深基坑SMW工法、扩孔式预应力锚索、深层水泥土搅拌桩、高压旋喷桩组合支护施工技术分析与探究

目 录摘要 概述1. 工程概况1.1场地位置与标高情况 1.2工程地质条件1.2.1工程地质情况1.2.2 地下水1.3 基坑支护形式1.3.1基坑支护平面图1.3.2基坑支护剖面图2. 施工流程工艺 2.1 SMW工法桩 2.2 深层水泥土搅拌桩施工 2.3 双重管高压旋喷桩 2.4 高压旋喷扩孔式预应力锚索3. 参考文献 9深基坑SMW工法、扩孔式预应力锚索、深层水泥土搅拌桩、高压旋喷桩组合支护施工技术分析与探究（ 福建省漳州冠华建筑工程有限公司 林森华 ）摘 要 高层建筑施工中的基坑一般较深，施工不当容易造成重大安全事故以及工程成本费用上的增加，因此深基坑工程必须要确定科学的深基坑支护方法，合理运用施工技术来严格控制其施工。对于建筑工程施工建设工作而言，深基坑支护施工具有重大意义。建筑工程的安全性和稳定性的大幅度提高都离不开深基坑支护施工深度大、规模大、面积紧凑以及距离近等特性，进而我们对深基坑支护施工技术应有足够的重视，在建筑工程施工过程中以其技术要求和特征为依据，提高施工控制和管理力度，对深基坑支护施工的所有环节严格把关，不断改革优化现有的深基坑施工技术和工艺，这样才能让建筑工程深基坑支护施工质量得到提高。以期对相关人员有所帮助。关键词：施工方案；工艺参数；smw工法桩；扩孔式预应力锚索；深层水泥土搅拌桩AbstractFoundation in high-rise building construction is generally deep, improper construction is likely to cause major accidents and increase the cost of the project, so the deep foundation pit engineering must determine the scientific method of deep foundation pit, the reasonable use of construction technology to strictly control the construction. For the construction of construction projects, the construction of deep foundation pit support is of great significance. The safety of construction projects and greatly improve the stability of all cannot do without the construction of deep foundation pit support of great depth, large scale, compact and close area characteristics, and then we on the construction technology of deep foundation pit should pay enough attention, in the construction process with its technical requirements and characteristic as the basis. Improve the construction management and control efforts, strict control of the construction of the deep foundation pit supporting all aspects of reform, optimize the existing deep foundation pit construction technology and process, so as to make the quality