提高围护桩施工质量 保证基坑安全

■ 王智良 Wang Zhiliang

提高围护桩施工质量 保证基坑安全

■ 王智良 Wang Zhiliang

文章结合工程实践，介绍水泥搅拌桩施工工艺，以及设置防挤沟与应力释放孔的注意事项。对本项目围护工程的水泥搅拌桩及钻孔灌注桩进行施工质量调查，得出施工质量缺陷排列分析，发现“浆液水灰比”和“四喷四搅”是影响围护工程施工质量的关键，认为需首先解决浆液水灰比和四喷四搅施工时间不达标的问题，以提高围护工程的施工质量。

水泥搅拌桩；基坑支护；应力释放孔；监测；施工技术

1 工程概况

某工程项目共有9幢高层住宅，地上16层，地下一层，建筑高度53.600～61.300m（地面至屋顶檐口）。其中，一期工程包括3#、7#、9#3幢高层住宅楼，总建筑面积为9 562m2，分布位置见图1。项目基坑北面为小区多层住宅，基坑西面为同期Ⅰ标段工程，基坑东南角为施工出入口，基坑东面为河道。土方开挖前，自然地坪高程平均为3.00m（相对标高-1.70m）。工程桩采用Φ600预制桩，主楼Φ600管桩602根、地下室Φ600管桩 363根；工程桩有效桩长主楼32～33m，地下室管桩有效桩长33m。

基坑采用放坡开挖，自然地坪至基坑深度为：地下室板底位置挖土深度约3.10m（相对标高-4.8m），地下车库承台底挖土深度约3.50m（相对标高为-5.2m），主楼底板位置挖土深度3.10m（相对标高为-4.8m），主楼集水坑约为4.00m（相对标高为-5.7m），承台底挖土深度约为3.60m（相对标高为4.3m），坑中坑高低差位置最深处2.00m（相对标高为-4.8m），基坑总面积约3 000m2，基坑土方总量约50 000m3。

2 工程地质

拟建项目一期工程场地所在地貌为冲海积平原地貌，场地平整，具备施工条件，各主要地层土质情况如下（表1）。

（1）①-2层耕土：杂色，稍湿、松散，以黏性土为主，表层含大量植物根系淤填土层，层厚0～0.5m。

（2）②层粉质黏土：浅灰黄色，软可塑，局部软塑或硬可塑。土层切面光滑，稍具光泽，无摇震反应，含少量铁锰质结核，韧性及干强度高。局部缺失，层顶标高-1.67～3.29m，层厚0～3.50m。

图1 项目施工平面图

表1 地基土物理力学指标

（3）③-2层粉质黏土：灰色，软可塑，局部软塑。土层切面光滑，稍具光泽，局部夹少量粉土薄层，韧性及干强度较高。局部分布，层顶标高-21.06～-5.67m，层厚0～6.70m。

（4）④层粉质黏土：青灰色或灰黄色，硬可塑，局部软可塑。土层切面光滑，稍具光泽，无摇震反应，含少量铁锰质结核，韧性及干强度高。全场分布，层顶标高-26.58～-14.19m，层厚4.30～19.30m。

（5）⑤-1层粉质黏土：青灰色，硬可塑，局部软可塑。土层切面光滑，稍具光泽，无摇震反应，含少量铁锰质结核，韧性及干强度高。全场分布，层顶标高-47.18～-36.43m，层厚1.10～12.10m。

3 基坑围护设计择选

工程基坑开挖深度为3.10～4.00m（地下室集水坑位置），采用自然放坡、排桩+角撑支护、复合土钉墙支护相结合的支护形式。基坑北侧采用一排钻孔灌注桩、双排Φ600@450单轴水泥搅拌桩，加Φ48×3.0钢管间距1 350mm、长 12 000mm的锚杆，面层挂网φ6.5@200，喷C20厚混凝土50mm。东侧采用双排Φ600@450单轴水泥搅拌桩，加3排Φ48×3.0钢管间距1 350mm的锚杆，面层挂网φ6.5@200，喷C20厚混凝土50mm。南侧采用水泥桩加搅拌式锚杆围护。其中，在1#楼东北角设置支撑梁角撑。坑中坑支护为两排Φ600单轴搅拌桩套打，幅间搭接150mm，距离坑中坑砖胎膜外700mm为单轴搅拌桩的边线。单轴桩从底板底往下6m，空搅2.5m。在单轴搅拌桩施工完成15d后，坑中坑开始开挖[1、2]。

3.1 基坑降排水方式

（1）土方开挖前，在塔吊基础边设置3个深6m的深坑，可在塔吊基础施工时设置，主要是用来排干基坑内原有的地表水。在开挖过程中，视现场地表水实际情况，设置若干个明排集水井。

