钻孔灌注桩挡土结合三轴搅拌桩止水在上海闵吴转运码头集装化改造工程中的应用

(浙江省第一水电建设集团股份有限公司，浙江 杭州 310051)

1 工程概况

上海闵吴生活垃圾转运码头集装化改造工程位于闵行区老江川东路301号，占地面积7488m2，总建筑面积10068.5m2,其中地上建筑面积5670.5m2、地下建筑面积4398m2，由主要生产区、辅助生产区和管理区三部分组成。工程合同总造价8190万元，合同工期15个月。地下结构工程主要为垃圾中转车间。小型垃圾运输收集车辆统一从厂区北侧中部的物流进口驶入，经称重计量后进入中转车间。垃圾经压缩后，由转运车从车间南侧驶出，进入集装箱码头运出。

中转车间基坑平面形状为长方形，基坑长×宽约为90m×50m,基坑安全等级为三级。基坑开挖深度为6.7m，土方开挖工程量大，工期紧，周边环境复杂，受施工场地限制。基坑采用盆式开挖(基坑周边留土、中部盆式)的方式，由于是在降雨量较为集中的季节开挖，增加了施工难度。

基坑南侧临近黄浦江(距基坑25m)，西侧为环卫垃圾车辆运输道路(每天约2000t，载重量为35t/辆，距基坑5m)，东侧与农村二层民房相邻(距基坑3.55m)，北侧临近围墙及环卫车队机修车间和停车场(距基坑5.25m)，施工场地较为窄小，地理较为复杂，施工难度较大。

为此基坑围护型式采用多种施工工艺相结合的方式，基坑东西侧采用钻孔灌注桩挡土结合三轴搅拌桩止水，南北侧采用SMW工法围护(此工法本文不作介绍)、轻型井点基坑降水。在开挖过程中，为保证基坑开挖的稳定性和安全性，需保持基坑土体的干燥。多种工艺相结合的方式加快了工程的进度，节约了工程成本，取得了良好的经济效益和社会效益。

2 工艺原理

基坑围护墙体结构采用钻孔灌注桩+三轴搅拌桩止水围护，基坑降水采用轻型井点降水方式，用圈梁把灌注桩连成整体。止水帷幕采用三轴水泥搅拌桩:φ850@1200，桩长21m,先截断了基坑内外的地下水联系。围护结构采用钻孔灌注桩:φ700@900，桩长23m；基坑降水采用轻型井点降水方式。水泥深层搅拌桩形式的止水帷幕，充分利用了原地基土，无须内部支撑，具有止水和支护的双重作用，效果显著，保证了基坑开挖的安全。水泥搅拌桩以水泥为固化剂，用机器把水泥均匀喷入到土体内充分搅拌，在物理和化学反应过程中，水再与土体发生离子交换和团粒化作用，使软土固结，从而提高了土体的强度。钻孔灌注桩施工工艺成熟，为非挤土桩，施工时噪音低，没有振动、地面隆起和侧移现象，对周边环境和建筑物的影响小；直径850mm的钻孔灌注桩直径较大、入土较深；施工设备简单轻便，能在较低的净空条件下设桩。

3 操作要点

3.1 工艺流程

工艺流程如下图所示。

工艺流程图

3.2 操作要点

3.2.1 施工前的准备工作

a.施工前必须先对业主提供的控制点进行联合测量，并对相关测量资料的准确性进行校核，如相关控制点的数据与提供的资料不符，应进行复测和补测工作，并将核查结果报告上级，由上级转给相关参建单位。

b.需进行基坑变形观测点的埋设工作。

3.2.2 三轴水泥搅拌桩的施工

搅拌桩采用普通硅酸盐水泥，水泥的掺入量为18%。三轴搅拌桩采用跳桩套打的施工方式进行施工。不断重复的套钻能充分保证接头部分的施工质量和墙体的连续性，能起到封闭止水的作用，效果十分明显。施工程序为：测量定位放样→搅拌桩机就位→配备注入水泥浆→钻进充分搅拌→清洗和设备移位。

