高鐵站房地下車庫基坑復合支護施工技術

摘要：為保障臨近既有建筑基坑開挖時的安全性，本文通過實際工程案例，針對基坑周邊環(huán)境復雜、基坑開挖范圍內(nèi)存在深厚雜填土層等工程特點，采用雙排樁+旋噴樁+注漿復合支護結(jié)構，在雙排樁之間采用二重管法打入咬合樁來加固支護結(jié)構，并與前排灌注樁形成一道止水帷幕相連，以確保具備良好的止水性能并對雙排樁之間的雜填土進行注漿加固。本文對鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁、雜填土注漿技術的結(jié)構特點及施工工藝進行了詳細分析，探討并給出了處理措施，以解決場地復雜、工序繁雜等施工難點。結(jié)果表明，雙排樁+旋噴樁+注漿復合支護結(jié)構具有較大的抗側(cè)移剛度，能夠保障基坑開挖的安全性和穩(wěn)定性。

關鍵詞：雙排樁；旋噴樁；基坑支護；二重管法

中圖分類號：TU46 """""""" """""文獻標志碼：A """"""""""""""""""文章編號：

Construction Technology of Composite Support for "Foundation Pit of Underground of High-Speed Railway Station

LIU Huaiyu

（China Railway Construction Group Co.， Ltd.，Beijing 100000， China）

Abstract： In order to ensure the safety of excavation of foundation pit adjacent to existing buildings， this paper adopts a double-row pile + rotary jet pile + grouting composite supporting structure based on practical engineering cases， aiming at the complex surrounding environment of foundation pit and the engineering characteristics of deep mixed soil filling in the excavation range， and adopts the double-pipe method to drive the occluding pile between the double rows of piles to strengthen the supporting structure. It is connected with the front row of the pile to form a water stop curtain to ensure a good water stop performance and to reinforce the mixed fill between the two rows of piles by grouting.This paper provides a detailed analysis of the structural characteristics and construction technology of bored piles， high-pressure jet grouting piles， and grouting technology for miscellaneous fill soil， discussing and proposing solutions to construction difficulties such as complex site conditions and complicated procedures. The results indicate that the composite support structure of double-row piles， jet grouting piles， and grouting exhibits significant lateral stiffness， ensuring the safety and stability of foundation pit excavation.

Keywords： double-row piles; jet grouting piles; excavation pit support; double tube method

1 概述

隨著城市建設的不斷推進，基坑工程所面臨

的周邊環(huán)境變得日益復雜。擬建建筑可能位于周圍已有的建筑群中，因此在施工過程中需要盡量減少對周邊環(huán)境的干擾。然而，深基坑工程涉及對土體的開挖卸載，容易對周邊環(huán)境造成干擾[1]。在確?；臃€(wěn)定性的同時，需要精細控制基坑開挖與支護，以保持周邊環(huán)境沉降在可控范圍內(nèi)。因此，這引起了不少學者的關注。胡在良等[2]對超深大直徑鉆孔灌注樁的施工工藝與質(zhì)量控制技術進行探討，有效地控制了施工質(zhì)量。周小娟[3]利用三維有限元軟件結(jié)合現(xiàn)場基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，以某大型深基坑工程為背景，研究了雙排樁支護體系在軟土地區(qū)的施工應用。侯禹辰等[4]，周巖等[5]，蔣忠銀等[6]都對旋噴樁在基坑工程中的應用進行了研究，結(jié)果表明，高壓旋噴樁不僅能構成一道止水帷幕，還能控制基坑變形，有利于基坑穩(wěn)定。在城市的基坑工程中，基坑表層土體多為雜填土，雜填土具有成分復雜、結(jié)構松散、性質(zhì)不穩(wěn)定的特點[7]。采用土體注漿加固技術能夠有效提高土體的穩(wěn)定性[8]，并對基坑支護結(jié)構也有一定改進作用[9]。

近年來，對復合基坑支護形式的研究已經(jīng)取得了不少進展。李連祥等[10]，鄭云剛等[11]，李杰[12]，劉亮光[13]都對以雙排樁為主的復合基坑支護形式進行研究分析，證明了當雙排樁與其他支護形式結(jié)合時具有良好的適配性，能夠解決各類基坑支護問題。陳志樂等[14]對雙排咬合灌注樁在臨近河道的軟土地區(qū)應用進行了研究，結(jié)果表明雙排咬合灌注樁結(jié)構安全可靠。陳晨等[15]根據(jù)基坑周圍存在飽和粉砂地層及地下空間有限的情況，設計了一種支護結(jié)構，該結(jié)構將雙排樁與旋噴止水帷幕相結(jié)合，并進行了現(xiàn)場位移監(jiān)測分析，結(jié)果證明這種支護結(jié)構能夠滿足設計要求，并具有良好的支護效果。

