摘要：介绍了水泥搅拌桩和土钉墙复合式基坑围护技术的施工工艺，施工质量控制事项。
关键词：水泥搅拌桩、土钉墙、水灰比、喷浆速率、提升速度、注浆压力、质量控制
基坑围护工程是基础工程中十分关键的课题。随着高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑围护工程要求越来越来高，不仅要确保边坡的稳定，而且要确保基坑周围建筑物、地下管线、道路的安全，同时要便于地下室的开挖和施工。
一、概况
某工程位于上海市通州路、东余杭路交界处。由3栋33层高层住宅和1个地下五级人防车库组成。3栋住宅均为箱型基础，上部为剪力墙结构。1＃、2＃房为地下一层，地上33层，高度96.6米；3#房为地下二层，地上33层，高度99.5米。2＃、3＃房之间由1个地下车库连通。场地狭小，1＃房单独做基坑围护；2＃、3＃和车库则做联体基坑围护。基坑开挖深度：1＃、2＃房和地下车库为±0.000以下5.4米，3＃房±0.000以下7.15米（二层地下室）。属深基坑。基坑周围距离道路和各类管线较近，，地下室开挖及施工期间不能影响市区交通行驶和各类管线的正常使用。
二、地质条件
层序 地层名称 厚度（米） 含水量W（％） 重度r(KN/m2) 孔隙比e
○1
杂填土 1.0～1.8 22 18.6 0.9
○21
粉质粘土（褐黄色） 0.4～1.0 32.5 18.4 0.93
○22
粉质粘土（灰黄色） 0.6～1.0 36.8 18.0 1.04
○3
淤泥质粉质粘土夹砂质粉土（灰黄色） 5.0～8.0 39.8 17.6 1.15
○4
淤泥质粘土（灰色） 8.6～10.5 54.6 16.5 1.52
○51
粘土（灰色） 11.6～14.0 38.3 17.7 1.09
○52
粉质粘土（褐灰色） 8.5～11.0 33.8 18.1 0.98
○6
粉质粘土（灰色） 1.6～3.3 24.2 19.5 0.70
○7
砂质粉土（灰黄色） 4.0～4.8 24.7 19.2 0.72
○81
粘土（灰色） 9.0～10.2 38.2 17.7 1.09
○82
粉质粘土与粉砂互层（灰黄色） 15.0～23.4 34.5 18.0 1.0
依据上述的各层土的主要物理力学指标，该土质属于饱和软粘土。对于深基坑的围护的稳定性和防水性有较高要求。
三、基坑围护方案的设计要求
根据上海市的有关规定，土方开挖超过5米（含5米）属深基坑。必须由专业单位设计施工。本工程基坑围护工程由同济大学设计研究院设计。采用深层搅拌桩和土钉墙复合式基坑围护技术。深层搅拌桩是采用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬化成整体性的并具有一定强度的挡土和防渗墙。由于其强度低，不足以保证基坑的稳定性，因此利用土钉墙的土钉群体与土体的共同作用来提高基坑的稳定性。
2＃、3＃房和地下车库基坑联体围护。深层搅拌桩采用双排φ700，水泥掺量13％，水灰比0.5，并掺加0.25％的木质素磺酸钙，28天无侧限抗拉强度为1MPa。2＃房和车库的桩长为12米，3＃房桩长16米，并在东西两侧各加2个桩长6米的3×5米的格栅式搅拌桩暗墩。土钉墙采用φ48×3.5㎜的钢管作土钉，每根土钉上开有φ15㎜的小孔，孔距300㎜，每个孔上斜向焊80×20×3㎜的扁铁，以保证小孔在施工中不被泥土堵塞，同时增加抗拔力；注水灰比为0.55的水泥净浆，注浆压力为0.6MPa。2＃房和车库的部位为4排土钉，3＃房的部位为5排土钉。第一排土钉长9米，其余为13米。土钉排距为1.2米～1.4米，钉距为1米，梅花状布置。面层钢筋为φ6@250双向钢筋网，搭接长度300㎜；纵横向每500㎜设置一道Φ12加强筋，土钉与钢筋网用井字型钢筋焊接，喷射C20混凝土，厚度100㎜。基坑压顶宽度1.5米，挂网土钉用φ48×3.5㎜，长2米。
四、深层搅拌桩的施工质量控制
1、工艺流程：搅拌桩成桩工艺通常为“一次喷浆，二次搅拌”，具体施工流程如下：桩机定位——预搅下沉制配水泥浆——提升喷浆搅拌——重复下沉搅拌——重复提升搅拌——成桩结束、移位——下一根桩施工。
2、施工质量控制
§按照图纸要求放出搅拌桩位置的灰线，根据设计图纸和工程实际情况，确定第一根桩的开始位置，确定施工顺序，并将桩位全部进行编号，以免遗漏。桩机就位后，测出桩机底盘标高，以控制桩顶和桩底标高。
§应先做试桩，以便于根据土质情况在设计、规范允许的情况下调整工艺参数：如水灰比、外加剂、喷浆下沉及提升速度、喷浆压力、速率等。