（2）土方开挖过程中，视现场地表水实际情况，设置若干个明排集水井进行排水。坑内每隔20m设集水井一个，比坑底开挖面深约1m，为防止基坑坍塌将水泵埋掉，可在积水坑内放置外包铁丝网的钢筋笼，并在周围用碎石填塞，水泵放到钢筋笼内进行抽水。基坑成形后，在基坑内部设置纵横向排水沟，每隔若干平方米内设置集水井，做好基坑内的雨污水的有组织排放。

（3）基坑顶表面排水在基坑四周设400mm宽、400mm深排水沟环形连通，基坑顶每隔20m设置一个600mm×600mm×1 000mm（H）集水坑，出土位置道路底部用Φ250铁管连通排水，排水沟出水位置设置在东南角贴近河道位置，经沉淀池后，排入市政管网[3]。

3.2 水泥搅拌桩施工

3.2.1 施工工艺及步骤

根据现场实际情况，水泥搅拌桩先于围护桩施工。现场设2台单轴水泥搅拌桩机，先施工9#楼坑中坑水泥搅拌桩，再从9#楼西侧向东施工。北侧施工亦由西向东进行，待东侧水泥搅拌完成后，水泥搅拌桩机从7#楼东侧退场（图1）。水泥搅拌桩机于10月1日进场，10月10日开始连续施工，每天不少于16根，如间隔时间超过8h，则在连接外侧增补3根水泥搅拌桩。施工时必须注意以下几点。

（1）水泥搅拌桩施工应坚持顺序推进的原则。

（2）基坑采用Φ600@450单轴水泥搅拌桩，幅间搭接150cm，坑底加固墩采用Φ600@500单轴水泥搅拌桩，幅间搭接100cm。

（3）搅拌桩采用42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入量15%，空搅部分减半。

（4）搅拌桩施工工艺为四搅四喷工艺，水泥浆液水灰比为0.50～0.55，并掺入0.15%的SN201（液体添加剂），钻机钻进搅拌速度一般＜0.8m/min，提升速度控制在1.0m/min，搅拌桩位偏差±50mm，垂直度偏差≤1%。

（5）搅拌桩施工应有连续性，不得出现24h施工冷缝（施工组织设计预留除外）。如因特殊原因出现施工冷缝，则需补强并在图纸上标明位置，以便最后统一考虑加强方案，超过48h须在接头旁加桩补强。水泥搅拌桩28d无侧限抗压强度不低于0.8MPa时，方可开挖基坑。

（6）相邻桩施工间歇时间不应超过12h，否则应采取补救措施。若遇到障碍无法成桩时，应及时上报设计及监理，征得同意后及时在边上补桩，绕过障碍，以保证水泥搅拌桩的完整性。

（7）为确保水泥搅拌桩的成桩质量，施工前应查明并清除浅层障碍物，回填黏土并压实。

3.2.2 水泥搅拌桩的检验

（1）轻便触探法：成桩7d后可采用轻便触探法检验桩体质量。用轻便触探器所带勺钻，在桩体中心钻孔取样，观察颜色是否一致，检查小型土搅拌均匀程度，并根据轻便触探击数与水泥土强度的关系，检查桩体强度能否达到设计要求。轻便触探法的深度一般≤4m。

（2）钻芯取样法：对竖向承载的水泥搅拌桩在90d后、横向承载的水泥搅拌桩在28d后，用钻芯取样的方法检查桩体完整性、搅拌均匀程度、桩体强度和垂直度。钻芯取样频率为1%～1.5%[4]。

3.2.3 应力释放孔

本工程采用的是桩基是预应力管桩，桩机配重约700t。在桩机移位过程中，受动荷载作用而产生水平方向的推力，受静荷载作用而产生竖向压力影响。为降低地基土的侧向位移和竖向变形，在场地北侧及东侧挖一条宽1m、深1.5m的防挤沟，距围护桩基坑内侧边线的距离≥1m。为了保证附近建筑物不受挤土影响，拟在地下车库北侧第二排管桩跟第三排管桩之间设置一排Φ300@500、深20m的应力释放孔，呈梅花形，钻孔间距为1 000mm，在管桩和搅拌桩之间增加防挤沟及应力释放孔（图2）。应力释放孔采用钻孔取土成孔工艺进行施工，具体工艺为：桩位放样—理设护筒—钻机就位—造孔—测孔深—清孔。应力释放孔在地下车库北侧第二排桩完成后进行施工，待应力释放孔完成后，再进行北侧围护水泥搅拌桩施工。在防挤沟与应力释放孔施工时，必须注意以下几点[5]。

