混凝土灌注桩+高压旋喷桩支护形式与PCMW工法的对比探讨

刘亚鑫

摘要：分析了混凝土灌注桩+高压旋喷桩支护和PCMW工法的施工工艺和工作原理上的区别，通过项目现场实施情况对比其优缺点，得出各自的适用范围，为类似工程的设计和施工提供一些借鉴。

关键词：基坑支护;混凝土搅拌桩;高压旋喷桩;PCMW工法;对比

隨着城市内的大型建筑不断兴建，深基坑工程迅速增多，但由于建筑场地工程地质条件的不确定性，基坑支护的设计方法还不十分成熟，施工管理往往不够规范，因此基坑工程事故时有发生，这给社会造成巨大的经济损失。文章在前人研究论证的基础上，通过对蚌埠市第一人民医院综合病房大楼项目在杂填土较厚，地下水位丰富，施工场地局限等条件下所采用的两种支护形式的工作原理、施工工艺、实施效果等方面进行了对比分析，为之后类似的基坑工程的设计和施工提供一些借鉴。

1 工程实例

1.1 基坑支护设计概况

蚌埠市第一人民医院综合病房大楼项目周围有1～5层的建筑物，距离较近。基坑大致上为规则矩形，开挖深度12m，基坑周长410m，面积8000㎡，。原支护方案设计为PCMW工法（典型平面见图1），即搅拌桩内插预制桩，采用隔一插一方式。预制桩采用混合配筋预应力混凝土管桩（700、600PRC桩），预制桩水平间距为1.20m;搅拌桩直径为800mm，水平间距为0.6m，搅拌桩兼做止水帷幕。但由于场地条件有限，三轴搅拌桩机无法施工在基坑转角处的搅拌桩，因此后期经变更将部分PCMW工法桩变更为混凝土灌注桩+高压旋喷桩（典型平面见图2）的基坑支护形式，混凝土灌注桩直径800mm，水平间距为1600mm;高压旋喷桩直径500mm，水平间距为300mm。PCMW工法桩及混凝土灌注桩+高压旋喷桩均与预应力锚索结合，形成桩锚支护结构。

1.2 工程地质条件

项目场地地貌类型为淮河南岸一级阶地，场地原为池塘，后使用建筑垃圾填平。开挖范围内地层分布自上而下为：杂填土层，厚度1.10～8.10米粉质黏土层，硬塑，厚度0.50～4.60米粉土层，厚度2.20～5.40米。地下水情况为：第一含水层组为上层滞水，稳定水位埋深在0.68～3.04米，第二含水层组为承压水，埋深约为5.00～8.10米。

2 工作原理与施工工艺对比

2.1 工作原理对比

混凝土灌注桩+高压旋喷桩的工作原理为利用高压旋喷桩与的混凝土灌注桩重叠（约1/3），封闭混凝土灌注桩之间的间隙，形成封闭的具有支护和截水作用的混凝土及水泥连续墙，桩顶与冠梁连接，侧面与预应力锚索连接，成为一个完整的桩锚支护体系。该支护形式已较为成熟，在全国各地的施工项目有着广泛的应用。

预应力管桩水泥土搅拌墙（PCMW工法），亦称“劲性搅拌桩”，该支护形式是在相互套接的水泥土搅拌桩体内插入预应力管桩，从而形成具有止水和挡土功能的复合结构。水泥土搅拌桩的相互搭接咬合主要起到了止水作用，而插入预应力管桩抵抗水土压力，弥补了搅拌桩抗弯强度、抗拉强度低的弱点。该支护形式作为一种新型的支护形式，近几年来在华东地区得到广泛的应用。

2.2 施工工艺对比

混凝土灌注桩+高压旋喷桩施工工艺：定位放线→灌注桩钻孔→吊入钢筋笼→浇筑混凝土→高压旋喷桩施工。主要使用机械有SWDM250旋挖机、25t汽车吊、76型旋喷钻机、制浆后台。

PCMW工法施工工艺：定位放线→三轴搅拌桩施工→管桩定位→插入管桩。主要施工机械有JB160A三轴式连续墙钻孔机及其制浆后台、80t履带吊。

3 实施效果对比

3.1 支护效果

支护效果主要从基坑监测成果反应，整个基坑布置冠梁水平位移监测点11个，PCMW工法桩位置的共9个，混凝土灌注桩+高压旋喷桩位置的共2个。监测成果反映两种支护形式下的冠梁水平位移基本均为6mm。深层土体唯一监测点也为11个，PCMW工法桩位置的共9个，混凝土灌注桩+高压旋喷桩位置的共2个，监测成果反映PCMW工法桩的深层土体位移较大，达14mm;混凝土灌注桩的深层土体位移较小，为7mm，但位移均在限值以内。

3.2 止水效果

PCMW工法的主要漏水点为锚索孔，经过封堵后基本无其他漏水点，但存在微量的渗水情况，水泥土搅拌桩经长期渗水影响，表面呈现微绿色，整体止水效果较好，对基坑内施工无影响。

混凝土灌注桩+高压旋喷桩施工完成后，在开挖过程中发现由于场地内杂填土缝隙较大，高压旋喷桩成桩后桩体不规则，在桩间有漏水点，经过不断的冲刷，逐渐导致土体滑移，在支护结构外形成直径约2m的空腔。经后期注浆处理后消除了漏水及安全风险。并且由于高压旋喷桩的桩体不规则，部分桩体需后期剔凿。整体止水效果较差。

3.3 施工条件

施工PCMW工法的JB160A三轴式连续墙钻孔机由于为轨道式的行走方式，因此需要施工场地内较为平坦，施工部位需要较为连续，且要求施工现场的供电总功率要达到600KW以上。PRC管桩需要由专业厂家定制，且运输至现场后需要堆放暂存，因此要求场地内较为宽阔，且管桩需能保证连续供应。

混凝土灌注桩的施工机械旋挖钻机和高压注浆机为履带式的行走方式，且无需供电，对现场条件要求较低。

3.4 经济效果

按照设计方案综合计算，混凝土灌注桩+高压旋喷桩比PCMW工法在每米支护上造价高出1200元，PCMW工法较为经济。

3.5 其他方面

就成型效果来看，PCMW工法由于管桩为成品桩，成型后整个基坑显得更为整齐美观，并且预应力锚索的钢腰梁与管桩贴合的更好，无需后期补塞垫片。混凝土搅拌桩由于需要泥浆池，且旋挖钻掏出的泥浆均需堆在场地内，因此对现场的环境影响较大。

4 结语

混凝土灌注桩+高压旋喷桩支护形式与PCMW工法在支护效果、止水效果、施工条件、经济效果等其他方面对比各有优劣势，整体来说PCMW工法的实施效果更好，但是需要有持续不间断的管桩供应，对施工组织与协调的能力要求高。混凝土灌注桩+高压旋喷桩的支护形式在粉土、粉质黏土等天然地质条件下的施工效果好，但在杂填土较厚的人工地质条件下止水效果较差，且造价成高，但支护效果更好，更为稳定，且施工技术较为成熟，。在今后的设计与施工中，事前做好场地地质条件及当地生产资源的调查，将会起到事半功倍的效果。