混凝土灌注樁+高壓旋噴樁支護(hù)形式與PCMW工法的對比探討

劉亞鑫

摘要：分析了混凝土灌注樁+高壓旋噴樁支護(hù)和PCMW工法的施工工藝和工作原理上的區(qū)別，通過項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)施情況對比其優(yōu)缺點(diǎn)，得出各自的適用范圍，為類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù);混凝土攪拌樁;高壓旋噴樁;PCMW工法;對比

隨著城市內(nèi)的大型建筑不斷興建，深基坑工程迅速增多，但由于建筑場地工程地質(zhì)條件的不確定性，基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)方法還不十分成熟，施工管理往往不夠規(guī)范，因此基坑工程事故時(shí)有發(fā)生，這給社會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。文章在前人研究論證的基礎(chǔ)上，通過對蚌埠市第一人民醫(yī)院綜合病房大樓項(xiàng)目在雜填土較厚，地下水位豐富，施工場地局限等條件下所采用的兩種支護(hù)形式的工作原理、施工工藝、實(shí)施效果等方面進(jìn)行了對比分析，為之后類似的基坑工程的設(shè)計(jì)和施工提供一些借鑒。

1 工程實(shí)例

1.1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)概況

蚌埠市第一人民醫(yī)院綜合病房大樓項(xiàng)目周圍有1～5層的建筑物，距離較近。基坑大致上為規(guī)則矩形，開挖深度12m，基坑周長410m，面積8000㎡，。原支護(hù)方案設(shè)計(jì)為PCMW工法（典型平面見圖1），即攪拌樁內(nèi)插預(yù)制樁，采用隔一插一方式。預(yù)制樁采用混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（700、600PRC樁），預(yù)制樁水平間距為1.20m;攪拌樁直徑為800mm，水平間距為0.6m，攪拌樁兼做止水帷幕。但由于場地條件有限，三軸攪拌樁機(jī)無法施工在基坑轉(zhuǎn)角處的攪拌樁，因此后期經(jīng)變更將部分PCMW工法樁變更為混凝土灌注樁+高壓旋噴樁（典型平面見圖2）的基坑支護(hù)形式，混凝土灌注樁直徑800mm，水平間距為1600mm;高壓旋噴樁直徑500mm，水平間距為300mm。PCMW工法樁及混凝土灌注樁+高壓旋噴樁均與預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合，形成樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。

1.2 工程地質(zhì)條件

項(xiàng)目場地地貌類型為淮河南岸一級階地，場地原為池塘，后使用建筑垃圾填平。開挖范圍內(nèi)地層分布自上而下為：雜填土層，厚度1.10～8.10米粉質(zhì)黏土層，硬塑，厚度0.50～4.60米粉土層，厚度2.20～5.40米。地下水情況為：第一含水層組為上層滯水，穩(wěn)定水位埋深在0.68～3.04米，第二含水層組為承壓水，埋深約為5.00～8.10米。

2 工作原理與施工工藝對比

2.1 工作原理對比

混凝土灌注樁+高壓旋噴樁的工作原理為利用高壓旋噴樁與的混凝土灌注樁重疊（約1/3），封閉混凝土灌注樁之間的間隙，形成封閉的具有支護(hù)和截水作用的混凝土及水泥連續(xù)墻，樁頂與冠梁連接，側(cè)面與預(yù)應(yīng)力錨索連接，成為一個完整的樁錨支護(hù)體系。該支護(hù)形式已較為成熟，在全國各地的施工項(xiàng)目有著廣泛的應(yīng)用。

預(yù)應(yīng)力管樁水泥土攪拌墻（PCMW工法），亦稱“勁性攪拌樁”，該支護(hù)形式是在相互套接的水泥土攪拌樁體內(nèi)插入預(yù)應(yīng)力管樁，從而形成具有止水和擋土功能的復(fù)合結(jié)構(gòu)。水泥土攪拌樁的相互搭接咬合主要起到了止水作用，而插入預(yù)應(yīng)力管樁抵抗水土壓力，彌補(bǔ)了攪拌樁抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度低的弱點(diǎn)。該支護(hù)形式作為一種新型的支護(hù)形式，近幾年來在華東地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。

2.2 施工工藝對比

混凝土灌注樁+高壓旋噴樁施工工藝：定位放線→灌注樁鉆孔→吊入鋼筋籠→澆筑混凝土→高壓旋噴樁施工。主要使用機(jī)械有SWDM250旋挖機(jī)、25t汽車吊、76型旋噴鉆機(jī)、制漿后臺。