of building engineering deep foundation pit construction is improved. With a view to the relevant personnel to help.Key words: construction plan; process parameters; SMW method pile; expanding prestressed anchor rope; deep cement soil mixing pile 1 工程概况1.1 场地位置与标高情况在建龙海市月港新区棚户区改造工程位于龙海市海澄镇豆港村，民政西路东北侧，海澄路（待建）东南侧。本工程0.000相当于绝对标高5.000m，现场地坪平均相对标高-0.5m，大面积挖深5.0m（开挖至底板垫层底标高），承台位置局部加深1.6米，即承台垫层底开挖深为6.6米；局部电梯承台加深至8.2m、9.7m。 1.2 工程地质条件1.2.1 场地岩土层自上而下分层叙述如下：人工杂填土：黏聚力c=8.0kPa，内摩擦角=12.0，重度=17.5kN/m3，全场区分布，厚度0.803.00m。可承载土方开挖机械、运输车辆的运行。淤泥：黏聚力c=11.4kPa，内摩擦角=0.5，重度=15.8kN/m3，全场区分布。厚度16.520.9m，土层面标高3.41.8m（黄海高程）。细砂：黏聚力c=3.0kPa，内摩擦角=25.0，重度=18kN/m3，全场区分布。厚度1.1010.20m，土层面埋深17.2023.20m，土层标高-19.34-13.13m。中砂：黏聚力c=3.0kPa，内摩擦角=25.0，重度=18.5kN/m3，全场区分布，厚度0.807.40m，土层面埋深20.9028.50m，土层标高-24.97-17.03m。卵石：黏聚力c=3.0kPa，内摩擦角=30.0，重度=25.0kN/ m3 ，全场区分布。厚度3.6033.61m，土层面埋深35.0062.91m，土层标高-28.52-22.28m 。地质分层（局部）剖面1：地质分层（局部）剖面2： 本项目大面积挖深5.0m（开挖至底板垫层底标高），承台位置局部加深1.6米，即承台垫层底开挖深为6.6米；局部电梯承台加深至8.2m、9.7m。地质土层为淤泥层。1.2.2 地下水拟建场地地下水主要赋存和运移于杂填土、细砂、中砂、卵石的孔隙中以及残积砾质粘性土、全风化花岗岩、散体状强风化花岗岩孔隙、网状裂隙中。其中，杂填土透水性及富水性一般，水位及水量受季节影响变化较大；淤泥为弱含水、弱透水层或相对隔水层；细砂、中砂、卵石透水性及富水性强，为主要含水层。根据勘察报告，场地稳定水位深0.801.30m（黄海高程1.763.77m）。另外测得：细砂、中砂、卵石混合水位的承压水头，其测量结果分别为11.60m和12.10m。场地地下水位年变化幅度约1.02.0m，场地最高地下水位按黄海高程4.00m考虑。1.3 基坑支护形式1.3.1基坑支护平面图本基坑安全等级为I级，坑侧壁重要性系数为Y=1.1，基坑东南侧5b-5b剖面、6-6剖面、6a-6a剖面基坑周边地面设计附加荷载取ql=15kpa，基坑周边建筑物每层按照q=20kpa/层永久超载考虑。其余各剖面基坑坡顶均为场地内临时施工硬化道路，基坑周边地面设计附加荷载取q1=25kpa，施工期间基坑周边地表严禁超载。基坑围护结构形式为：基坑西南侧（5b-5b、6-6、6a-6a剖面）采用SMW工法桩+钢筋混凝土内支撑+被动区土体深层水泥土搅拌桩支护加固的联合支护体系；其余各剖面采用上部自然放坡+ SMW工法+扩孔式预应力锚索+被动区深层水泥土搅拌桩支护的形式。 图3：基坑支护平面图1.3.2 基坑支护剖面图（1）1-1剖、2-2剖、3-3剖、4-4、5-5剖面图（2）5a-5a剖面（3）6-6剖面（4）6a-6a剖面2. 