3.2.3 钻孔灌注桩的施工

围护桩采用钻孔灌注桩，基坑普遍开挖深度6.7m，采用φ700@900钻孔灌注桩,桩长23m(有效桩长)，与搅拌桩间净距200mm。

a.施工前的准备工作。所有进场设备的维修、保养工作在工程施工前做好，联系好排污地点和运输车辆，保证废浆能及时运出。

文明施工要求钻孔灌注桩采用硬地法施工。

b.测量定位放样。先按设计图纸画出所有灌注桩的桩位布置图，根据桩位布置图进行工程现场测量定位放样工作，放样时应打好定位桩标志。

c.护筒的埋设工作。按定位桩的位置进行护筒的埋设，护筒的中心位置与桩位的偏差应在允许范围内，护筒的顶面应与施工地面尽量保持一致。通过桩位布置图中的相对位置进行校核。

d.回旋钻机成孔。采用回旋钻机进行正循环成孔。施工过程中要随时填写好施工原始记录表。钻机平稳牢固，用钢丝绳将护筒固定在钻机的底盘上。成孔过程中钻机的塔架、回转器和钻头要始终保持垂直，保证钻头一直在吊紧的状态下工作。保持桩机的垂直度是为了避免桩径的扩孔和缩径情况发生。终孔后，按照设计指标要求进行孔深、孔径、沉渣及垂直度的检测，严格按照三检制的要求进行质量的检测。

e.清孔工作。清孔工作按两次进行。第一次清孔在成好孔后进行；第二次清孔在钢筋笼和导管放好后进行。孔底沉渣厚度必须符合设计及规范要求，参建各方进行联合验收。

f.钢筋笼的制作及吊放。在钢筋制作场地按设计图纸要求制作钢筋笼，在钢筋复检合格后进行钢筋笼制作。钢筋笼的钢筋规格和质量应符合要求，经联合质量检查合格后，钢筋笼才能用吊机分节吊入孔内，为防止混凝土浇筑时钢筋笼上浮，用精确计算的吊筋长度进行钢筋笼的固定，再进行钢筋笼分节现场焊接，保证焊接长度达到10d，焊接质量必须符合规范要求，验收合格后才能进行下道工序施工。

g.水下混凝土浇筑。水下混凝土浇筑有一定的初灌量，以防止泥浆回流到导管。混凝土浇筑时导管埋入混凝土内2～6m，混凝土浇筑到钢筋笼的最下面时，要慢慢灌入混凝土，以减少钢筋笼的上浮力。拔导管前须对混凝土浇筑面的高度进行测量，以免拔空导管造成质量事故，每浇筑一根桩都要做好试块。

钻孔灌注桩施工顺序为：测量放样→埋设护筒→钻机定位→钻孔→终孔验收→下钢筋笼→下导管→混凝土灌注→拔护筒。

3.2.4 轻型井点的降水施工

根据该工程特点，基坑开挖深度为6.7m，基坑需采用轻型井点降水方式。单套总管长度80m，井管钢管直径50mm，水平间距1.0m，每套井点管间距9m，共8套，井管长度8m。过滤器紧贴滤管外壁，采用双层滤网进行包裹，最外层用铁丝缠绕包牢。滤料宜用清洗干净的中砂填筑密实，滤料顶面与地面之间用黏土进行密实封填。

