基坑重力坝与放坡支护体系接合处加固措施

袁甲 陈同俊 庞鹏理

摘 要：基坑支护设计既要满足工程施工安全，又要降低基坑支护体系的费用。因此，使同一个基坑选择多种支护体系是最佳的选择，但在两种支护体系接合的位置容易出现薄弱点，多种因素的叠加也会造成基坑支护体系产生较大变形，因此，需要对基坑采取加固措施进行处理。

关键词：软土加固；拉森钢板桩；搅拌桩；压顶板

中图分类号：TU753                                   文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2023）02-0028-03

1工程概况

重固镇社区文化活动中心项目，本工程共有3个单体，依次为1#楼剧院，共计3层；2#楼体育健身区，共计4层；3#楼活动区，共计4层；地下室一层，开挖深度约6.45 m。

本工程基坑设计采用水泥搅拌桩重力坝+护坡的支护形式，在南侧局部采用护坡支护，其余三边采用重力坝支护。具体如图1所示。重力坝及护坡典型剖面如图2所示。

2结合部位的位置与施工环境

由于本工程场地狭小，施工道路无法贯通，中间部位的道路、材料无法运输，故在2#门位置修筑施工便道进行材料运输，中部平台位置作为材料堆放加工场地。此处位于两种支护体系的结合处，本身属于支护体系下薄弱部位，故進行加固处理。

3基坑加固处理方案

3.1 道路路面加固

本工程位于软土地区，对施工道路进行水泥搅拌桩加固，在道路大门口及行驶坡道进行加固处理，确保施工车辆荷载直接传递到基坑坑底以下土层位置。在水泥土复合道路的两侧水泥搅拌桩中插入长度为6 000 mm的钢管，内部水泥搅拌桩插入长度为1.5 m 的插筋。在水泥搅拌桩上部设置钢筋混凝土压顶板，确保复核土体的整体稳定性。

3.2 结合部位加固

在南侧及东侧基坑重力坝位置插打拉森钢板桩，钢板桩长度为12 m，拉伸钢板桩桩顶标高为-1.1 m。在施工道路的东侧同样设置12 m的拉森钢板桩，东西两侧的钢板桩采用C25@1000 mm的拉筋，保证道路的稳定性，降低拉森钢板桩的挠度变形。在此部位基坑开挖至设计标高后，钢板桩的周围采用C20混凝土进行回填加固。角支撑体系采用A609×16型钢管，内侧围檩双拼H400型钢梁，外侧与拉筋连接钢梁采用H400型钢梁。

3.3 降低基坑位移的影响

为保证施工道路及场地利用，针对基坑重力坝与护坡支护结合处，采用拉森钢板桩+钢结构角支撑体系，保证基坑的稳定性。加大基坑承受的施工荷载，经复核，确认其完全满足施工车辆荷载要求。

施工期间加大此处深土层位移的监测频率，在地面沉降观测点，在基坑开挖至设计标高位置，荷载控制在20 t以内，待基础底板换撑达到设计值的80%以上，可以允许荷载35 t的车辆通过。保证基坑位移及沉降在设计允许范围内。

4主要施工技术

4.1 道路加固处理

4.1.1水泥搅拌桩施工

本工程基坑重力坝与被动区加固设计采用双轴水泥搅拌桩，故道路加固也采用双轴水泥搅拌桩施工。

双轴水泥搅拌桩施工前，将加固部位的场地进行平整，清除施工区域内的表层杂物和施工堆放材料[1]，保证地基承载力满足双轴水泥搅拌桩机的施工荷载。对现场所有电缆和其他管线，要全部清理干净。对静压桩孔洞回填，防止施工人员掉落到孔洞内。且要进行压实处理，土质不好的地方要铺设走道板或钢板。水泥搅拌桩施工流程如图3所示。

测量放样时，根据桩基位置，采用全站仪进行测量放线，并撒白灰线，四周坐标位置做临时保护标志。测量放线后根据实际位置编辑测量技术复核单，报请监理工程师复核验收，确认开挖线无误后进行开挖施工。

沟槽开挖时，根据基坑围护边控制线，围护控制线宜外放10 cm。采用PC200型挖掘机开挖土体复合部位的沟槽，凿除场地250 mm厚混凝土表层，沟槽开挖深度约0.5 m左右。开挖沟槽中的土，应及时运出施工场地，以保证设备能够及时就位正常施工。开挖沟槽时，若遇到地下电缆或管线，应立即停止施工，报建设单位及管线所有单位关部门查清处理后方可施工[2]。

