深基坑围护工程中的钻孔灌注桩咬合水泥土搅拌桩施工技术

第２７卷第１２期　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．１２　建筑施工　ＢＵＩＬＤＩＮＧ　Ｃ０ＮＳＴＲＵＣＴ１０Ｎ　深基坑围护工程中的钻孔灌注桩咬合　水泥土搅拌桩施工技术　Ｃ０ｎＳｔｒｕｃｔｉ０ｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｂｏｒｅｄ　Ｐｉｌｅ　ａｎｄ　Ｃｅｍｅｎｔ－Ｓｏｉｌ　Ｓｔｉｒｒｅｄ　Ｐｉｌｅ　ｆｏｒ　Ｄｅｅｐ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｉｔ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　口　方征　（上海五冶三公司２９１９００）　【摘要】对软土地基１４　Ｉｌｌ深的狭长基坑，采用了搅拌桩啮合灌注桩和２道钢筋混凝土支撑加１道钢管支撑的围护结构新　工艺，介绍了其施工技术和措施，通过监测证明：基坑围护稳定，解决了工期紧、挖土作业难的问题。　【关键词】软土地基深基坑灌注桩搅拌桩　【中图分类号］ＴＵ７５３．８　／文献识别码　Ａ　【文章编号】１００４—１００１（２００５）１２—０００６—０４　１　工程概况　组成，含有机质及腐植物，分布于暗浜区域。　宝钢纬十二路管线搬迁工程是为宝钢三热轧工程前　（４）粉质粘土（地层编号②）：层厚０．５０～２．４０　ｍ，该　期服务的功辅项目。该工程地下隧道总长约９６０　ｍ，其　层场地内自上而下状态逐渐变软。　中加深部分深基坑长１５５．０　ｍ，基坑埋深为一１３．８　ｍ，为　（５）粘质粉土（地层编号③　）：层厚为２．０Ｎ６．５　ｍ，　宝钢厂内埋深最深的地下隧道。管廊及电缆隧道采用现　该层内局部地段砂性较重。　浇钢筋混凝土结构，管廊内部尺寸高３．２　ｍ，宽４．０　ｍ，　（６）淤泥质粉质粘土（地层编号③　）：层厚为１．ＯＮ　隧道内部尺寸高２．７　ｍ，宽１．６　ｍ，设计上将加深段划分　４　ｍ，该层内夹薄层粉土及粉细砂。　为５个施工段。加深段的施工情况：加深段结构形式为　（７）淤泥质粘土（地层编号④）：呈流塑状态，层厚　双肢结构，土方开挖深度一１４．００　ｍ，土方开挖量约　９．２０Ｎ　１２．３０　ｍ，该层内局部地段富集贝壳碎片。　３．０万ｍ　，施工通道栈桥设置在第三施工段上借助旧有　（８）粉质粘土（地层编号⑤　）：可塑～软塑，层厚　工业管道加工成型；该基坑围护工程在主体工程施工完　８．７０Ｎ　１２．００　ｍ，有机质、钙质结核，夹薄层粉土。　成后，仍作为宝钢三热轧工程加热炉土方开挖时的围护　（９）粉质粘土（地层编号⑤　）：软塑～可塑，层厚　结构：整个加深段工期为６５　ｄ，土方开挖工期为４５　ｄ，　７．５０Ｎ　１２．００　ｍ，含有机质、钙质结核，夹薄层粉土及粉　工期较紧，施工难度较大。　砂，呈干层饼状。　拟建场地地势平坦，地面标高在３．８卜４．８６　ｍ之间　（１Ｏ）砂质粉土（地层编号⑦　）：密实，层厚２３．３０Ｎ　３２．１０　ｍ。　（宝钢高程系统，下同）。场地属滨海平原地貌类型。拟　建场地地表以下４０　ｍ范围内土层分布如下：　２围护结构设计　（１）杂填土（地层编号①Ｈ）：层厚１．００￣５．００　ｍ，该　本段基坑围护采用钻孔灌注桩咬合水泥搅拌桩的围　层场地内普遍分布。　护结构：　７００　ｍｍ搅拌桩＋　９００　ｍｍ灌注桩，围护桩　（２）素填土（地层编号①　）：层厚０．５０～２．８０　ｍ，该　均在不卸土的情况下施工。