攪拌樁與鉆孔灌注樁組合的基坑圍護(hù)施工方案應(yīng)用研究

胡 凱，王 瑾

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攪拌樁與鉆孔灌注樁組合的基坑圍護(hù)施工方案應(yīng)用研究

胡 凱，王 瑾

（長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 土木工程系，湖北 武漢430212）

由于該住宅項(xiàng)目的基坑深度較大，場(chǎng)地較為狹小，與周邊環(huán)境、管線的關(guān)系復(fù)雜，導(dǎo)致施工難度增大。施工時(shí)在結(jié)合自身工程實(shí)際的情況下，探索攪拌樁與鉆孔灌注樁組合的基坑圍護(hù)施工方案，能夠較好滿足要求。

攪拌樁；鉆孔灌注樁；基坑圍護(hù)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在建筑領(lǐng)域也發(fā)生著翻天覆地的變化，越來(lái)越多的高層建筑拔地而起?；A(chǔ)是高層建筑的重要組成部分，基礎(chǔ)在施工之前要進(jìn)行基坑開挖，基坑在開挖工程當(dāng)中支護(hù)得當(dāng)能夠避免建筑事故發(fā)生。本項(xiàng)目采用的雙軸攪拌樁與鉆孔灌注樁組合的基坑圍護(hù)施工方法，具有很多優(yōu)點(diǎn)，不僅安全性好，也節(jié)省了工期和造價(jià)。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討比較多，單方面的方法比較多，多種組合基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的文獻(xiàn)相對(duì)較少。攪拌樁與鉆孔灌注樁組合的基坑圍護(hù)施工方法是一種優(yōu)化組合的方法。相關(guān)文獻(xiàn)中，孫強(qiáng)[1]研究了根據(jù)某復(fù)雜地形特征采用錨桿支護(hù)的技術(shù)，章兆熊[2]等研究了深度超過(guò)50 m 的超深三軸水泥土攪拌樁技術(shù)，陳瑁[3]研究了“攪拌樁+鉆孔樁+型鋼內(nèi)支撐組合支護(hù)在狹小場(chǎng)地深基坑中的應(yīng)用”，李俊[4]探討了深基坑支護(hù)與降水施工綜合技術(shù)在狹小場(chǎng)地內(nèi)的應(yīng)用，鐘文杰[5]研究了“支護(hù)樁+內(nèi)支撐+錨索+攪拌樁支護(hù)體系在深基坑工程中的應(yīng)用”。對(duì)于這些施工方法的研究主要應(yīng)用于特定施工環(huán)境，有許多方面還處于探索階段。本項(xiàng)目結(jié)合自身工程情況，采取攪拌樁與鉆孔灌注樁組合的基坑圍護(hù)施工方法，使軟土地基得到強(qiáng)化，地基的整體性、水穩(wěn)定性、強(qiáng)度較好。

一、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)概況

本工程基坑地下車庫(kù)區(qū)域分南北兩區(qū)，南區(qū)為地下一層，北區(qū)為地下兩層，基坑開挖面積488 159m2，基坑周長(zhǎng)930m，基坑安全等級(jí)為二級(jí)，基坑開挖深度約4.9-11.8m，正負(fù)零絕對(duì)標(biāo)高4.500m（吳淞標(biāo)高）。根據(jù)本工程基坑開挖深度、地層情況、紅線情況、周邊環(huán)境特點(diǎn)及要求等，南區(qū)地下一層區(qū)域基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)均采用二軸攪拌樁門框式（外側(cè)二軸攪拌樁內(nèi)插槽鋼或鋼管）重力壩形式進(jìn)行支撐做為止水帷幕和擋土，坑邊設(shè)置二軸攪拌樁暗墩。設(shè)計(jì)圍護(hù)雙軸攪拌樁2?700@1 000。其中樁長(zhǎng)4.5-14 m，水泥摻量15%。部分場(chǎng)地受限采用土工法，圍護(hù)坑內(nèi)設(shè)置角撐或斜拋撐形式。北區(qū)地下二層區(qū)域基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)采用外側(cè)雙軸攪拌樁+內(nèi)側(cè)鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐形式進(jìn)行支撐和擋土。

