水泥搅拌桩复合土钉墙基坑围护施工体会——以上海体育学院田径馆施工为例

黄秀丽

（上海体育学院基建办，上海 200438）

0 前言

上海体育学院田径馆工程属政府财力投资项目，应对总造价进行严格控制，在招投标阶段，招标文件中按照大开挖计算，因此后面的围护费用将对该工程的总造价有很大影响。基坑围护设计单位最初的方案采用四周重力坝挡土墙，三面水泥土搅拌桩挡土墙深为12 m(局部最深处为12.5 m)，厚度4.2 m(局部最厚处为5.2 m)；西侧一面水泥土搅拌桩挡墙深为12.9 m,厚度0.7 m,距搅拌桩挡墙6 m后再加一道深6 m的钢板桩挡墙,报价为270万元。甲方建议使用水泥土搅拌桩复合土钉墙后，水泥土搅拌桩深为17.3 m，厚度为1.2 m(局部最厚处为1.7 m)；西侧放坡后加复合土钉墙，深度14.0 m,厚度0.7 m,报价为170万元。学院基建部门在计算后，且参照以往经验，与施工单位再次优化方案，最终与总包单位定了110万元的包干施工合同。该围护历经2007年两次超强台风，充分证明了优化后方案的可行性与施工组织管理在施工过程中的重要性。

1 概况

上海体育学院田径馆位于教学区东北部,场地南侧距离民居 10.8 m,东侧距离民居19.9 m,距离东侧围墙10 m。北侧为高尔夫练习场,西侧是校内道路。主体结构分为东西两部分,西侧为一层跨度为58 m的框架钢屋架,主要用于室内径赛项目的比赛练习,高为20 m。东侧为地下一层,地上四层的框架结构,层高5～5.5 m。基坑面积约为3 600m2。该工程所在地的自然地坪标高在2.34m～4.49 m之间,四周道路标高为3.57 m。地下室大部分底板结构面标高为-5.6～-5.5 m,基础底板普遍厚度800～900 mm,考虑设置150 mm厚度垫层。

该工程场地属长江三角洲冲积平原,为滨海平原。地表主要为填土,起伏不大,约为2.34～4.49 m，场地浅部地下水为潜水类型,主要受大气降水影响,勘查期间测得地下水静止水位埋深在1.6～0.9 m之间,水位高程为2.09～3.89 m。该范围内没有发现暗浜,但局部填土相对较厚,厚度约0.8～2.3 m。

基坑范围工程地质条件如表1所列。基坑围护平面布置见图1所示。其A′-A′断面见图2所示。

表1 土层物理力学性质综合成果表

图1 基坑围护平面布置图

图2 A′-A′断面图（单位：mm）

2 施工要点与心得

2.1 优化方案思路

卸土以减少基坑的深度。该项目中由于东侧、北侧施工条件宽松，并且设计室外地坪与自然地坪存在高差，不存在故意卸土。另外考虑到后面施工道路的设置，所以在东、北两侧做较大幅度的卸土，即可减少基坑深度，又可做成施工道路，还可当作以后校内永久道路的基层。西侧由于是室内田径场地的施工范围，根据设计应部分向外运土，并且该处只在场地周围有桩基，故可先按照1∶1.5做大放坡，再加以复合土钉墙。

2.2 降水

决定采用不同于以往的内外双侧降水法,由于拟建场地第②3层灰色砂质粉土较厚，渗透性较好，基坑内外双侧降水可有效地使基坑区域土体固结，减少静止水压力，从而确保围护及边坡土体稳定。施工过程中的降水是在搅拌桩完成后即开始，降水一周后才可开挖，井点管在底板浇注完成后方可全部拔出。坑内降水管长度大于坑底1 m左右,外面降水管基本与坑底平。

（1）井点管与孔壁之间应及时用粗砂灌实，基坑开挖后应有专人负责逐个及时地在管子四周用粘土封闭50 cm以上。

（2）井点管埋设后应逐个进行试验，将水注入管内，能很快下渗或向井点管与孔壁之间填砂时管内水面上升，则可认为该井点管埋设合格。

（3）施工过程中的降水是开在搅拌桩完成后即开始，降水一周后才可开挖，井点管在地下室底板浇注完成后方可全部拔出；坑内降水管长度大于坑底1 m左右,外面降水管基本与坑底平；开挖期间，严禁地表水或基坑排除的水倒流回渗入基坑。