桩间距１　０５０　ｍｍ（图１）。　层场地内普遍分布。　第一、二道支撑均采用８００　ｍｍ×１　０００　ｍｍ钢筋混凝土　（３）浜填土（地层编号①　）：主要由填土混杂淤泥等　支撑，第三道支撑采用　６０９　ｍｍ×１６　ｍｍ钢支撑。第一　【作者简介】方征（１９６５一），男，大专，工程师，项目部副经理，联　系地址：上海市宝山区果园克东路５号（２９１９００），电话：（０２１）　道支撑支承在钢筋混凝土顶圈梁上，第二道支撑支承于　３６２１３４５１。　１　２００　ｍｍ×１　１００　ｍｍ钢筋混凝土腰梁上。第三道支撑　【收稿日期】２００５—１０—２３　支承于钢围檩上，钢围檩采用双拼Ｈ型￣＃］（２Ｈ７００　ｍｍ×　Ｉ　《建筑旋工　Ｉ｜跺卷　维普资讯 http://www.cqvip.com

方征：深基坑围护工程中的钻孔灌注桩咬合水泥土搅拌桩施工技术　第１２期　３００　ｍｍ　ｘ　１３　ｍｍ　ｘ　２０　ｍｍ）围檩（图２）。为加快施工进　度，第一、二道支撑钢筋混凝土结构，混凝土提高一个标　号并采用早强混凝土。管廊、电缆隧道基坑开挖采用明　挖顺作法施工，挖深为１４．０　ｍ，基坑开挖前要进行深井　降水。拟建场地地震基本烈度为７度，属Ⅳ类场地。场　地为地震不液化场地。　基坑变形保护等级为三级。基坑周边设计堆载　２０　ｋＮ／ｍｚ。拟建场地浅部地下水属潜水类型，设计时年　平均地下水高水位埋深可按一０．５　ｍ计。场地中第⑦　层　砂质粉土～粉砂层为上海地区第一承压水含水层，分布　有承压水，承压水水头标高为一５．０　ｍ。　奉浞＿Ｔ－枉范围　此范围内钻孔灌注桩　”／（ｂ　ｗ）钻孔灌注桩　ｆ　一ｒ　一　咛　千厂ｒ一一　举釜　‘　　辆基坑工　边线　、．莲窒　日　电缆隧道中·１，２　＼　基坑中心线　７厂一　拳　重：童巫：￡：兰战　管廊结构边线　…一一一一一一一一一一一一—　线　／　ｌ钴孔灌注植ｌ　７¨¨水泥土搅拌桩ｊ　……　，　一　同一　”…　水泥土搅喜＃桩桩底标高一Ｉ　５　１０　图Ｉ基坑平面布置图　图２　围护结构横剖面图　ｚ）ｏｏ，ａ￣１２月出版　３主要施工技术和措施　３　１搅拌桩　搅拌桩直径为　７００　ｍｍ、间距１　０００　ｍｍ，插入深　度２１．０　ｍ，共计３１２根，桩底标高为一２０．５００　ｍ（场地　自然标高＋０．５００　ｍ，下同）。施工工艺采取２次喷浆３　次搅拌的施工工艺。具体施工工艺参数：　提升速度　０．５－０．７　ｍ／ｍｉｎ：　搅拌速度４６　ｒ／ｍｉｎ；　浆液压力　０．４－０．６　ＭＰａ：水灰比０．５　ｉ水泥掺量２５０　ｋｇ／ｍ　（水泥掺　量为≥１３％，２８　ｄ龄期无侧限抗压强度ｑｕ≥１．２　ＭＰａ　ｏ　主要施工要点如下：　（１）严格控制喷浆和提升速度以及重复搅拌时的下　沉和提升速度。压浆阶段不允许出现断浆，输浆管道不　能发生堵塞。　（２）注浆泵的压力表经检定有效，出口压力保持在　０．４－０．６　ＭＰａ。在施工的过程中严控提升速度和重复喷浆　搅拌次数。　（３）应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，　搅拌机的垂直度偏差不超过１．５％，桩位置偏差不得超过　５０　ｍｍ。　（４）水泥浆不得离析，水泥浆必须严格按水灰比配　制，计量准确，并在灰浆机中不断搅动，压浆时集料斗　中也应派专人负责搅拌。　（５）由于相邻桩体搭接，每一施工段要连续施工，　相邻桩体间隔时间不得超过２４　ｈ，防止因搅拌桩强度增　加过高而影响灌注桩钻孔。　３．２灌注桩　钻孔灌注桩直径为　９００　ｍｍ，设计深度分别为　２６．０　ｍ、２１．０　ｍ。灌注桩中心距为１　０５０　ｍｍ，共计３１０　根，桩底标高为一２５．