施工流程整个地下工程施工顺序：场地平整至设计标高 - 开槽施工SMW工法桩 - 开槽施工深层水泥土搅拌桩 - 顶紧高压旋喷桩施工 - 上部放坡及喷锚施工 - 扩孔式预应力锚索 - 型钢桩顶冠梁施工及内支撑梁施工 - 被动区加固土体平台喷射砼施工 - 基坑土方分层开挖施工 - 大面积土方挖运至底板底标高 - 大面积开挖承台 - 承台、地梁支护及土方开挖 - 地下室结构施工 - 主体结构施工. 2.1 SMW工法桩2.2.1 850600型三轴搅拌桩技术要求：（1）施工工艺：消除地下障碍物、平整场地水泥材料检测桩机检测试桩桩位放样报监理工程师搅拌桩机就位制备水泥浆预搅（喷）下沉喷浆、搅拌、提升重复喷浆、搅拌、下沉重复喷浆、搅拌、提升余土处理清洗管路及搅拌头达到龄期后检测移位、施工下根桩图4：850600型三轴搅拌桩施工工艺流程图（2）施工参数：1）三轴水泥土搅拌桩规格为850600，搅拌桩应采用套接一孔法施工；桩长详各剖面图。2）注浆压力：0.3-0.8 Mpa，注浆流量：25-35 l/min。3）水泥掺入量：20%，水泥采用P.O42.5级水泥，水灰比为1.52.0；搅拌桩施工宜外加膨润剂，用量约5kg/m3。4）搅拌速度：（基坑西南侧内支撑段，即5b-5b、6-6、6a-6a区段）搅拌桩下沉速度宜控制在0.5m0.8m/min，提升速度宜控制在1.0m/min以内，下沉或者提升应保持匀速。（基坑其余各区段）搅拌桩下沉速度宜控制在0.5m1.0m/min，提升速度宜控制在1.0m2.0m/min，下沉或者提升应保持匀速。（3）施工技术保证措施1）为保证成桩质量和桩径，在大面积施工前，应进行试成桩以确定施工工艺及施工参数，开挖施工作业沟槽，清除作业范围内的地上、地下障碍物，沟槽深度1.0米。宽度视搅拌桩宽度。2）施工过程中，三轴机械的搅拌叶直径应不小于850mm，施工过程中应经常检查，及时更换搅拌叶片。施工过程中的泵送压力大于0.3Mpa，且泵送流量要求恒定。水泥浆液应按照设计的水灰比进行拌制，制备好的浆液停留时间不得超过2小时且不得离析，泵送必须连续，不得中断。相邻桩喷浆工艺的施工时间间隔不得大于10小时。3）为保证水泥土搅拌桩的垂直度，应注意桩架基座的平整度和导向架对地面的垂直度，一般垂直度偏差不大于l300。为保证桩位准确，使用定位卡，一般应使桩位偏差不大于5cm。桩位与设计图的偏差不得大于50mm。4）搅拌机预拌下沉时当遇较硬土层下沉太慢时方可适量放浆。喷浆前必须将管内的水排清，同时考虑冲水成桩对桩身强度的影响。5）搅拌所用固化剂浆液倒入集料斗时应过筛，以免浆内结块损坏泵体。6）在压浆时，前方搅拌桩机与后台供浆应紧密配合，联络信号必须明确，后台供浆必须连续，一旦因故停浆，必须立即通知前方。7）防止断桩和分浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m时，待恢复供浆时再喷浆提升。8）如因故停机3小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆除输液管路，妥善清洗。搅拌头提升速度每分钟不得大于1.5m2m。9）施工冷缝处理施工中因种种因素,可能产生冷缝,从而导致今后发生渗漏，故在搅拌桩达到一定强度后采取补桩的方式进行加固。补桩可采用旋喷桩进行处理。10）水泥控制措施a.首先控制进货数量及质量，严格进行单车验收，清点水泥包数做第一步控制水泥用量的真实性，同时必须要求供货放随车携带保质单，进场水泥及时报监理送检。b.制浆时，控制每桶浆所需用水泥量，由专人做好供浆记录。c.浆液配制：每桶拌浆为：600kg水泥（12包、50kg/包）+900kg水（水灰比以1.5控制）。11）基坑开挖前应检验水泥土搅拌桩的桩身强度，强度指标应满足设计要求。水泥土搅拌桩的桩身强度宜采用浆液试块强度试验确定，也可以采用钻取芯样强度试验确定。桩身强度检测方法应符合下列规定：a.浆液试块强度试验应取刚搅拌完成而尚未凝固的水泥土搅拌桩浆液制作试块，每台班应抽检1根桩，每根桩不应少于2个取样点，每个取样点应制作3件试块。取样点应设置在基坑坑底以上1m范围内和坑底以上最软弱土层处的搅拌桩内。试块应及时密封水下养护28d后进行无侧限抗压强度试验，无侧限抗压强度要求大于1.2MPa。b.