三轴水泥土搅拌桩+锚桩在房建基坑围护结构中的应用

三轴水泥土搅拌桩+锚桩在房建基坑围护结构中的应用，丁・・.1IL■■郝传捷【摘要】本文结合河北三河市某住宅工程，阐述了三轴水泥土搅拌桩与锚桩施工的完整工艺流程、理论计算及规范要求.实践证明，采用此工法可缩短施工周期,形成良好的隔水帷幕，有效提高地基承载力,减少基坑周围沉降.【期刊名称】《建筑机械（上半月）》【年（卷），期】2019（000）001【总页数】5页（P66-70）【关键词】三轴水泥土搅拌桩;锚桩;隔水帷幕;地基承载力;沉降【作者】郝传捷【作者单位】北京中铁大都工程有限公司，北京102600【正文语种】中文【中图分类】TU753.31工程概况河北三河市某住宅工程总建筑面积约6.5万m2（其中地上建筑面积约4.9万m2；地下建筑面积约1.6万m2,负1层为地下车库，基坑开挖深度4.8m，基坑总面积约为16600m2，基坑总周长520延长m）。框架剪力结构，建筑高度95m，层数28层，单体建筑面积2.6万m2，抗震设防烈度为7度。基础工程工期短，6个月工期，要完成基坑支护、桩基施工、桩基静荷载试验、基坑土方开挖、楼座施工、车库施工、车库防水施工。工程处于闹市区，对文明施工及噪音控制要求很高；基坑东侧紧邻某小区车库围墙，最近处3~3.5m;西侧距离潮白河较近，因此防水挡土，防止周围地层水土流失，保证周边建筑物稳定，是施工的重中之重。2施工方法的选择水泥土搅拌桩作为一种常见基坑支护型式，具有施工操作简便、工期短、造价低、能隔水防渗等优点，但水泥土桩侧向位移不易控制，且其材料属于脆性材料，抗弯性能较差，这些缺点限制了水泥土搅拌桩在变形要求严格、深度大的基坑工程中的应用。锚桩技术具有对边坡扰动小、可有效控制结构变形的优点。但锚桩受土体性质制约较大，当土质较差时，锚桩不能提供有效抗拔力。因此，将水泥土搅拌桩和锚桩技术联合应用，能扬长避短，充分发挥各自的优点，并且锚桩施工为一次成孔，具有成桩效率高、质量好、成本低的特点［1］。基坑围护结构三轴水泥土搅拌桩直径为650mm，桩长13.5m、14.0m,套接一孔施工，组间距为900mm。型钢型号为500x300x11x18，桩长15.0m,隔一插一设置，间距900mm。为有效错入好土层，桩铺长22m，扩大段直径500mm，段长5m，非扩大段长12m，锚桩打入角度为40°。3三轴水泥土搅拌桩施工3.1技术参数及工艺流程组内咬合200mm，组与组之间咬合650mm。采用P.O42.5水泥，水泥掺量为20%。水灰比1.0~1.5，要求全程复搅复喷，必须确保搅拌均匀，桩体搭接严密，桩机施工定位准确。相邻桩施工间隔不得超过24h，否则应在相邻部位补桩。搅拌桩施工前必须对施工区域地下障碍物进行探测，如有障碍物必须对其清理及回填素土，分层夯实后方可进行施工。（5）施工前必须测量平台高程，以控制桩底标高，桩底标高误差不大于50mm,桩位平面定位误差不大于50mm，桩体垂直度偏差不大于1/200。（6）型钢须保持平直，若有焊接接头，接头处须确保焊接可靠。（7）型钢插入左右定位误差不得大于10mm，宜插在搅拌桩靠近基坑一侧，垂直度偏差不大于1/250，底标高误差不大于200mm。（8）地下室出±0.00，外墙与围护桩之间采用好土回填密实后，可拔除H型钢。拔除型钢的同时，搅拌桩空隙内依设计要求进行。三轴水泥土搅拌桩工艺流程图见图1。