咬合樁和水泥深層攪拌樁止水方案對比分析

李曉波

(中國能源建設(shè)集團山西省電力建設(shè)三公司，山西太原 030006)

目前，在深基坑支護中，普遍采用鋼筋混凝土樁基做坑壁支護，外側(cè)采用水泥深層攪拌樁做基坑止水帷幕的方案。在太原市平陽景苑90萬m2商業(yè)、住宅綜合體項目的施工中，也主要采用了此種深基坑支護方案，具體為內(nèi)側(cè)單排鋼筋混凝土支護樁，外側(cè)為三軸深層水泥攪拌樁止水帷幕(以下簡稱方案一)，見圖1。但在基坑西側(cè)相鄰天主教堂的150 m范圍內(nèi)，因相距天主教堂太近，施工水泥深層攪拌樁的機械(三軸深層攪拌機)無法作業(yè)，經(jīng)設(shè)計院、業(yè)主、施工單位共同研究，決定采用內(nèi)側(cè)單排鋼筋混凝土支護樁，外側(cè)采用鋼筋混凝土咬合樁止水帷幕(以下簡稱方案二)，見圖2。

由方案一變?yōu)榉桨付螅油鈧?cè)的止水帷幕由成本低的單排水泥深層攪拌樁換成了成本高的鋼筋混凝土咬合樁，總體造價上略有提高;但在平面上滿足了基坑上方作業(yè)面寬度不足的要求，也不用考慮教堂拆除重建，取得了較好的社會效益。

下面將兩種方案從技術(shù)、造價和社會影響等方面做一下具體分析和總結(jié)，希望對以后類似問題的方案設(shè)計有參考價值。

1 兩種方案工法比較

方案一外側(cè)止水帷幕采用三軸水泥深攪樁(SMW工法)形成地下連續(xù)墻，內(nèi)側(cè)設(shè)單排鋼混凝土支護樁。

SMW工法是以三軸型鉆掘攪拌機在現(xiàn)場向一定深度進行鉆掘，同時在鉆頭處噴出水泥系強化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補強材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。

SMW工法施工順序如下:1)導(dǎo)溝開挖:確定是否有障礙物及做泥水溝;2)置放導(dǎo)軌;3)設(shè)定施工標志;4)SMW鉆拌:鉆掘及攪拌，重復(fù)攪拌，提升時攪拌;5)施工完成SMW。

SMW工法的主要特點:

1)施工不擾動鄰近土體，不會產(chǎn)生鄰近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設(shè)施移位等危害。2)鉆桿具有螺旋推進翼與攪拌翼相間設(shè)置的特點，隨著鉆掘和攪拌反復(fù)進行，可使水泥系強化劑與土得到充分攪拌，而且墻體全長無接縫，從而使它可比傳統(tǒng)的連續(xù)墻具有更可靠的止水性，其滲透系數(shù)K可達10－7cm/s。3)它可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土、φ100以上卵石及單軸抗壓強度60 MPa以下的巖層應(yīng)用。4)可成墻厚度550 mm～1 300 mm，常用厚度600 mm;成墻最大深度目前為65 m，視地質(zhì)條件尚可施工至更深。5)所需工期較其他工法為短，在一般地質(zhì)條件下，每一臺班可成墻70 m2～80 m2。6)廢土外運量少。

圖1 方案一平面圖

圖2 方案二平面圖

方案二外側(cè)止水帷幕采用鋼筋混凝土與素混凝土咬合樁形成地下連續(xù)墻，內(nèi)側(cè)設(shè)單排鋼混凝土支護樁。

咬合樁孔深29 m，樁直徑1 m，咬合厚度20 cm。A型樁為C20素混凝土(緩凝，初凝時間18 h)，B型樁為鋼筋混凝土。咬合樁采用1 100 mm×12 mm長護筒下設(shè)導(dǎo)向防坍塌孔，A型樁采用反循環(huán)鉆機成孔，B型樁采用旋挖鉆機成孔，泥漿護壁，置換法清孔，導(dǎo)管法灌注水下混凝土。

工藝流程:先施工兩根A型素混凝土樁，后施工兩根A型素混凝土樁之間的鋼筋混凝土B型樁，B型樁施工前咬合切割A(yù)型樁，如此反復(fù)循環(huán)，依次推進。其單根樁的施工與普通灌注樁施工一致，工序為:孔位放樣、護筒埋設(shè)、鉆機就位、成孔、泥漿護壁、清孔、鋼筋籠下設(shè)、導(dǎo)管下設(shè)、混凝土澆筑、起拔護筒等。

咬合樁施工特點:

1)A型樁與B型樁的施工必須適時地連續(xù)作業(yè)，間隔時間過長會在二序樁之間形成冷縫，起不到帷幕止水作用。

2)A型樁與B型樁的間隔時間又不能太短，否則容易導(dǎo)致先施工A型樁混凝土在高頻振動錘的作用下流淌，向四周擴散，增加B型樁施工難度。

3)一旦形成冷縫，必須采用高壓旋噴進行處理。

4)對混凝土的凝結(jié)硬化時間要求嚴格，而且必須根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)情況隨時預(yù)調(diào)。

5)對A型樁長護筒的起拔時間、對B型樁長護筒的下設(shè)切割A(yù)型樁的時機要求苛刻。

6)避免了三軸深層攪拌成孔機械要求的較大的作業(yè)面，在特定的狹窄場地上完成了作業(yè)任務(wù)。

2 兩種方案造價比較

均取10 m基坑支護為研究對象，分別計算各自包含的止水帷幕工程量及支護樁工程量，再根據(jù)各分項的綜合單價乘以各分項工程量，得出兩種方案沿10 m基坑支護的造價。具體如下:

第一種方案:10 m支護范圍內(nèi)含三軸深層水泥攪拌樁止水帷幕226.87 m3，含鋼筋混凝土支護樁7.69根計150 m3，三軸深層水泥攪拌樁的市場單價為400元/m3，鋼筋混凝土支護樁的市場單價為2 300元/m3。經(jīng)計算本方案10 m支護內(nèi)帷幕和支護樁的合價為435 748元。

第二種方案:10 m支護范圍內(nèi)含咬合樁止水帷幕245.31 m3，含鋼筋混凝土支護樁6.25根計122.65 m3，咬合樁(素樁和鋼筋混凝土樁)的綜合市場單價為3 304元/m3，鋼筋混凝土支護樁的市場單價為2 300元/m3。經(jīng)計算本方案10 m支護內(nèi)帷幕和支護樁的合價為1 092 599元。

可見兩種方案10 m范圍的價格差異為1 092 599－435 748=656 851元，第二種方案比第一種方案增加造價150.74%。最后此項目共150 m范圍內(nèi)基坑支護增加造價10 302 765元。

雖然方案替換后造成工程費用增加，但是考慮到方案替換妥善保護了古老的天主教堂，取得了較好的社會效益，仍然不失為一種特殊情況下的有效辦法。