按照设计要求，将该工程水泥土深层复合搅拌桩桩直径设为700 mm，搭接长度200 mm。双轴搅拌桩根据这个尺寸，在平行沟槽部位打桩，并且拉设白色尼绒线，再用红油漆划线定位，保证桩位的准确。

待搅拌机设备正常运行后，启动双轴水泥搅拌桩机钻杆上部的两台搅拌电机，并松开桩机钻杆钢丝绳，使桩机钻杆沿导向杆旋转搅拌切土下沉，根据本工程所在场地进行试钻数据，钻杆下沉速度0.8 ～1.0 m/min，具体钻进速度根据桩机电流监测表数位进行调整控制。如遇粘稠度较大的土层导致下沉速度太慢，可以采用输浆系统补给水泥浆，降低土体粘稠度阻力，有利于钻杆钻进[3]。

水泥浆制备是在水泥土搅拌机开始钻进前，按水泥浆按设计和试验确定的配合比制备水泥浆，按照比例计算的水泥倒入集料斗中，同相应比例的水进行混合搅拌。水泥浆搅拌时间为10 min，制备好的水泥浆不得有结块等其他现象。水泥浆在倒入储浆池时，采用筛过滤以免结块。制备好的水泥浆必须在2 h以内用完，若在规定时间内不能用完则废弃水泥浆[4]。

提升喷浆搅拌是在水泥土搅拌机钻杆钻进至设计标高后，开启注浆泵，将水泥浆沿钻杆中间的注浆管压入土体中。同时两根钻杆的钻头对土体进行搅拌，并按0.4 m/min的提升速度提升搅拌机钻杆[5]，直至到达设计要求的桩顶标高以上500 mm位置，保证水泥搅拌桩头质量。搅拌水泥浆与土体混合的上升速度应在0.4 m/min以内，其数据是按照现场试桩的比对确定的施工数据。按照此提升速度，保证水泥浆用量与设计最为接近，确保水泥搅拌桩桩身强度不低于设计要求。在水泥土搅拌桩施工过程中，遇到障碍物应立即停止施工，要在相邻桩完成10 h内采取补浆措施，补浆搭接长度不小于1.5 m[6]。

重复下沉是为了保证已喷入土中的水泥浆与土体充分搅拌，二次下沉对土体与水泥浆进行搅拌。重复搅拌时钻头下沉速度为0.5 m/min[7]，二次搅拌提注浆搅拌水泥浆与土体混合，钻杆搅拌上升速度为0.4 m/min。当土体粘度及硬度较大时，在提升时未能将应注入的水泥浆全部喷完时，则在重复下沉与提升搅拌，并在下沉时予以补喷水泥浆，以保证桩身水泥浆掺量的均匀性。若在注浆过程中较少水泥浆，很容易导致桩身不能均匀分布，所以在二次喷浆时，水泥浆的用量不应过少，可控制在单桩水泥浆总用量45%[8]。

停止注浆，开始对水泥桩第三次搅拌，钻头搅拌下沉至设计标高后，钻头搅拌提升至地面等待压入钢管。再次搅拌，下沉速度控制在0.8 m/min以内，上升搅拌速度控制在0.4 m/min以内。将钻头提升至距离地面7 m的位置，树立钢管并观察钢管的垂直度，缓慢放下钻杆对准钢管，利用钻杆自重压入钢管、钢筋至设计标高内。

将桩机移位至新的桩位，进行下一幅水泥搅拌桩施工。桩机移位转向时，保证桩机行走稳定。导轨要平整，确保桩机垂直地面不倾斜。相邻的水泥搅拌桩施工时间间隔不大于12 h，若超过12 h，在搭接部位采取高压旋喷桩机进行注浆。

4.1.2 压顶板施工

压顶板施工步骤如下：重力坝施工→插入竖向钢筋、钢管→绑扎水平钢筋→支设边缘模板→浇筑混凝土

重力坝压顶施工要点：①重力坝竖向插筋及钢管需在成桩后16 h以内完成，φ48钢管、C12钢筋插入坝体内深度分别为6.0 m、7.0 m和1.5 m。②绑扎C10@200单层双向钢筋网片，确保其与插入坝体的钢管、钢筋进行有效连接。③支设边模采用15 mm厚胶合木模板，外插C16@1000 mm钢筋进行固定，钢筋插入土体内不少于500 mm，以确保模板稳定性。④浇筑混凝土时注意浇筑均匀，振捣密实。浇筑期间防止将钢筋网片与插入坝体钢筋钢管踩踏脱落，浇筑完成后洒水养护。