綜上所述，對于與建筑物相鄰的大面積基坑開挖，逐漸發(fā)展成熟的復合基坑支護有著明顯優(yōu)勢。在城市中，基坑通常由深厚的雜填土構成，若不進行適當加固，則很難保證基坑的穩(wěn)定性，從而影響到施工安全。在這種情況下，采用復合支護技術不僅要對基坑壁進行加固，還需要對雜填土進行強化。這要求綜合考慮坑壁穩(wěn)定性和對豎向位移的控制，采用雙排樁+旋噴樁+注漿復合支護結(jié)構能夠在加固土體的同時有效抵抗基坑開挖導致的周圍土體變形。本文依托于河南省某緊鄰既有火車站大面積基坑開挖工程，簡述其施工方案及注意事項，以對未來的工程實踐及進一步的理論研究提供參考。

2 工程概況

該工程位于河南省信陽市，擬建信陽火車站站南廣場地下停車場，項目總用地面積約28 953.5 ㎡，地面為公交車場、城鄉(xiāng)巴士車場、人行景觀廣場；地面層設置警務室及調(diào)度室。廣場地下空間為出租車上下客區(qū)及停車場，建筑面積約21 650 ㎡（人防面積約6 500 ㎡）。場地地面標高為-1.70 m～±0.00 m，基坑開挖深度為6.9 m～8.6 m。

擬建項目場地周邊環(huán)境復雜，東側(cè)和北側(cè)臨近大量既有建筑。東側(cè)距基坑開挖上口線最近處約9.12 m為已建郵政大廈，該建筑包括一層地下室和樁基礎，其中樁頂埋深4.8 m；基坑北側(cè)為火車站和賓館，既有建筑與基坑開挖上口線的距離大多約5 m，基礎埋深為1.0 m；基坑西側(cè)距基坑開挖上口線約0.3 m處為四一路道路人行道外邊線，距基坑開挖上口線2.43 m處有燃氣管線（埋深1.2 m），距基坑開挖上口線4.81 m處有自來水管線（埋深1.7 m）；基坑南側(cè)距基坑開挖上口線約1.0 m布置有施工道路，施工道路外布置了臨建等設施；西南側(cè)及南側(cè)存在雨污水管線（平均埋深1.5 m），距基坑開挖上口線最近3.6 m?；又苓叚h(huán)境平面圖及復合支護結(jié)構剖面圖如圖1所示。

擬建場地地貌單元屬于浉河Ⅱ級階地，擬建場地地形較平坦，最大高差為2.49 m，本工程涉及基坑開挖土層主要為①雜填土、②粉質(zhì)粘土、③中砂、④礫砂，基坑開挖范圍內(nèi)以雜填土為主，普遍厚度約5.6 m。土層分布情況如圖1（b）所示。

場地地下水類型主要為雜填土中的上層滯水、粘土中的少量孔隙水和砂土層中的弱承壓水，弱承壓水水位標高66.82 m～66.58 m。鉆探測得地下水位在1.00 m～2.85 m，地下水位標高在78.10 m～78.89 m，勘察期間正值雨季，結(jié)合場地地下水賦存條件，抗浮水位標高定位79.00 m。

3 基坑支護方案

該工程基坑開挖面積大，臨近大量建筑物和市政道路，地下有大量管線，且四周場地狹小，基坑開挖過程中要限制基坑周圍土體位移，為保證基坑的穩(wěn)定性和施工作業(yè)的安全性， 在工程北部和東部臨近既有建筑區(qū)域采用雙排樁+旋噴樁復合支護形式，南側(cè)和西側(cè)臨近市政道路區(qū)域采用微型樁+土釘墻支護形式，在距火車站最近段采用斜向型鋼內(nèi)支撐支護。基坑周圍有連續(xù)擋水墻，并通過在排樁間打入高壓旋噴咬合樁形成一道擋水帷幕。