钻取桩芯强度试验宜采用地质钻机并选择可靠的取芯钻具，钻取搅拌桩施工后28d龄期的水泥土芯样，钻取的芯样应立即封存并及时进行无侧限抗压强度试验，无侧限抗压强度要求大于1.2MPa。抽检数量不应少于总桩数的2%，且不得少于3根。每根桩的取芯数量不宜少于5组，每组不宜少于3件试块。芯样应在全桩长范围内连续钻取的桩芯上选取，取样点应取沿桩长不同深度和不同土层处的5点，且在基坑坑底附近应设取样点。钻孔取芯完成后的空隙应注浆填充。（4）H型钢（HN7003001324）施工技术要求1）H型钢插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，插入前必须检查其平整度、接头焊缝质量并确保满足设计要求。2）H型钢宜采用整材，当需要分段焊接时，应采用坡口焊接。对接焊缝的坡口形式和要求应遵照建筑钢结构焊接技术规程的有关规定，焊缝质量等级不应低于二级。单根型钢焊接接头不宜超过1个，焊接接头位置应避免在型钢受力较大处(如支撑位置或开挖面附近)，相邻型钢的接头竖向位置宜相互错开，错开距离不宜小于1m。3）型H钢的插入必须采用牢固的定位导向架，在插入过程中应采取措施保证H型钢垂直度。H型钢插入到位后应用悬挂构件控制H型钢顶标高，并与已插好的H钢牢固连接。4）H型钢插入前应在干燥条件下除锈，在H型钢表面涂抹型钢起拔减摩剂，厚度不小于1mm。5）H型钢插入宜依靠送桩锤或自重插入，也可借助辅助手段下沉到位，并将已插好的H型钢连接起来，防止在施工下一组搅拌桩时造成已插好的工字钢移位。6）H型钢回收应在主体地下结构施工完成、地下室外墙与搅拌桩之间回填密实后方可进行。H钢起拔宜采用液压起拔机。7）H型钢桩顶设置冠梁，截面尺寸为1300800（局部尺寸为2000800），H型钢与冠梁间的隔离材料应采用不易压缩的材料。2.2 深层水泥土搅拌桩施工（1）深层搅拌桩设计桩径为600500，搭接长度为100*100，桩体采用双头搅拌桩成型。水泥采用42.5号普通硅酸盐水泥。掺入量为17%。水灰比控制0.55。每米土体用水泥76kg。成桩采用两次喷浆两次搅拌的施工工艺。喷浆搅拌时提升速度0.50.6m/min。下沉速度不大1.0 m/min。（2）深层搅拌桩施工工艺流程图详见图5清除地下障碍物场 地 平 整放 样 定 位桩位复核安 装 设 备桩 机 就 位 对 中制备灰浆预搅下沉喷浆第一次提升搅拌重复搅拌下沉喷浆第二次提升搅拌清 洗 管 道桩 机 移 位图5深层搅拌桩施工工艺流程图1）定位：严格按照桩位控制线、定位桩定出桩位。2）预搅下沉：启动搅拌电机、放松起吊钢丝绳，使搅拌机械导向架缓慢下沉。搅拌下沉速度的快慢应通过观察电流表值，人为控制在适宜电流值范围内。喷浆前应将输浆管内的水排空，同时充满水泥浆液。3）制备水泥浆、搅拌下沉同时进行。按水灰比0.55拌制水泥浆液。制备好的浆液为防止离析应不断搅动，浆液制备好后在喷浆前倒入集料池内。具体水灰比以施工前的试验桩所取得数据为准。4）第一次喷浆搅拌提升：搅拌头下沉至设计深度后开启灰浆泵，待浆液到达出浆口在桩底喷浆30秒后喷浆头边 喷浆边提升搅动，使浆液与土混合均匀。搅拌头提升速度控制在0.50.6m/min。具体数据以施工前的试验桩所取得数据为准。5）第二次搅拌下沉，搅拌机提升至设计标高时关闭灰浆泵后再如前所述一样，搅拌下沉，下沉时搅拌均匀。6）第二次喷浆搅拌提升：搅拌头下沉至设计标高后，如前述一样，进行第二次搅拌提升。7）重复搅拌下沉，提升直至孔口如前述一样。8）清洗移位，向集料池中注入适量清水，开启灰浆泵清洗全部管线中残浆至基本干净，移机至下一桩位，重复上述步骤继续施工。（3）搅拌桩施工技术质量控制措施1）所有进场搅拌桩机械必须经检测合格后方可投入施工。2）所有机械必须安装计量装置，计量装置必须工作良好。使用中出现故障必须及时修理。未修理好不得继续施工。3）施工前应按照施工区域工程量划分每台机的施工区域，严格按照计划流程施工，无特殊情况不得随意变更。4）水泥堆场必须硬化处理，并不得露天堆放。水泥库非作业面必须封闭。周边必须开挖排水沟。有积水及时排放。5）运输水泥的车辆必须用篷布覆盖。卸完水泥后不得在场地内随意清扫，以免粉尘飞扬。