1.基坑與周邊環(huán)境關(guān)系

擬建物距四周已有道路、住宅小區(qū)及加油站距離較近。其中，擬建物距南側(cè)彭江路最近距離8m左右，北側(cè)隔河道后為“和源福邸”、“明園森林都市”住宅小區(qū)（距離約20m左右，距河道約6m左右），東側(cè)距離平型關(guān)路主干道約7m左右；西側(cè)為業(yè)主售樓部?；优c周邊建筑物的位置關(guān)系較為復(fù)雜。

2.基坑周邊管線情況

本工程南側(cè)靠近彭江路處分布綜合管線，北側(cè)為河道，是基坑開挖環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)內(nèi)容。

二、地質(zhì)條件與環(huán)境狀況

1.氣象水文條件

本工程地處上海，屬北亞熱帶季風(fēng)性氣候，四季分明，日照充分，雨量充沛；氣候溫和濕潤(rùn)，春秋較短，冬夏較長(zhǎng)；全年70%左右的雨量集中在5至9月的汛期。本場(chǎng)地內(nèi)承壓水對(duì)本工程無(wú)影響。

2.工程地質(zhì)條件

本工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，具體地質(zhì)構(gòu)造如表1所示。

表1 地質(zhì)構(gòu)造組成

三、應(yīng)用案例

1.雙軸攪拌樁施工方案

本工程φ700@1 000mm深層攪拌樁采用SJB-Ⅱ型、噴漿攪拌樁機(jī)施工，主要為圍護(hù)止水及坑邊加固。攪拌樁施工工藝主要施工參數(shù)：（1）樁徑為700mm，誤差不超過(guò)2cm2。（2）深層攪拌樁采用二軸攪拌機(jī)，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為13%，水泥漿水灰比取用0.50-0.60，并可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)對(duì)水泥的實(shí)際情況加入一定比例的外加劑。（3）垂直度控制在≤1/150，用于地基加固時(shí)垂直度可取1/100。樁位偏差≤50mm，樁體搭接長(zhǎng)度為200mm。（4）攪拌提升速度≤0.5m/min，鉆頭轉(zhuǎn)速控制在30-40r/min。（5）材料必須滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，經(jīng)復(fù)試合格方能投入使用。（6）樁體養(yǎng)護(hù)期不小于28天，采用鉆孔取芯的方法進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，水泥土體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8Mpa。由于該攪拌樁為圍護(hù)灌注樁施工前的土體加固，應(yīng)該首先施工。攪拌樁樁體施工為兩噴三攪工藝，即：攪拌下沉→噴漿提升→攪拌下沉→噴漿提升→攪拌下沉→攪拌提升→完成。施工過(guò)程中采用二噴三攪的施工工藝，以確保樁體泥土充分的攪拌。嚴(yán)格控制每臺(tái)鉆機(jī)的工作量，以24小時(shí)完成90m3工程量進(jìn)行安排設(shè)備，以滿足工藝和質(zhì)量要求、施工進(jìn)度要求。該樁強(qiáng)度檢測(cè)采用鉆孔取芯的方法進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。鉆機(jī)位置確定后，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)取芯位置安裝并固定鉆機(jī)，以保障鉆機(jī)在工作時(shí)不產(chǎn)生位移。注意的是鉆芯機(jī)就位后，在保證鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)才可以安裝鉆頭。

2.鉆孔灌注樁施工方案

樁徑為700、800、900。選用主要機(jī)械有：GPS-10型鉆機(jī)、泥漿泵等。施工時(shí)，采用GPS-10型鉆機(jī)原土造漿，正循環(huán)成孔。成孔過(guò)程中泥漿通過(guò)泥漿循環(huán)池、循環(huán)溝槽進(jìn)行循環(huán)。樁徑為700、800、900，樁長(zhǎng)為10.3m的樁初灌量分別為5m3、6m3、8m3。鋼筋籠現(xiàn)場(chǎng)制作，成孔后進(jìn)行第一次清孔，立刻安放鋼筋籠、砼導(dǎo)管，并進(jìn)行第二次清孔，達(dá)到要求后進(jìn)行混凝土澆灌。砼采用商品砼，由混凝土攪拌運(yùn)輸車直接灌入，導(dǎo)管起拔利用鉆機(jī)。鉆孔和砼澆灌中所排出的廢泥漿輸入泥漿貯存池由專用泥漿運(yùn)輸車外運(yùn)。