５００　ｍ；灌注桩与搅拌桩之间咬合　宽度２００　ｍｍ。通过分析施工条件，结合设计要求，灌　注桩施工工艺采取正循环回转钻进成孔、人工造浆与孔　内原土自然造浆相结合护壁，正循环二次清孔除渣，导　管回顶法灌注水下混凝土成桩的施工工艺。　３．２．ｉ针对不同地层采取有针对性的相应技术措施　（１）因近地表层为杂填土、素填土等松散土层，拟　埋设护筒穿过；较厚区域，拟采用加长护筒穿过。　（２）对于第②层粉质粘土层、第③　层粘质粉土、第　③　层淤泥质粉质粘土及第④层淤泥质粘土层，拟采用　轻压大泵量快速穿过。　（３）钻进至设计孔深后，作好第一次清孔，低速大　泵量将孔底大颗粒泥屑研磨细碎，以优质泥浆使之悬浮　携带出孔，以保证孔底清洁，为第二次清孔打好基础。　（４）严格控制第二次清孔的时间，尽量缩短第二次　ｉ　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１２期　方征：深基坑围护工程中的钻孔灌注桩咬合水泥土搅拌桩施工技术　１２／２００５　清孔与混凝土灌注之间的时间间隔，防止沙层於积和孔　壁坍塌。　３．２．２灌注桩主要施工要点　（１）护筒埋设：根据测量技术成果，以桩位中心点　为圆心挖出比设计桩径大２００　ｍｍ的基坑，采用十字中　心吊锤法将护筒（护简直径为Ｏ＋ｌＯ０　ｍｍ，Ｏ为施工桩　径）垂直固定于桩位处进行校正，达到要求后方可埋　设。其技术要求如下：埋设深度一般为１．３０－１．５０　ｍ，　中心偏差不大于２　ｃｍ，倾斜度不大于１％，同时高出地　面１０　ｃｍ为宜。　（２）泥浆制备：钻进成孔中的泥浆制作采用钠基膨　润土人工配制优质泥浆。现场根据施工需要配备一定数　量的自制２４　ｍ　泥浆箱存放废泥浆，并设专人进行跟　踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，以确保泥浆质量。　施工中产生的废浆均输送到废浆池（罐）中储存，及时　用密封罐车外运排放。　（３）灌注桩成孔：按照规范的规定和设计要求，本　工程钻孔桩全面施工前必须进行试成孔，了解土层和搅　拌桩施工特点，检验所选设备、机具、施工工艺及技术　要求是否适宜设计要求，确定灌注桩在搅拌桩成型后的　成孔初钻时间：即时间间隔为１２－２４　ｈ，并为分层成孔　钻进和选择最佳成孔及成桩技术参数提供实际依据。成　孔采取‘Ｌ次清孔为主，二次清孔为辅”的清孔排渣原　则。时间一般不少于３０　ｍｉｎ，用测锤测得孔深符合设计　要求为止。　（４）二次清孔：安装导管时在施工前事先进行拼　接，每节使用“０”型密封圈，保证良好的密封性能，　导管须内平、笔直，并进行水密性试验，严防泥浆渗入　管内。下好导管即开始二次清孔——采用正循环清孔，　清孔返出之泥浆比重≤１．２或粘度≤２２，其沉渣厚度≤　１００　ｍｍ时，视清孔符合要求。　（５）钢筋笼的制作与安装：进场的钢筋（焊剂）规　格和质量应符合设计和规范之要求并取样送检。钢筋笼　按设计桩详图的要求制作并对接，安装时确保钢筋笼的　垂直位置达到设计标高，并留置设计要求保护层的空　间；主筋与加强筋点焊牢固，但不得损伤主筋；Ｉ级钢　采用Ｅ４３０３焊条ｉⅡ级钢采用Ｅ５００３焊条。钢筋笼安装　时必须轻提缓放，下放遇阻应立即停止，查明原因并进　行相应处理后再行下放，严禁高起猛落、强行下放。　（６）安装监测装置：监测管安装固定在灌注桩钢筋　笼上，每隔１．５　ｍ设置一道固定点，确保管子不移动、　不松动，管顶高出桩顶１５０～２００　ｍｍ，底部和顶部用盖　子封牢。　３．２．３水下混凝土灌注　Ｉ　（１）施工混凝土配制：本工程使用商品混凝土。