图1三轴水泥土搅拌桩工艺流程图3.2施工要点3.2.1测量放线施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出围护中心线角点坐标（或转角点坐标），利用全站仪精确放样出围护中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩。根据已知坐标进行垂直防渗墙轴线的交线定位，并提请总包、监理进行放线复核。3.2.2开沟槽根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线，用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，沟槽宽度根据围护结构宽度确定，槽宽约1.2m,深度约0.6~1.2m。场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽，确保施工顺利进行。暗浜区埋深较深，应对浜土的有机物含量进行调查，若影响成桩质量，则应清除及换土。3.2.3孑L位放样及桩机就位（1）在开挖的工作沟槽两侧设计定位辅助线，按设计要求在定位辅助线上划出钻孔位置。(2)根据确定的位置严格钻机桩架的移动就位，就位误差不大于2cm。开钻前应用水平尺将平台调平，并调直机架，确保机架垂直度不小于1/250。由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除。移动结束后检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。3.2.4定位线挖沟槽前划定饥50三轴机动力头中心线到机前定位线的距离，并在线上做好每—幅三轴桩施工加固的定位标记(可用短钢筋打入土中定位)。3.2.5喷浆、搅拌成桩采用P.O42.5水泥，水泥掺入比为20%，土体容重取18kN/m3。施工的关键在于如何保证桩身的强度和均匀性。在施工中应加强对水泥用量和水灰比的控制，确保泵送压力。根据钻头下沉和提升两种不同的速度，注入土体搅拌均匀的水泥浆液，确保水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌。水泥与被加固土体充分拌和，以确保搅拌桩的加固质量。依据设计参数，计算单桩水泥浆用量，自动搅浆施放。在施工中根据地层条件，严格控制搅拌钻机下沉速度和提升速度，确保搅拌时间。根据设计图纸的搅拌桩深度，钻机在钻孔下沉和提升过程中，钻头下沉速度为0.3~l.0m/min，提升速度为1.0~2.0m/min。每根桩均应匀速下钻、匀速提升。经常进行现场检查压浆泵的流量、水泥浆配制、浆液配合比，确保桩体的成桩质量。制好的浆液不得离析，一般在2h以内使用。在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。3.2.6型钢选材与使用要求型钢选用H500x300x11x18型钢，长度达15.0m。在距型钢顶端0.2m处开1个圆形孔，孔径约10cm。根据设计要求，本支护结构的H型钢在结构强度达到设计要求后必须全部拔出回收。H型钢在使用前必须涂刷减摩剂，以利拔出；要求型钢表面均匀涂刷减摩剂，—般应控制在lkg/m2[2]。3.2.7型钢的插入与固定利于H型钢回收再利用，在H型钢插入前预先热涂减摩剂，用电热丝将固体状减摩剂加热熔化后均匀涂抹在H型钢表面。待水泥土搅拌桩施工完毕后，起重机应立即就位，准备吊放H型钢。本工程采用50t履带起重机起吊H型钢。H型钢插入时间必须控制在搅拌桩施工完毕30min内进行。