降水會對深基坑開挖作業(yè)給既有場地產(chǎn)生的形變進行疊加，使形變量變大。在降水過程中需注意降水深度，以免超深抽排影響周圍地層的變形。

4 施工技術要求

4.1 灌注樁施工

4.1.1 雙排樁式圍護結(jié)構設計及結(jié)構特點

雙排樁由單排樁演化而來，屬于排樁式支護體系。簡單來說，就是將支護樁的樁身前后移動一定位置，再通過剛性連接梁將這兩個樁身的頂部連接在一起，從而形成完整的圍護結(jié)構。在實際工程當中，有矩形式、梅花式、之字式、雙三角式等不同布置方式。

雙排樁式圍護結(jié)構是一種具有較大剛度的支護體系，通過自身空間結(jié)構與深基坑土體的共同作用，阻止土體發(fā)生形變。綜合考慮各布樁形式的特點與深基坑項目的實際情況，本項目采用矩形式布樁形式。

4.1.2 雙排樁施工工藝

雙排樁設計樁徑600 mm，樁間距1 200 mm，

排間距1 500 mm，樁長15 m，混凝土強度C30，垂直度誤差＜5‰，樁位偏差≤50 mm，孔底沉渣厚度≤100 mm。由于本場地上部土層存在較厚的雜填土，成孔困難。因此根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，灌注樁施工均采用長螺旋后插筋成孔，無需使用化學泥漿護壁，也不會產(chǎn)生泥漿，確保施工場地整潔。同時應間隔成樁，已完成混凝土澆筑的樁與臨樁成孔安全距離應≥樁徑的4倍，或間隔時間≥36 h，混凝土泛漿高度≥500 mm。施工順序：平整場地→定位測量放線→鋼筋籠制作→鉆機定位調(diào)試→鉆進成孔→鉆至設計標高→鉆機軟管與泵管連接→泵送混凝土→提升鉆具、清土→灌注至地表→下放鋼筋籠→成樁。主要施工流程如下：

1） 依據(jù)測量數(shù)據(jù)，在場地平整之后，以控制點作為參考標準，構建一個封閉的導線控制網(wǎng)絡。根據(jù)施工圖紙來確定樁的位置，并對其進行記錄、驗證和再次檢查。

2） 在鉆機就位后，需要進行預先的檢查，

確保鉆頭中心與樁位之間的偏移不超過20 mm，并對鉆機進行調(diào)整。為了確保鉆桿的垂直度，采用雙垂球雙向控制。只有在達到合格標準后，才能穩(wěn)定進行鉆進操作。當鉆頭首次與地面接觸時，應該先封閉鉆頭的封口，然后緩慢開始下鉆。在正常情況下，鉆進的速度應維持在0.017 m/s～0.025 m/s。土方被鉆出后，應立即進行清理，并將其集中到指定的地方進行堆放。通過利用鉆桿上的孔深標記來控制鉆孔的深度，一旦達到設計的深度和土層要求，就需經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)理員的驗收，然后才能進行灌注混凝土的施工。

3） 進場使用的混凝土必須嚴格遵循設計和

相關規(guī)范的要求?；炷恋乃涠葢斁S持在180 mm～220 mm，并確保其具備良好的流動性及和易性。在泵送混凝土的過程中，必須保持連續(xù)性，地泵料斗內(nèi)的混凝土高度通常≥40 cm，以避免因吸入空氣而導致管道阻塞。當鉆桿靠近地面時，應逐漸減緩提管速度，并及時清除孔口的渣土，以確保樁頭混凝土的質(zhì)量。鉆桿的提升速度應與泵的輸送速度保持一致，而灌注過程中的提升速度應限制在0.042 m/min以內(nèi)。嚴禁先進行鉆孔，再進行灌注操作，以確保成樁質(zhì)量達標。在灌注時必須將混凝土灌注至地表。

4） 鋼筋籠的主筋是通過單面焊接方式進行

連接。主筋與箍筋在特殊固定點點焊，其他部分采用雙扎絲綁扎連接。螺旋筋與主筋之間采用點焊。實際鋼筋加工長度根據(jù)實際樁長確定?？紤]分為兩節(jié)進行加工，標準節(jié)根據(jù)原材料長度采用單面焊接連接。非標準節(jié)的長度則是實際樁長減去標準節(jié)長度后與標準節(jié)進行焊接連接。主筋的焊接在同一截面上的接頭數(shù)量不得超過50%，焊接的接頭應錯開布置，錯開的接頭間隔s≥35 n，且s≥500 mm。當使用單面搭接焊接頭時，搭接焊縫的長度l＞10 n，其中n為主筋的直徑。