鉆孔灌注樁施工要注意的問題：（1）在鉆孔過(guò)程中，鉆機(jī)的主吊鉤宜始終吊住鉆具，不使鉆具的全部重量由孔底承受，這樣就可避免鉆桿折斷，又可保證鉆孔質(zhì)量。（2）為了確保樁體施工質(zhì)量（避開鄰樁初凝時(shí)間內(nèi)不被擾動(dòng)），施工順序采用間隔式施工，防止相鄰樁孔壁坍塌，所以實(shí)際施工時(shí)按樁號(hào)1#-3#-5#-7#-9#“跳躍式”方法進(jìn)行。（3）鉆孔中的鉆進(jìn)快與慢，泥漿護(hù)壁（泥漿厚度）要根據(jù)地層的變化而變化。對(duì)于砂性土應(yīng)加大泥漿粘度。鉆孔中泥漿密度控制：一般情況，在松散易塌地層中（如粉土、粉砂土層），泥漿密度控制在1.30左右，在粘性土層中（如粉質(zhì)粘土），泥漿密度控制在1.25左右。輸入泥漿密度≤1.2。（4）成孔過(guò)程中，泥漿循環(huán)溝應(yīng)經(jīng)常疏通，泥漿池應(yīng)定期清理廢漿及時(shí)外運(yùn)。砼澆注前應(yīng)使泥漿池留存足夠的貯漿量，并能及時(shí)外運(yùn)，以保證砼能連續(xù)澆灌并防止泥漿外溢。如圖1所示。

圖1 成孔橫斷面布置圖

水泥土攪拌樁墻是采用深層攪拌方法對(duì)強(qiáng)度較低的土層進(jìn)行加固所形成的塊狀或帷幕狀擋土結(jié)構(gòu)，是軟土地區(qū)基坑支護(hù)的主要形式之一，但是水泥土攪拌樁強(qiáng)度低，受力性能一般，水泥土墻一般僅用于深度不超過(guò)6m的基坑。根據(jù)本工程所處的地質(zhì)條件及基坑開挖深度，經(jīng)過(guò)分析本工程巖土概況，結(jié)合基坑周邊環(huán)境、基坑周邊荷載、基坑開挖深度以及基坑安全等級(jí)、基坑位移對(duì)主體結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的影響，由于本工程的軟土深度達(dá)到10多米，顯然本工程中單一使用水泥土攪拌樁墻不能滿足需要，因此必須采取多種方案綜合使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短來(lái)進(jìn)行考慮?？紤]到利用建筑場(chǎng)地條件，結(jié)合圍護(hù)止水及坑邊加固、部分放坡，改善支護(hù)后方土體工程特性并抵擋側(cè)土壓力，可以同時(shí)采用水泥土深層攪拌樁結(jié)合鉆孔灌注樁形成的組合支護(hù)模式進(jìn)行基坑支護(hù)。水泥土攪拌樁可以防滲止水，鉆孔灌注樁主要用于擋土，兩個(gè)組合使用相得益彰。但是在施工的時(shí)候，攪拌樁具有擠土效應(yīng)，如果先施工灌注樁后施工攪拌樁垂直度不好保證，且成孔質(zhì)量受到影響，故應(yīng)先施工攪拌樁后施工鉆孔樁。

3.坑內(nèi)降水

擬建場(chǎng)地下部存在承壓水層。針對(duì)這層對(duì)基坑抗突涌穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)資料，計(jì)算時(shí)承壓水頂板埋深取25.0m，承壓水初始水位埋深取3.0m，驗(yàn)算時(shí)安全系數(shù)取1.1。計(jì)算承壓水的頂托力為：Fs·γw·H=1.1×10×（25.0-3.0）=242.0kPa。