放置定位型钢卡，然后将H型钢沿定位卡缓慢插入水泥土搅拌桩体内。插入l~2m后，利用线坠调整型钢的垂直度，调整完毕后将H型钢插入水泥土。当H型钢插入到设计标高时，若H型钢底标高高于水泥土搅拌桩底标高，用饥吊筋将H型钢固定，使其控制到一定标高。若H型钢与水泥土搅拌桩底标高一致，可以不用吊筋固定。溢出的水泥土由挖掘机进行处理，以便进行后续作业施工。待水泥土搅拌桩硬化到一定程度后，将吊筋与槽沟定位型钢撤除。3.2.8施工顺序单排咬合式连接施工顺序见图2，跳槽式全套复搅式连接施工顺序见图3，其中阴影部分为重复套钻。图2单排咬合式连接施工顺序图3跳槽式全套复搅式连接施工顺序单排咬合式连接：一般情况下均采用该种方式进行施工。跳槽式全套复搅式连接：对于围护墙转角处或有施工间断情况下采用此连接。当遇停电等情况使相邻桩施工间隔超过24h时，采取外侧补桩措施，保证止水帷幕的整体性和防渗性。3.2.9拔除H型钢(1)在围护结构完成使用功能后，由甲方或总包方书面通知进场拔除。(2)应保证围护外侧满足履带起重机＞6m回转半径的施工作业面。型钢两面用钢板贴焊加强，顶升夹具将H型钢夹紧后，用千斤顶反复顶升夹具，直至起重机配合将H型钢拔除。H型钢露出地面部分，不能有串连现象，否则必须用氧气、乙炔把连接部分割除，并用磨光机磨平。(4)桩头两面应有钢板贴焊，增加强度，检查桩头0100mm圆孔是否符合要求，若孔径不足必须改成0100mm;如孔径超过则应该割除桩头并重新开孔，每根桩头必须待单面或两面贴焊钢板后才能进行拔除施工。4锚桩施工4.1技术参数锚桩施工从作业面开挖起点开始施工，锚桩桩身直径0.40m、桩端5m为直径0.5m扩大端，内插加筋体为3根705钢绞线。施工过程中喷浆压力为桩身20MPa、桩端27MPa，水泥采用32.5级矿渣硅酸盐水泥，水泥掺量为30%，水泥浆液水灰比为1.0。4.2工艺流程桩铺施工工艺流程见图4。图4桩锚施工工艺流程图4.3施工要点(1)土方开挖。锚桩的中心位置在钢筋混泥土帽梁上-3.00m处。要求开挖土方至-2.55m的位置，预留0.4m的位置以便排浆及上腰梁之用。为确保设备进入指定位置施工，开挖范围距离围护桩至少6m[3]o(2)放线定位。锚桩位置和锚桩标高依据基桩轴线和高程引测点进行测放，开工前必须进行复核。(3)高压旋喷钻机就位施工。钻机安置于设计的孔位上，使钻头对准孔位的中心。同时保证钻孔达到设计要求的角度，然后作水平校正，保证锚桩与围护桩墙成一定角度。在围护桩墙上预钻孔，使用岩芯钻头在设计锚位处带水开孔，钻进角度与锚桩角度相同。在高压旋喷钻头上安装锚索，沿预钻孔插管进人围护桩墙后，带浆低压钻进到设计桩锚末端。(4)成锚控制。固化剂浆液其水灰比控制在1.0。浆液制配以前，在灰浆罐中设置标尺，按计算的水量准确测量。用灰量按设计灰量计量。制备好的浆液不得离析及停滞时间过长，应及时喷灌。锚桩作点定位后，设备就位。锚索安装完成，带浆喷进，压力范围为5~20MPa。喷射钻进时尽量不用清水冲洗，并保证喷浆前必须将喷浆管内水排净。第一次喷射下沉过程根据地层的软硬程度选用合适的喷射压力(如遇较硬地层，无法下沉，则在地基中预先成孔)，一般为5~20MPa，且下沉速度为150cm/min。应根据施工具体反浆情况确定速度，确保喷射连续、均匀。施工深度必须符合设计要求。喷射退钻时，在末端6m处使用压力为27MPa，然后使用20MPa压力直至距围护桩墙壁6m处，不喷浆退出墙体，具体退钻速度视现场返浆情况而定。