2.3 水泥搅拌桩

（1）入土深度按照 l=1.2×γ0(h-haw)即可,过长则浪费。因为该设计的入土深度较为经济，所以施工时要经常检查入土深度确保达到要求。

（2）施工工艺方法是两喷三搅。搅拌桩正式施工前，做好试验，确保喷浆速度和灰浆输送量配套，保证规定水泥浆用完，为提高搅拌桩的早期强度，可添加早强剂。搅拌机应基本垂直地面，主要平整度和导向架垂直度。

（3）预搅下沉：待搅拌机的冷却液循环正常后启动搅拌电机，放松起重钢丝绳，使搅拌机沿导向架方向，向内侧旋转搅拌切土下沉。控制预搅下沉速度，软土应完全预搅切碎，以利于水泥浆均匀搅拌。

（4）水泥浆不得离析，严格按照设计配比正确计量配置。水泥掺量为13%。

（5）喷浆搅拌时提升速度小于0.5m/min。提升或下沉钻头0.5 m～1.0 m。如断浆,要保证钻机不要停；双排搭接200 mm，单排搭接300 mm一定要保证；桩身完成养护至少2周，方可进行开挖。

（6）基坑阳角处应力较大，应加固，施工时应注重施工质量。

2.4 土钉锚杆

（1）挖土采用由上到下分段施工加固的支护方法，便于钻孔、注浆、喷混凝土等的流水作业。

（2）成孔前应根据设计定出孔位，并标出记号，孔位误差应小于50 mm。孔斜误差小于±5°，倾角太小，锚固力差，抗拔力不够。

（3）实际发挥作用的范围是一倍桩长度l内,所以施工中一倍桩长范围内的锚杆的注浆(压力、饱满度)要确保到位,这样才能保证锚杆发挥比较好的锚固作用。事前要计算好注浆量，注浆时确保水灰比为0.5，还要按实际情况掺加早强剂。注浆量据实际情况分一次或两次注浆。注意注浆压力控制，确保注浆孔饱满。

（4）挖土后不可曝露时间过长,土钉的层间距应严格按照设计要求。如最后一排土钉距坑底大于700 mm,则要增加一排土钉。

2.5 控制裂缝

注意监测阳角位置处的裂缝,及区分四种裂缝形式,并做好采取相应补救措施的准备。裂缝有四种形式:（1）搅拌桩后与坑周土有缝,不危险。处理方法：用干水泥填好;（2）开挖面3～3.5 m处的土体，（主动滑移面处）角度45°+φ/2处有裂缝，不危险。处理方法：用干水泥填好。（3）锚杆远端部的土体有裂缝，要注意坑底表面有无凸起，如底板无凸起，不危险。（4）锚杆远端部土体有高低，则坑底必凸起，危险。处理方法：用重物在坑底凸起处压住。

2.6 监测

由具有专业资质单位对围护墙顶、临近构筑物的水平位移及沉降进行监测。降水开挖期间，做到一日一测，观测间隔，可视测得的位移及内力变化情况放长或减短。设置报警界线，一般情况下，水平、垂直位移大于10 mm/d或累计大于30 mm。若测试值达到上述界限须及时报警，以引起各有关方面重视，及时处理。该围护曾得到过监测单位的两次警告。其中有一次是在开挖至底部，累计位移量超过30 mm，持续几天位移速率较大，垫层完成后，各测点位移速率明显减少，底板完成后各测点基本稳定。

3 结语

以上各环节都不是单一存在的，都需要有较好的管理。经济方案确定下来后，项目管理人员的管理技能就显得颇为重要。要确保技术人员交底到位、巡视到位，应急预案中人员、物资到位。施工节奏、施工段衔接、人员、物资、应急预案、事前事中控制等等，均需要项目管理人员的有效管理。该围护工程正处于台风期,经历了当时两次超强台风的侵袭。应有充分的电力系统等应急预案和物资，从而保证了快速排水,使基坑不致浸泡。巡视、监测的到位,确保了及早地发现坑周的裂缝,及时补救、加固。任何一个环节的脱节、失控都有可能造成无法预估的事故或损失。