6）加强原材料的控制，进场水泥必须随机取样送检，合格后方可使用。严禁使用未经检验的水泥。检验频率为每二百吨送检一次。7）水泥必须根据进场顺序先后分开堆放有序使用，先进场先使用。进场水泥必须按照十袋一码堆放整齐，不得无序乱放。8）使用后的水泥袋不得随意乱放，应有专人负责清点，按一定数量捆扎后集中堆放、集中处理。9）水泥掺量17%，水灰比0.55，按照水泥比重、水灰比控制水泥浆的比重。每米水泥用量76kg。根据搅拌桶的容积严格控制水泥加量，不得随意改变水泥用量。根据每根桩的桩长严格掌握水泥用量，施工必须满足17%的设计水泥用量。散落的水泥要及时清理使用。已经受潮硬化的水泥严禁使用。10）钻杆必须焊接牢固，并保持垂直。弯曲钻杆不得使用。钻杆直径不得小于114，推荐使用127钻杆。 11）施工必须严格遵守“四喷四搅”工艺，即钻头两上两下，其中两次下沉喷浆。12）施工前按照基坑施工范围清理障碍同时开挖施工沟槽。施工范围内的障碍物必须清理干净（以挖到原生土为标准）。搅拌桩施工范围沟槽可开挖成阶梯状，以满足施工和沟槽稳定性需要。沟槽内的积水及时排除。13）根据施工图纸放好轴线，并放出桩位控制线，打好定位桩。定位桩应妥善保护。机械就位后应严格按此控制线控制钻头位置。内排桩严格按照边线控制。14）施工前明确划分各区段的桩长，严格按设计桩长施工。15）钻头提升速度0.5m/min，施工时提升必须使用一档。严禁三档提升。16）施工时深度必须严格控制，严禁减少深度。17）施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%；桩位的偏差不得大于50mm；成桩直径和桩长不得小于设计值。钻头直径600。磨损后要及时补足。18）施工造成的高抬土要及时清理整平。19）桩间移机时必须用钢尺测量并设置标志物，不得目测估算。20）机架必须安装平稳，不得在倾斜状态施工，以保证桩身的垂直度。施工前做好施工机具的拼装、调试工作，必须在试运转正常的情况下方可正式开工。21）施工前应确定搅拌机械的灰浆量，灰浆经输浆管到达搅拌头喷浆口的时间和起吊设备提升速度的施工参数，保证控制输浆速度使喷浆出口压力保持在0.20.3Mpa，并使搅拌提升速度与输浆速度同步。22）施工时方枕必须保持水平，方枕按照三米距离等距排放，以便于施工作业时控制桩间搭接。钻机轨道下枕木应在同一水平面。保证枕木基本无不良沉降。枕木规格实行标准化，即同一台几的枕木厚度应一致，避免枕木高低不平而引起桩基水平、垂直度的误差。23）遇有地下障碍物时不得强行钻进，应探明后处理。24）当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。25）搅拌机预搅下沉时不得冲水钻进，当遇到硬土层下沉太慢时可适量送浆。26）制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，制做的水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。27）施工中要随时检查自动计量装置的制桩记录，对每根桩的水泥用量、成桩过程（下沉、喷浆提升和复搅等时间）进行详细检查，质检员应根据制桩记录，对照标准施工工艺，对每根桩进行质量评定。28）每根桩必须有钻头各次下钻深度及提升高度的全过程记录和水泥浆量用量曲线图。29）搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，并应有专人记录。 施工记录应真实及时，不得事后写回忆录。30）按照规范制作水泥土试压块，脱模后送养护室标养。试压块强度与28天取芯检测强度对照。以取芯强度满足作为基坑开挖标准。所施工重力坝必须满足28天取芯强度达到1.6Mpa。31）搅拌桩体搭接应符合设计要求。相邻桩施工间隔不应大于12小时。如因施工需要而产生的接口，则接口不应在同一截面，必须错开并应将最后一根桩进行空钻，留出接头待下一根桩搭接。如因停电及机械故障停工时间超过24小时或与下一根桩无法搭接时，应在设计和建设单位认可后采取局部补桩和注浆措施，并适当增加水泥掺入量。