提升速度要均匀，如遇喷嘴堵塞情况，应立即导通喷嘴，保证喷浆量，从而保证成锚质量。④施工中前台操作与后台供浆应密切配合，联络信号明确。前台高喷钻机喷浆提升的次数和速度符合已定的施工工艺，后台供浆连续，防止断桩和缺浆。成锚后封孔。高压旋喷喷浆完成后，钻杆退出钻孔，向孔内塞水泥包装袋，起到止浆塞作用，防止水泥浆外流，造成孔口空洞。腰梁安装。待桩锚达到设计强度2MPa后，方可进行张拉，并做好张拉记录，同时进行基本试验、验收试验。由于支护桩形成的墙体不能保证在同一平面上，会影响到腰梁的安装，因此对于墙体凸出部分需要用风镐进行破碎，而对于墙体凹陷部分则可根据腰梁的位置，采用方木或垫铁进行垫支处理，下层土方开挖并重复上述步骤。待锚桩达到设计强度后，按照设计要求安装腰梁并张拉锚桩，在锚头外预留10cm钢绞线，并截断多余的钢绞线。5冠梁施工(1)施工工艺流程。平整场地-放线定位-挖槽及处理弃土、打垫层-钢筋骨架制作一安置模板一混凝土浇筑与养护一拆模［4］。放线定位、开沟槽。在SMW工法桩位复测放灰线，确定围檩施工的位置，开挖和修整围檩沟槽，根据设计施工图的不同部位，挖出围檩1000x600沟槽；槽底找水平并低于设计围檩底标高100mm，以便浇捣混凝土和碎石垫层作底模。钢筋骨架制作。按设计施工大样图要求加工的钢筋送现场制作骨架。钢筋主筋搭接和钢筋与钢板的T型连接可采用电弧焊，箍筋可采用绑扎，钢筋搭接焊接头的搭接长度，H级钢筋单面焊10d、双面焊5d，各受力钢筋之间的接头位置应相互错开。在该区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率，受拉区不宜超过50%，受压区和装配式构件连接处不限制。受力钢筋混凝土保护层厚度应符合设计要求，设计无具体要求时，保护层厚度不小于30mm。安置模板。复测轴线位置放灰线后，安置侧模，内模立模板，夕卜模可以土代模，模板规格、尺寸和位置应正确，安装牢固，并有足够的承载力、刚度和稳定性、能可靠的承受浇筑混凝土的侧压力。模板的接缝不应漏浆，模板与混凝土接触面及素混凝土底模均应涂隔离剂或用薄柔性材料隔开。混凝土浇筑。混凝土运至浇筑地点应符合浇筑规定塌落度，当有离析时，必须进行二次搅拌。在浇筑混凝土时，对模板内的杂物和钢筋上的油污等应清理干净，对模板的缝隙和孔洞应予堵严，对木模板应浇水温润，但不得有积水。浇筑混凝土应连续进行，一气呵成。当必须间隙时，时间宜缩短，当超过时间时应留置施工缝。分层浇筑时应采用插入式振捣器捣实，每一振点的振捣时间应使轮表面呈现浮浆和不再沉落，捣实普通混凝土的移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍。(6)混凝土养护。对已浇筑完毕的混凝土，应加以覆盖和浇水，不得少于7d。必须当混凝土强度达到80%以上时，方可进行基坑开挖。6结束语以上工艺通过在三河市某住宅工程中的应用，对基坑起到了良好的止水效果，在地下车库施工过程中未出现渗漏水情况，基坑周围建筑沉降位移保持在30mm之内，同时工期节约20d以上，为后续施工提供了保障。在施工中还需要注意：水泥浆液的配比度；型钢插入时的垂直度；三轴钻机在下沉上提过程中应保持匀速运行；水泥桩施工时的连续性，严禁中断超过8h以上；斜拉锚桩钻进角度一定控制好，以防角度偏差过大影响水泥土桩受力不均发生桩身开裂漏水；锚桩喷浆过程匀速进行，并注意在不同区段的喷浆压力。三轴水泥土搅拌桩加锚桩相结合施工是近年来兴起的一种新的基坑围护形式，具有对周围环境影响小、无渗漏水、