基坑臨界降壓開挖標(biāo)高為開挖深度為11.6m。本工程中基坑均未超過(guò)臨界開挖深度，故此工程中可不考慮承壓水的影響。

采用輕型井點(diǎn)排距一般約8.0-12.0m，同時(shí)綜合該工程的基坑形狀及土方開挖工況，輕型井點(diǎn)積水總管長(zhǎng)度約為30m，輕型井點(diǎn)共計(jì)布置56組，北地塊6組，南地塊50組。為了保證疏干效果，采用管井降水方案，考慮到管井降水時(shí)的井損效應(yīng)，疏干井考慮深入至開挖面以下6m左右，以確保疏干質(zhì)量，疏干井井深設(shè)計(jì)為16m。

4.基坑監(jiān)測(cè)

本工程深基坑支護(hù)有效使用期為一年半，為保證對(duì)基坑開挖期間的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，基坑監(jiān)測(cè)工作直至基坑完全平±0.00，進(jìn)入穩(wěn)定階段。本工程各項(xiàng)監(jiān)測(cè)均設(shè)置控制指標(biāo)以及預(yù)警程序。監(jiān)測(cè)控制指標(biāo)如表2所示。

表2 基坑監(jiān)測(cè)控制指標(biāo)

監(jiān)測(cè)信息應(yīng)及時(shí)反饋，每次觀測(cè)完畢后，及時(shí)向建設(shè)、監(jiān)理單位通報(bào)觀測(cè)結(jié)果，并在1-2工作日內(nèi)及時(shí)整理提交監(jiān)測(cè)報(bào)告，分析基坑的安全可靠性及對(duì)周邊環(huán)境的影響程度。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)復(fù)測(cè)超過(guò)預(yù)警值時(shí)，首先應(yīng)復(fù)測(cè)，以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的正確性，其次應(yīng)與附近其他項(xiàng)目監(jiān)測(cè)及施工情況對(duì)比分析，證實(shí)確為達(dá)到預(yù)警值時(shí)，方可預(yù)警。檢測(cè)項(xiàng)目達(dá)到預(yù)警后，應(yīng)加密觀測(cè)。當(dāng)有監(jiān)測(cè)項(xiàng)目達(dá)到預(yù)警值時(shí)，監(jiān)測(cè)單位配合各單位提出處理險(xiǎn)情的合理化建議。

四、結(jié)論

本工程地處復(fù)雜市中心地帶，地形復(fù)雜，施工作業(yè)面小，通過(guò)攪拌樁先進(jìn)行圍護(hù)止水及坑邊加固，之后再進(jìn)行鉆孔灌注樁作為主要圍護(hù)樁的基坑圍護(hù)施工方法，安全地完成了基坑開挖。實(shí)踐證明，在整個(gè)施工過(guò)程當(dāng)中未發(fā)生險(xiǎn)情，監(jiān)控的觀測(cè)數(shù)據(jù)都在可控范圍之內(nèi)。文中所采取的措施方法，不僅對(duì)本項(xiàng)目適用，也為日后其他類似復(fù)雜環(huán)境條件下的基坑圍護(hù)施工方案提供了參考方法。

[1]孫強(qiáng).深基坑支護(hù)施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用[J].城市建筑，2015（24）：79-79.

[2]章兆熊，李星，謝兆良等.超深三軸水泥土攪拌樁技術(shù)及在深基坑工程中的應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2010（s2）：383-386.

[3]陳瑁.攪拌樁+鉆孔樁+型鋼內(nèi)支撐組合支護(hù)在狹小場(chǎng)地深基坑中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2011（7）：194-196+205+17.

[4]李俊.深基坑支護(hù)與降水施工綜合技術(shù)在狹小場(chǎng)地內(nèi)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（22）.

Application Research on Construction Method of Enclosure of Deep Foundation Pit By Mixing Pile and Cast-in Place Pile

HU kai，WANG Jin

（Changjiang Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430212, China）

The foundation of the residential projects is deep, and the Construction site is narrow. It is surrounded by some roads and pipelines, so it’s difficult to construct. This article combines the facts of the project, and puts forward a new construction plan called mixing piles and cast-in place pile composite foundation enclosure. This construction plan can meet the needs of construction.

mixing piles; cast-in place pile; enclosure of foundation pit

（責(zé)任編輯 王傲冰）

TU753

A

1008—6129（2016）05—0088—05

2016—08—20

胡凱（1982—），湖北黃梅人，長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系，講師。