商　品混凝土的技术要求：供应站必须提供《预拌混凝土质　量证明书》Ｓｎ，ｇ凝土级配单；原材料各项性能指标如　下：粗骨料粒径５－２５　ｍｍ；砂率大于４０％；坍落度１８～　２２　ｍｍ；混凝土初凝时间设计为４－６　ｈ。　（２）灌注水下混凝土：灌注水下混凝土时，导管和　漏斗之间设置阀门关好，并将导管提高踞孔底３０～４０　ｃｍ左右，料斗应满足灌注桩初灌混凝土量约为１．５　ｍ　，　即首批混凝土应将导管埋入混凝土内２　ｍ以上。在混凝　土灌注过程中，实测实量正在浇筑混凝土面的标高，始　终保持导管埋深最小不小于２　ｍ。混凝土灌注应连续进　行，不得中断。当混凝土刚浇至钢筋笼底部时，应放慢　混凝土入管速度，减少混凝土上升顶力对钢筋笼的影　响，避免钢筋笼上浮。作好混凝土灌注记录。灌注桩顶　面混凝土标高控制．必须等待孔口返浆到地面出现新鲜　混凝土浆液时停止灌注。　（３）施工时桩身任何载面不得有缩颈现象，混凝土　充盈系数控制在１．１～１．３之间。　３．３深基坑降水　（１）降水井布置：根据基坑施工工艺、地质条件、　类似工程经验，按２００　ｍｚ设置一口深井。深井布置沿　基坑外侧对称布置６Ｘ　２＝１２眼真空深井，井深１６　ｍ；　同时，对称布置轻型井点４套，降低地下水；基坑内在　中轴线方向的位置布置８眼深井，兼１排轻型井点，深　井井深１８　ｍ，轻型井点立管长８　ｍ。其中轻型井点布置　在一１．５　ｍ平台上。井管构造：井管　２５０　ｍｍ，考虑到③，　土层的位置，在６－８　ｍ、１０－１２　ｍ、１４～１８　ｍ处安装过　滤管，其余部位安装井管。滤管外包裹６０Ｈ尼龙滤布，　管节长度一般为６　ｍ左右，施工现场拼接和包裹尼龙滤　布。　（２）安装井点管：钻孔钻头选用　４００　ｍｍ，成孔直　径≥５００　ｍｍ；钻孔泥浆比重控制在１．２左右，垂直度控　制在１％以内。安装井点管：底部用钢板封焊，管顶外　露出地面２００　ｍｍ左右。井点管采用人工回填中粗砂的　方法填充滤井材料，用压力水反冲压清水进行洗孔，确　保井四周的渗透层良好。安装水泵并沉到井底，进行试　抽水及确定抽水间隔时间，抽水运行，运行需要２４　ｈ　作业，并做好各项记录。　３．４基坑土方工程　３．４．１基坑土方开挖工况　采用２台挖土机开挖土方至第一道钢筋混凝土支撑　（一２．５０　ｍ），施工第一道钢筋混凝土支撑，拆除模板后　两侧回填土至一１．５０　ｍ，碾压密实作为操作平台和施工　通道：待施工第一道钢筋混凝土支撑的强度达到７０名　‘建筑施工　鼙２≯ｊ誓　维普资讯 http://www.cqvip.com

方征：深基坑围护工程中的钻孔灌注桩咬合水泥土搅拌桩施工技术　第１２期　时，采用２台１８　ｍ长臂挖机直接向下开挖第二层土方　至第二道支撑底（一７．２５　ｍ），及时施工腰梁及第二道支　撑支撑体系；待第二道钢筋混凝土支撑及腰梁的强度养　护达到７０％时，增加２台０．２　ｍ。挖机配合２台１８　ｍ长　臂挖机向下开挖土方至第三道支撑底（一ｌ１．００　ｍ），安　装第三道钢支撑系统并施加预应力；继续向下开挖土方　至坑底（一１４．００　ｍ），交下道工序施工。开挖方向由南　至北，从第一段开始向第五段推进。施工机械采用２台　ＥＸ４００、２台ＳＵ２００、２台０．２　ｍ。挖机，配备若干运土　车辆。　井点拆除：基坑内的深井降水系统随着土方开挖的　深度进展，达到相应的设计支撑标高后，分段切割拆除　降水管直至降水功能完成后，采用粘土和混凝土封堵。　３．４．２土方施工要点　（”开挖应确保基底土层不被扰动，挖至设计标高　１００　ｍｍ时停止机械挖土，由人工配合修坡、剪底到设　计标高，防止超挖而破坏基坑原始土层。　