§为防止施工受阻或桩位偏移，应清除各种障碍物；开挖样槽，以消除施工中大量用土造成的不力影响，更好的控制标高和桩顶质量。
§垂直度控制：为了保证成桩的垂直度，机架垂直度偏差要控制在1％以内。
§根据桩径、桩长、土的重度及水泥掺量，计算出每根桩的水泥用量。按照设计水灰比要求，拌制水泥浆。必须严格控制外加剂的掺量。特别强调，水泥浆要搅拌均匀，水泥不得受潮、结块。
§控制下沉和提升速度：通常预搅下沉速度控制在0.8m/min，喷浆提升速度控制在0.5m/min，重复搅拌升降速度控制在0.5～0.8m/min。特别是提升搅拌喷浆速度要均匀。
§严格控制喷浆速率和喷浆提升速度之间的关系：为了确保水泥浆沿全桩长均匀分布，并保证在提升的同时注浆，且在提升至桩顶时注浆完毕，必须控制好喷浆速率与提升（下沉）速度的关系，二者之间的误差不得大于±0.1m/min。
§搅拌桩应连续施工，相互搭接约200mm。一般相邻桩的施工间隔不超过10小时，否则应采取增加水泥掺量或补桩等措施。
§喷浆搅拌上升过程中，若输浆管堵塞或其它原因造成短暂停机，重新开机时，应将搅拌头下沉至停浆点以下至少500mm处再喷浆搅拌上升，以防止断桩和缺浆。若遇地下障碍物或其他原因造成停机，超过10小时，则要补桩。
§桩底标高应比设计超深100～200mm，桩顶标高应超高100～300mm。桩顶标高接近地面以下1米标高时，喷浆搅拌提升要采用慢速，当喷浆口即将出地面时，要停止提升，并搅拌数秒，以保证桩头质量达到均匀密实。
§为保证桩截面要经常检查搅拌叶的磨损情况，钻头直径偏差不超过3％，否则要进行修补或更换。
五、土钉墙的施工质量控制
1、施工准备
§在基坑开挖前提前7～10天做井点降水，排除地表水、地下水，以有效减少或消除作用于面层上的静水压力，并设置观察孔，满足施工要求后才可开挖土方。
§确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并妥善保护。
§周密安排好土钉施工与土方开挖、出土运输等工序的关系，使二者密切配合，以保证施工连续、快速。
§检查空压机、钻机、搅拌机、喷射机等施工机械；土钉、水泥、钢筋等材料应备足，以满足施工进度的要求，并堆放有序，方便施工。
2、施工工艺
第一层土方开挖——做第一道土钉并注浆——绑扎钢筋并于土钉牢固焊接——喷射面层混凝土——开挖第二层土方…
3、施工质量控制
§每层土方开挖的深度应比设计的土钉排距深300mm，但严禁超层开挖。
§第一排土钉打入时常常会碰到地下障碍物。因此要根据实际情况调整土钉的角度。本工程将土钉的角度由φ10度调整至φ15度左右。
§采用0.6MPa压力的注浆泵注浆。注浆时导管要插至孔底，在注浆同时导管要匀速缓慢拔出，并将导管始终埋在浆体面以下，以保证土钉中的气体全部排出，并在注满浆后保持压力3～5分钟，再用止浆塞封堵。
§钢筋绑扎：按设计要求绑扎双向钢筋网、加强筋，钢筋底搭接长度符合规定标准。土钉与钢筋网要牢固焊接。
§喷射混凝土面层：为保证混凝土底厚度，采用在垂直打入边壁的短钢筋上做标记，每10米左右设置一个点，拉线控制。喷射混凝土的路线，一般从做好的土钉以下约100mm处开始，逐渐向上进行，但要保证钢筋的搭接长度要求。混凝土面层接缝处做出斜面搭接，在继续喷射混凝土之前要清除浮浆碎屑，并适当喷水湿润。混凝土终凝后2小时要开始养护，养护时间至少5天。
4、施工监测：土钉施工后应每天对坡顶水平位移和沉降点进行监测。应根据施工情况确定监测次数，直至基础结构完成，并开始土方回填。
六、体会
对于深、大基坑的围护体系，采用单一的结构难以抵抗开挖时相当大的水、土压力和产生的变形。
本工程采用深层搅拌桩和土钉墙的复合式基坑围护技术，经对基坑坡顶的水平位移和沉降的监测，最大水平位移27mm，最大沉降量为23mm，均在设计要求和施工规范的标准之内。对周边建筑物、道路、管线没有造成任何不利影响。在整个基础施工的近4个月里，经历了梅雨和夏季的暴雨时节，基坑边坡稳定，保证了施工安全和进度，达到了预期的效果，实践证明该组合支护结构安全可靠，经济合理。
参考文献：
1、《简明深基坑工程设计施工手册》主编：赵志缙应惠清
中国建筑工业出版社2000年4月第一版；
2、《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97
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