（1）防挤沟及应力释放孔应在桩机施工前完成。

（2）场地北侧、西侧的管桩宜先行施工。

图2 防挤沟示意图

图3 门式支撑、被动土加固墩剖面图

图4 门式支撑、被动土加固墩平面图

（3）施工时，应严格按照科学、合理的施工作业顺序进行。

（4）在场地北侧、东侧设置必要的监测孔，监测内容包括基坑周边已建建筑、道路的沉降位移、土体的深层水平位移监测等；

（5）在基坑的北面及东面增加被动土加固，并采用门式支撑加搅拌式锚杆做支撑（图3、4）。

3.2.4 与其他围护工程的比较调查

本项目围护工程方案得到大家的一致认可，认为极具操作性且符合本工程的实际情况。对项目围护工程的水泥搅拌桩及钻孔灌注桩进行施工质量调查，结果如表2、图5所示。

从图5可以看出，“浆液水灰比”和“四喷四搅”的时间累计频率达90%，是“关键的数项”，是症结之所在，严重影响围护工程的施工质量问题。故首先需解决浆液水灰比和四喷四搅施工时间不达标的问题，以提高围护工程的施工质量。

4 基坑监测

为了确保围护结构的安全，应在基坑开挖过程中进行工作环境监测，监测内容包括基坑周边建筑、临时设施、管线、围墙、支护结构水平位移、周围建筑物、地下管线变形、土体分层竖向位移等，以基坑边缘以外1～2倍开挖深度范围内需要保护的物体为重要监控对象。

（1）一般情况下，每天观测一次，如遇位移，沉降速率变化较大时，则应增加观测次数。观测数据应在当天填入规定记录表格，及时提供给业主、施工、监理、设计等单位。每天的数据应绘制成检测点曲线，根据其发展趋势分析整个基坑的稳定情况，以便及时采取安全措施。

表2 围护工程的施工质量调查表

图5 围护施工质量缺陷排列图

（2）施工单位监测点设于距基坑25m范围内，监测点间的距离不大于25m，监测仪器用DS-3水平面仪和J-2经纬仪，每天早上和傍晚各测一次，并做好每次监测的书面记录。

（3）基坑东临河道，有基坑渗水的可能，应根据其发展趋势分析整个基坑的稳定情况，以便及时采取安全应急措施。主要有：①在基坑开挖前进行预先降水，同时加强施工监测，特别是对河道的监测，充分应用监测成果；②基坑周围做好排水沟、挡水墙施工，在下部排水沟处每20m设置集水井，并在每个集水井内设置1个排污泵；③加强基坑渗漏排查，对于渗漏量较大的部位，采用高压旋喷桩进行处理；④对于渗水部位，用高铝快干水泥浆封堵渗漏部位，必要时埋设渗水导管；⑤加强施工人员组织领导，成立专业施工作业班组，统一协调指挥、组织实施，组织堵漏材料的采购、施工机械的落实；⑥所需的物资器材有高压旋喷桩钻机、排污泵、高铝快干水泥及其他一些材料等。

5 结语

综上所述，以水泥搅拌桩作为基坑维护结构，可以加快工程的施工工期、节约成本，经济效益明显，有利于长期使用。基坑施工全过程中维护结构的安全性尤为重要，需做好监控及应急措施。本工程施工过程中未对周围环境造成不良影响，既安全可靠，又经济合理。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ 94—2008 建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2]冶金工业部建筑研究总院.GB 50086—2001锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].北京:中国计划出版社,2001.

[3]黄立强.钻孔灌注桩孔底注浆施工质量控制[J].施工技术,2010,29(9):15-16.

[4]冷荣松.灌注桩在建筑深基坑施工中的应用研究[J].建材与装饰, 2013(9):78-79.

[5]谢全林,徐浩波.钻孔灌注桩在建筑深基坑施工技术中的应用[J].基层建设,2016(4).

Improve The Construction Quality of The Fender Posts and Guarantee The Safety of The Foundation Pits

On the basis of engineering practice, this paper introduces the construction process of the cementmixed piles and attentions on setting squeezing prevention ditches and the stress releasing holes. By carrying out construction quality investigation to the cement-mixed piles and cast-in-situ bored piles of the enclosure works of this project, we obtained construction quality defect analysis and found that "water-cement ratio in grout" and "four-time mixing and spraying" are key factors of construction quality of enclosure works. Therefore, we believe that it shall first solve the problems of water-cement ratio and non-compliance of four-time mixing and spraying duration in order to improve the construction quality of the enclosure works.

cement-mixed piles, foundation pit supporting, stress release hole, monitoring, construction technique

2016-11-17）

王智良，浙江省一建建设集团有限公司工程师。