轻型井点降水施工顺序为：测量放线定位→铺设总管冲孔→安装井点管、填黏土密封→将井点管与总管接通→安装抽水设备→安装集水箱→先开真空泵排气、再开离心水泵抽水。

4 质量控制

4.1 三轴水泥搅拌桩质量控制

a.有效控制提钻的速度是为了保证水泥土能够充分地搅拌均匀，在桩的底部要不断重复注浆和搅拌。

b.为有效控制水泥搅拌桩桩身的质量，在首次提钻喷浆时，在桩的底部多停留30s，在桩底和桩顶部位磨下桩头。

c.每根桩一旦开钻，就要进行连续不断的作业，中间不能使喷浆断开，并且保证在提升钻杆的同时喷浆。

d.在搅拌桩施工中要及时做好施工记录，及时对每根桩做好验收和质量评定工作。对搅拌桩的桩长、水泥用量、复搅程度进行重点检查。

4.2 钻孔灌注桩施工质量控制

4.2.1 灌注桩成孔质量保证措施

a.桩位误差的保证措施。根据测量放样点进行钻机就位，用吊锤来校准钻机的钻头与孔位中心的位置，允许偏差符合规范要求，以三检制和联合验收保证定位的准确性。

b.钻孔垂直度的保证措施。钻机选用潜水钻机，钻机就位必须平正稳固，位置正确，并始终保持钻杆垂直，钻孔过程中应经常检查钻机平整度，保证孔斜率不超过1%。

钻机下部铺设枕木及滚筒，以保证受力均匀，方便移位。

c.桩径和桩形的保证措施。开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低挡慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻到刃脚1m后，可按土质以正常速度钻进。如护筒土质松软发现漏浆时，可提起钻头，向孔中倒入黏土，再放入钻头倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳定泥浆继续钻进。

4.2.2 桩身质量保证措施

a.对混凝土原材料进行质量管理，进场的原材料必须进行复检，监理旁站取样，复检合格后才能使用。按设计强度要求进行混凝土配合比的设计，材料通过混凝土自动称量系统控制配料精度，确保桩身的混凝土强度达到设计要求。

b.钻进到设计高程后进行终孔检查验收，应符合设计要求，终孔验收后应立即进行混凝土的浇筑，每根桩必须做1组混凝土试块。

c.为保证混凝土灌注桩的施工质量，混凝土的浇筑必须在2h内完成，保证导管的埋深在2m以上。为防止出现断桩情况，灌注桩浇筑过程中应连续不断地灌注混凝土，中间不能拔空导管。

4.2.3 保证钢筋笼不上浮措施

a.为使钢筋笼不上浮，应尽量缩短混凝土的浇筑时间。

b.当混凝土浇筑面接近钢筋笼时，适当控制导管的埋深和混凝土的浇筑速度。

4.3 轻型井点降水施工质量控制

a.在井点管连线位置应设置宽深400mm的排水沟，并选择好排水出口和沉淀池。

b.在井点管外侧约500mm处设集水总管，连接到抽水设备处。集水总管应接近地下水位线，沿抽水水流方向要有0.25%～0.5%的上仰坡度。

c.井点管冲孔水压力为0.5MPa，冲孔深度比滤管底要深0.5m，冲孔直径大于300mm。

d.当井点管沉到预定深度时马上向孔中灌注粗砂。

e.井点管周围距离地面1.0m深度用黏土填筑密实。

f.井点管埋设完毕后，打开总管与抽水设备，进行试抽水，检查出水是否正常。

g.成孔安装前先将地下障碍物清干净，以便冲孔施工能顺利进行。

h.各支管的滤水管外缠2层30目的纱网，并绑扎牢固。

i.冲孔至预定深度后将支管放至预定深度并马上回填滤料至地表以下1m。

j.在滤料的填筑面上用黏土进行封孔，保证真空抽水的效果。

k.各支管安放过程必须连续，中途不能停止。

l.各支管与其他部位连接处用胶带纸封死，保证各连接部位不会漏气。

m.总管必须安放牢稳，防止支管脱落后发生漏气现象。

5 结 语

上海闵吴生活垃圾转运码头集装化改造工程采用了钻孔灌注桩挡土结合三轴搅拌桩止水的施工工艺，这种多种工艺相结合的方式，解决了周边环境复杂的深基坑的开挖难题，这些工艺成熟简单，结合在一起方便有效，施工速度快，施工成本低,止水及降水效果非常好，保证了基坑开挖的安全性，并且取得了良好的社会效益和经济效益。