝土垫层，并涂上脱模剂（或铺贴塑料薄膜作隔离层），支撑梁宽度两边加大200mm 为垫层宽度，垫层的表面需平整且标高一致。

2.3.3 支撑梁侧模施工

按照支撑梁的设计平面图，将支撑梁的位置轴线于垫层上弹出来，立模的位置也一并弹出，模板用厚18mm的木板以及φ48mm 的钢管进行支设，于模板高度的1/ 2处加设φ12 对拉螺杆一道，以防模板出现涨模。

立模前，应将钢筋内的杂物、泥浆清理干净，模板的拼缝要严密，支撑要牢固，以防止爆板及漏浆，立模要保证混凝土支撑的形状、尺寸、位置和标高符和设计要求，模板的支撑系统应有足够的强度和刚度。模板安装前应刷好脱模剂，应在混凝土表面及棱角不因拆模而受损坏的情况下拆除模板。

3 结语

钻孔灌注桩保证了基坑支护的刚度，水泥搅拌桩保证了基坑支护的止水性，支撑消除了基坑开挖后出现的土层倾向压力，三者结合大大提高了基坑支护的质量及安全性，为基坑开挖创造了有利条件。