5） 鋼筋籠上下節(jié)主筋連接采用單面搭接焊。將鋼筋籠分段吊入樁孔，在樁口上使用鋼管進行焊接操作。在鋼筋籠焊接完畢后，應由工作人員將其放置在孔的中心位置，然后緩慢推進至預定的深度，以防止鋼筋籠與孔壁發(fā)生卡頓或碰撞。4.2 高壓旋噴樁施工

4.2.1 施工原理及特點

在對高壓旋噴樁進行施工時，需要使用鉆機等施工設備（見圖2～圖3），通常鉆機的鉆桿上配備專業(yè)的高壓噴嘴，在其向下鉆進的過程中，噴嘴會隨之進入到地下，當噴嘴達到相應的高度時，施工人員應將一定比例的水泥漿，通過高壓泵運輸?shù)礁邏簢娮熘?，再將其噴射進土體中，在噴射過程中，應對噴嘴速度進行控制，所噴射出的水泥漿和該位置的土層混合到一起，形成堅固的地基。與此同時，在施工時，施工人員應控制鉆桿上行速度，使水泥漿和土體中的顆粒融合得更充分，從而達到加固土體的目的。施工完成后，會在鉆桿周圍形成旋噴樁（呈現(xiàn)出圓形孔柱），該旋噴樁強度較高，可以滿足施工設計承載力的要求。

咬合樁采用旋噴鉆孔機在雙排樁的前排樁之間進行旋噴施工，形成一圈咬合樁體，從而構成一個連續(xù)且剛性的支護體系，能有效地抑制土體變形。由于本工程在雨季施工，為防止雨水天氣對施工造成影響，場地中應做好防水工作。高壓旋噴樁能與灌注樁咬合，形成一道止水帷幕，有效抵擋基坑外側(cè)的水壓力，并減小滲流速度，具有良好的止水性。前排樁之間采用了旋噴樁作為封水和連接結(jié)構，限制了樁間土位移，并增強了前排樁與樁間連接，不同于其他雙排樁只是樁頂?shù)倪B接，這種連接存在于一定深度，因此其機理與僅有樁頂連接的雙排樁完全不同。

由于高壓旋噴樁具有無污染、易管理、設備簡單、施工便利、耐久性強、料源充足等優(yōu)勢，被廣泛應用于各種永久性工程中。該種施工技術主要應用是防滲透和加固，通過使用高壓旋噴樁，可以進一步提高地基承載力，有效控制沉降變形等問題，與此同時，高壓旋噴樁還能夠避免砂土液化，并實現(xiàn)流砂的固化。高壓旋噴樁施工設備如圖2所示。

4.2.2 施工工藝

旋噴樁高壓噴射注漿采用二重管法，射流介質(zhì)為高壓漿液及壓縮空氣，樁直徑600 mm、樁間距400 mm，樁間咬合200 mm、混凝土強度C30、樁頂標高偏差＜200 mm、樁位偏差＜20 mm、垂直度誤差＜1%，在施工過程中需反復進行調(diào)整以確保施工偏差滿足要求。施工中，鉆孔時需格外注意避免泥沙阻塞噴嘴。對此，可同時進行射水和插管操作，但應注意水壓力通?！? MPa，以防壓力過大導致孔壁坍塌的危險。具體施工順序為：鉆孔→預導孔成孔→旋噴機就位→下噴漿管到設計深度→制漿→旋噴提升→注漿成樁→沖洗移位→重復。

1） 旋噴注漿施工時，需將鉆機移動至設計樁位，并確保鉆桿頭準確對準孔位中心并水平校正，以滿足設計要求的鉆孔垂直度且偏差≤5 cm。

2） 將旋噴管插入到預定的深度后，配制水泥漿液，并按照設計要求轉(zhuǎn)動旋噴管，投入水泥漿液及空氣進行上、下旋噴注漿。需要對水泥漿液進行嚴格篩選，并布置2道篩選裝置以滿足噴嘴直徑的要求。

3） 噴管在插入至預定深度時自下而上進行噴射作業(yè)。在旋噴過程中，需定期檢查和調(diào)節(jié)高壓泥漿的壓力、流量以及鉆機的旋轉(zhuǎn)和提升速度，并在停機時間＞3 d時對泵體及輸漿管路進行清洗。

4） 當旋噴管上升至樁頂附近時，緩慢將旋轉(zhuǎn)噴頭移動到樁頂正上方，并進行5 s～10 s的旋轉(zhuǎn)后再繼續(xù)緩慢上升并進行旋噴，直到達到約1.0 m高度。