4.2 支撑施工

4.2.1拉森钢板桩施工

拉森钢板桩施工要先打设西侧拉森钢板桩，然后打设东侧的拉森钢板桩，依次施工。根据图纸对拉森钢板桩的起始点及拐点进行测量定位。

第一根钢板桩插打是用桩机打开机头夹板夹住拉森钢板桩的一端，起吊拉森钢板桩，并采用人工配合对钢板桩进行定位扶正，经纬仪进行垂直度及方向矫正后，通过打桩机的液压振动锤将拉森钢板桩打至设计标高位置[3，9]。

后续钢板桩插打是在第一根桩施工完毕后，后续拉森钢板桩沿前一根桩扣槽插入，及进行垂直度及方向校正完毕后，打至设计深度，直至形成封闭的基坑角部钢板桩围护体系。在转角处用大扣方式连接[10]。

在钢板桩施工中，钢板桩的桩顶标高、轴线位置偏差以及垂直度必须符合规范要求，边施工边进行测设，超出规范要求及时机型纠正处理，确保拉森钢板桩的施工质量，为后续的钢支撑安装打下基础。

4.2.2角支撑及围檩施工

拉森钢板桩施工完毕，进行道路东西两侧拉森钢板桩采用H400围檩与钢板桩焊接，中部道路压顶板底部穿设C25拉筋，两端与外侧围檩焊接，搭接焊长度不少于10 d。

内侧基坑土方开挖至围檩设计标高，焊接围檩底部牛腿固定围檩，并于钢板桩焊接固定，采用A609×16钢管两端接头与围檩焊接，形成角支撑，围檩与拉森钢板桩空隙部位采用C30混凝土进行填充，确保围檩与拉森钢板桩之间压力传递均匀，避免产生应力集中，破坏型钢结构。

5基坑变形监测

本工程基坑加固时间在2021年8月完成施工，2021年11月此部位底板基础开始施工，2021年12月拆除角支撑及拉森钢板桩，路面最大沉降量为30 mm，南侧重力坝最大深土层位移为15 mm。在地下室底板浇筑时位移达到最大，此后基本无位移变形。

6结语

在地下室施工期间的6个月中，从基坑开挖、底板及换撑混凝土浇筑、地下室主体施工，直到基坑土方回填施工结束，此施工道路的最大沉降量为50 mm，最大深土层位移在换撑浇筑前达到30 mm，满足基坑变形设计要求，满足施工道路的受力工况。同时最大程度的降低工程造价，节约工程施工成本，最大限度的利用现场施工场地。

随着城市建设用地的日趋紧张，施工场地狭小、基坑造价最大限度地节约，导致越来越多的基坑采用多种支护体系相结合的方式，考虑的场地利用的因素繁多，是将来城市建设施工面临的一个大挑战，本项目采用因地制宜、节约造价对基坑进行加固，有效利用施工现场。

参考文献

[1] 赵跃，孙玮.CMW工法在基坑工程应用中的技术要点探讨[J].建筑工程技术与设计， 2014（31）：98-99.

[2] 王永进，康绪明.软土地区跨基坑围护的塔吊基础处理措施[J].建筑施工，2018，40（5）：659-661.

[3]《建筑施工手册》第五版编委会.建筑施工手册.第5版[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[4] 宇珂，王栋，黄志滨，等.水泥搅拌桩在滨海软土地基加固中的应用分析[J].路基工程，2021（1）：174-178.

[5] 虞贵期.湿法双轴双向深层水泥搅拌桩施工技术研究[J].市政技术，2016，34（S2）：121-123+131.

[6] 李海生.双向双轴水泥搅拌桩加固软土地基施工技术[J].铁道建筑，2010（2）：65-66.

[7] 周荣丽.浅谈水泥搅拌桩在软土地基中的运用[J].四川水泥， 2018（4）：349.

[8] 張松明.软基处理水泥搅拌桩施工控制研究[J].河南建材，2019（5）：246-247.

[9] 陈维.拉森钢板桩在雨污水管网改造工程深基坑支护中的应用[J].四川水利，2022，43（2）：106-108.

[10] 辛丹，梁东炎，李远，等.拉森钢板桩在临时出土坡道加固中的应用[J].四川建材，2021，47（11）：131-132.