PCMW工法施工工藝：定位放線→三軸攪拌樁施工→管樁定位→插入管樁。主要施工機(jī)械有JB160A三軸式連續(xù)墻鉆孔機(jī)及其制漿后臺、80t履帶吊。

3 實(shí)施效果對比

3.1 支護(hù)效果

支護(hù)效果主要從基坑監(jiān)測成果反應(yīng)，整個基坑布置冠梁水平位移監(jiān)測點(diǎn)11個，PCMW工法樁位置的共9個，混凝土灌注樁+高壓旋噴樁位置的共2個。監(jiān)測成果反映兩種支護(hù)形式下的冠梁水平位移基本均為6mm。深層土體唯一監(jiān)測點(diǎn)也為11個，PCMW工法樁位置的共9個，混凝土灌注樁+高壓旋噴樁位置的共2個，監(jiān)測成果反映PCMW工法樁的深層土體位移較大，達(dá)14mm;混凝土灌注樁的深層土體位移較小，為7mm，但位移均在限值以內(nèi)。

3.2 止水效果

PCMW工法的主要漏水點(diǎn)為錨索孔，經(jīng)過封堵后基本無其他漏水點(diǎn)，但存在微量的滲水情況，水泥土攪拌樁經(jīng)長期滲水影響，表面呈現(xiàn)微綠色，整體止水效果較好，對基坑內(nèi)施工無影響。

混凝土灌注樁+高壓旋噴樁施工完成后，在開挖過程中發(fā)現(xiàn)由于場地內(nèi)雜填土縫隙較大，高壓旋噴樁成樁后樁體不規(guī)則，在樁間有漏水點(diǎn)，經(jīng)過不斷的沖刷，逐漸導(dǎo)致土體滑移，在支護(hù)結(jié)構(gòu)外形成直徑約2m的空腔。經(jīng)后期注漿處理后消除了漏水及安全風(fēng)險(xiǎn)。并且由于高壓旋噴樁的樁體不規(guī)則，部分樁體需后期剔鑿。整體止水效果較差。

3.3 施工條件

施工PCMW工法的JB160A三軸式連續(xù)墻鉆孔機(jī)由于為軌道式的行走方式，因此需要施工場地內(nèi)較為平坦，施工部位需要較為連續(xù)，且要求施工現(xiàn)場的供電總功率要達(dá)到600KW以上。PRC管樁需要由專業(yè)廠家定制，且運(yùn)輸至現(xiàn)場后需要堆放暫存，因此要求場地內(nèi)較為寬闊，且管樁需能保證連續(xù)供應(yīng)。

混凝土灌注樁的施工機(jī)械旋挖鉆機(jī)和高壓注漿機(jī)為履帶式的行走方式，且無需供電，對現(xiàn)場條件要求較低。

3.4 經(jīng)濟(jì)效果

按照設(shè)計(jì)方案綜合計(jì)算，混凝土灌注樁+高壓旋噴樁比PCMW工法在每米支護(hù)上造價(jià)高出1200元，PCMW工法較為經(jīng)濟(jì)。

3.5 其他方面

就成型效果來看，PCMW工法由于管樁為成品樁，成型后整個基坑顯得更為整齊美觀，并且預(yù)應(yīng)力錨索的鋼腰梁與管樁貼合的更好，無需后期補(bǔ)塞墊片?；炷翑嚢铇队捎谛枰酀{池，且旋挖鉆掏出的泥漿均需堆在場地內(nèi)，因此對現(xiàn)場的環(huán)境影響較大。

4 結(jié)語

混凝土灌注樁+高壓旋噴樁支護(hù)形式與PCMW工法在支護(hù)效果、止水效果、施工條件、經(jīng)濟(jì)效果等其他方面對比各有優(yōu)劣勢，整體來說PCMW工法的實(shí)施效果更好，但是需要有持續(xù)不間斷的管樁供應(yīng)，對施工組織與協(xié)調(diào)的能力要求高?；炷凉嘧?高壓旋噴樁的支護(hù)形式在粉土、粉質(zhì)黏土等天然地質(zhì)條件下的施工效果好，但在雜填土較厚的人工地質(zhì)條件下止水效果較差，且造價(jià)成高，但支護(hù)效果更好，更為穩(wěn)定，且施工技術(shù)較為成熟，。在今后的設(shè)計(jì)與施工中，事前做好場地地質(zhì)條件及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)資源的調(diào)查，將會起到事半功倍的效果。