5） 在施工過程中所產(chǎn)生的返漿可以經(jīng)篩網(wǎng)過濾后反復使用，操作完成后再回灌至樁孔內(nèi)，直到樁孔內(nèi)漿液面停止下降為止。

6） 當噴射達到設計標高時，需對注漿管和注漿泵等設備進行清理，并將漿液更換為水并進行排放。隨后需要搭設旋噴管裝置并將其儲存離開地面。每根樁施工完成后，應使用水沖洗泥漿泵及管路中的殘留漿液，并采用低壓水清洗鉆具等設備。

施工過程中若出現(xiàn)無法連續(xù)作業(yè)的情況，可能導致止水帷幕出現(xiàn)冷縫。冷縫處理采用高壓旋噴樁在止水帷幕背后進行補強處理，高壓旋噴樁的樁徑為600 mm，間距400 mm，冷縫處施打5根高壓旋噴樁對止水帷幕進行補強。在基坑開挖過程中，若遇到局部地下滲水情況，計劃使用快速注漿進行堵漏。冷縫處理施工見圖2。

4.3 雜填土注漿加固技術

雜填土注漿加固技術是一種用于改善土體力學性質(zhì)以增強地基承載能力的地基處理方法。這項技術通常用于土質(zhì)雜填地基，特別是在軟弱土層或沉積土層中。在本工程中，基坑開挖范圍內(nèi)大部分為性質(zhì)不穩(wěn)定的雜填土，且周邊臨近既有建筑物，基坑周圍地下有大量市政管線，采用注漿對樁間土體進行加固，改善樁間的土體性質(zhì)，從而從根本上改變了樁間土體的受力性能，改善了雙排樁之間的連接機制，從而達到防止基坑壁位移過大、降低基坑周邊沉降的目的。同時由于樁間土體進行了注漿加固，注漿加固后的土體性質(zhì)與普通土體性質(zhì)也完全不同，在前后排樁傳力機理上更加復雜，受控于注漿效果及原有土體的性質(zhì)。

4.4 施工難點及處理措施

在本工程中，不僅要面對場地復雜性的考驗，包括基坑周邊存在的既有建筑物、市政道路以及密集的管線，而且還涉及多工種、多工序的項目繁雜性，以及深基坑開挖對地層和管線造成的潛在風險。在這一背景下，必須制定出切實可行的施工技術方案，以確保工程的高效、安全推進。以下是施工中所面臨的幾個關鍵施工技術難點以及擬采取的解決方案。

1） 場地復雜，基坑東側(cè)、北側(cè)存在既有建筑物，南側(cè)、西側(cè)鄰近市政道路，且管線較多，場地狹小、施工便道距基坑較近。因此，需對周邊建筑、管線情況進行詳細梳理，繪制實際位置平面圖，做好基礎埋深、管線埋深標記。對周邊建筑物和道路進行實時監(jiān)測。

2） 該項目工種、工序眾多，項目繁雜，本工程將安排支護樁、止水帷幕、土釘、噴錨、微型樁、斜支撐等多個作業(yè)班組，各個隊伍之間交叉協(xié)作項目多，各工序間穿插工作量較大。應重點注意施工協(xié)調(diào)和施工質(zhì)量，對管理人員和作業(yè)人員進行針對性培訓教育，并對關鍵工作點現(xiàn)場標識標牌展示。根據(jù)實際施工情況調(diào)整施工組織安排和交叉工序進度計劃，以確保現(xiàn)場策劃更加合理、高效。項目部各部門做好相關監(jiān)督工作，做到統(tǒng)一部署，統(tǒng)一管理。

3） 基坑開挖范圍內(nèi)存在較厚的雜填土，支護樁、高壓旋噴樁、土釘、錨桿及微型樁施工過程控制和質(zhì)量標準控制均是本工程的重點和難點。嚴格按照圖紙要求對局部區(qū)域進行注漿加固。在各項工序施工前做好應急策劃，出具針對雜填土施工區(qū)域的專項交底，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況及時總結(jié)、完善施工工藝和措施。

5 結(jié)語

以信陽市火車站站南廣場地下停車場項目為研究對象，對雙排樁+旋噴樁施工技術展開研究，得出以下結(jié)論。

1） 本支護形式具有較大的抗側(cè)移剛度，能有效限制基坑開挖時的變形，具有施工速度快，對施工場地要求小等優(yōu)點。

2） 本支護形式在雜填土基坑中的成功應用，為類似臨近既有建筑及基坑表層為較深雜填土土層條件下基坑支護提供了寶貴經(jīng)驗。

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編輯：劉 巖