32）施工时，前后操作人员密切配合，联络信号明确。后台供浆必须连续。施工因故停浆时补接桩和续供浆时宜将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机时间超过3小时，为防止浆液硬化堵管,宜先拆除输浆管路妥为清洗。33）应有专人记录搅拌机下沉和提升时间，深度误差不小于100 mm。施工的同时也应加强噪声、扬尘、遗洒、生产生活污水控制纳入环境管理控制体系。34）将防高空坠落、防物体打击、防触电、防火灾、防机械伤害、防寒防冻、防滑跌等纳入安全管理控制体系。35）开工前对每一个施工班组进行技术交底。确保各项技术要求、控制制度贯彻到每一个岗位，使每一位参加施工的员工都掌握所在岗位的质量与环境控制标准和安全控制标准。36）加强过程控制， 以无缺陷的过程控制保证工程的无缺陷。为保证桩的质量及符合设计要求，本项目施工准备采用三个管施工，保证搅拌时土与水泥的均匀度。（4）搅拌桩搭接接头的处理要点1）搅拌桩中的接头应预留在格栅位置，当施工到接头位置时应将格栅空格打满。其它搭接桩均应加大搭接量反复搅拌同时增加水泥用量。2）搅拌桩的搭接在增加搭接量增大水泥用量的同时还应在外侧外包一根桩并与预留桩有效搭接。3）如应地下障碍物无法保证搅拌桩有效搭接造成的缺口，应在相应位置施工压密注浆止水。压密注浆的深度同搅拌桩，横向间距0.5m,纵向间距1.0m，并互相交错。（5）搅拌桩质量检验1）搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，并应坚持全程的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等。2）搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法： 成桩7天后，采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆（灰）面下0.5m），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为总桩数的5%。成桩后3天内，可用轻型动力触探（N0）检查每米桩身的均匀性。检验数量为施工总桩数的1%，且不少于3根。3）深层搅拌桩应在施工后一周内进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检查成桩质量，若不符合设计要求应调整施工工艺。水泥土墙应在设计开挖龄期采用钻孔取芯法检测墙身完整性，钻芯数量不宜少于总桩数的2%且不应少于5根；并应取样进行单轴抗压试验。2.3 6002400双重管高压旋喷桩施工要求：（1）三轴搅拌桩强度达到设计要求的70%后开始高压旋喷桩施工，旋喷桩应根据相邻已施工的SMW工法桩墙与被动区加固土体的位置进行准确定位。（2）本工程高压旋喷桩起使被动区深层水泥土加固体与SMW工法桩墙顶紧传力的作用，旋喷桩径为6002400，桩长应为5.0m。（3）高压旋喷桩所采用的水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥用量为300kg/m。（4）高压旋喷桩宜采用二重管施工方法，高压泥浆泵压力25.0MPa，空压机压力应大于0.7MPa，容量应大于9m3，水泥浆液的水灰比1.0：钻杆提升速度为0.5m/min，旋转速度约20r/min。（5）为保证成桩质量和桩径，在大面积施工之前，进行试成桩确定施工工艺及施工参数。（6）高压旋喷桩施工步骤：a.高压泥浆泵、空压机、钻机等机械设备定位；b.预导孔放样；c.钻机成孔；d.旋喷桩就位；e.钻杆放至设计标高；f.超高压水、压缩空气、浆液输入钻杆，提升钻杆，进行由下而上的旋喷；g.钻机，冲洗，移位。（7）高压旋喷桩桩位偏差不得大于50mm，成孔的垂直度偏差不得大于0.5%。注浆管分段提升的搭接长度不得小于1000mm。2.4 高压旋喷扩孔式预应力锚索施工要求：（1）预应力锚索锚固体旋喷直径大于500，自由段旋喷直径大于3