（２）０．２　ｍ。挖机挖土时严禁破坏或扰动围护结构的　搅拌桩，防止造成围护结构防水帷幕失效。　（３）基坑挖至设计标高时，如果不符合设计要求的　地质状况，必须和建设单位、施工现场监理和设计单位　确定换填方式。机械挖土超挖或换填时，必须用５～　４０　ｍｍ碎石换填、夯实。垫层混凝土加厚至２００　ｍｍ。　（４）基坑排水不能中断，排水要由２名以上指定人　员负责，昼夜值班，直到基坑回填才能撤除水泵。　（５）由于整个施工工期比较紧迫，施工钢筋混凝土　支撑时，混凝土采用早强混凝土，要求混凝土的３　ｄ强　度值达到设计值的９０％。　（６）局部有障碍物的部位，为防止围护结构的防水　效果不佳，采取在围护结构外部压密注浆的方法加固地　基，确保围护结构的防水效果。　（７）土方开挖时应派专人对基坑周围进行检查，并　对基坑进行监测，发现异常情况及时上报项目部以便及　时处理。施工时，应加强对深基坑监测设施的保护。　３，５钢支撑系统安装工艺　３．５．１钢支撑安装方法　第三道钢支撑采用　６０９　ｍｍＸ　１６　ｍｍ钢支撑，围檩　采用２Ｈ７００　ｍｍＸ　３００　ｍｍＸ　１３　ｍｍＸ　２０　ｍｍ双拼Ｈ型钢围　檩。当向下开挖土方至第三道支撑的标高后，凿出混凝　土灌注桩上的预留插筋，焊接钢牛腿。吊装拼接钢围　檩，安装双拼Ｈ型钢围檩（双拼Ｈ型钢围檩的上下型钢　接头搭接应错开１／４位置，严禁将Ｈ型钢的搭接接头处　在同一位置上）。安装双肢　６０９　ｍｍＸ　１６　ｍｍ钢支撑和　伸缩节，拼接安装联杆，调整好钢支撑的位置，准备施　２ｏｏ５年１２月出版　加预应力。　３．５．２施加预应力　第一组双口支撑形成后，施加设计值１０％的预应　力，消除安装间隙作用。待第二组支撑形成桁架体系　后，两组支撑两端同时施加至设计值５０％的预应力。待　第三组支撑形成后，对第三组支撑施加至设计值７０％　的预应力，此时第一、二组支撑则根据基坑监测情况及　时调整并施加预应力。在基坑支撑体系较稳定的情况　下，支撑的预应力施加至设计值不做调整。若灌注桩同　Ｈ型钢围檩之间存在缝隙时，采用嵌进型钢楔或用高标　号混凝土嵌填。　３．５．３钢支撑系统拆除　待结构底板混凝土强度达到设计值７０％后，拆除第　三道支撑。　４现场环境监测　由于本工程基坑围护结构施工工序较为复杂，为确　保周围环境和施工作业安全，使深基坑施工全过程处于　受控制状态，对围护结构内力、变形、位移等方面进行　全方位、全过程的跟踪监测，及时采集和处理监测数　据，开展信息化作业指导施工，确保深基坑工程施工安　全顺利进行。深基坑监测的主要内容为：斜测、水平位　移监测、垂直位移监测、基坑支撑结构的内力（轴力）　监测。　５实施成果评价　本深基坑围护结构选用搅拌桩啮合灌注桩的围护结　构、钢筋混凝土和钢管支撑方案，是一种比较先进的深　基坑围护施工工艺，既解决了基坑开挖和结构施工时基　坑变形的技术难题，又解决了施工工期的难题，且施工　费用工效比综合较佳，说明该种工艺合理先进且可行。　确保了宝钢纬十二路管线搬迁工程按时顺利完工，为宝　钢三热轧让出场地，取得了良好的社会效益和经济效　益。　（”通过施工过程的监测，软土地基１４　ｍ深基坑，　采用搅拌桩啮合灌注桩和２道钢筋混凝土支撑加１道钢　支撑能够较好地维持基坑围护结构稳定，控制基坑墙体　变形。　（２）整个深基坑土方施工过程采用分段、分层依次　推进，实现了时间和空间的逻辑转换，使作业形式化为　空间格式便于直观了解掌握。　（３）第４层土方开挖难度较大，从一１１．００－　１４．００　ｍ，施工空间只有３　ｍ，该部位配合两台２台　０．２　ｍ。挖机，较好解决了挖土作业难度。　●