PCMW工法基坑支护应用研究

PCMW工法基坑支护应用研究
李涛
【摘要】结合具体工程实例,对PCMW工法在基坑支护工程中的应用情况进行了分析研究,总结了该工法的施工工艺及质量控制措施,并提出了质量检测要求,同时对相关常见问题给出了处理建议,以确保基坑的支护质量.
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2013(039)030
【总页数】2页(P61-62)
【关键词】基坑支护;施工工艺;质量控制;检测
【作者】李涛
【作者单位】南京市建筑安装工程质量监督站,江苏南京210007
【正文语种】中文
【中图分类】TU473.2
1 结构特点
PCMW(Prestressed Concrete Tube-pile Soil-cement Mixed Wall)工法基坑支护亦称管桩水泥土复合挡墙，近几年来作为一种新颖的基坑侧壁支护形式，在我国华东地区逐步得到应用。

该支护形式是在成排的相互套接的三轴水泥土搅拌桩内插入预应力高强混凝土管桩，从而形成兼具截水和挡土功能的复合支护结构。

PCMW工法支护同时发挥了水泥土搅拌桩的截水特点和混凝土管桩的挡土作用，
与常用的灌注桩加截水帷幕支护形式相比，节省支护结构占地空间，节约建筑材料(钢材、混凝土)，造价较为经济。

PCMW工法支护可直接利用现有机械设备(三轴钻机、履带式吊机)和构件(PHC管桩)施工，且施工过程快捷、环保。

下文结合工
程实例对PCMW工法支护应用情况进行了分析研究，总结了施工工艺及质量控制措施，提出了质量检测要求，并对相关常见问题给出了处理建议。

2 工程概况
某高层商住楼工程，位于南京市市区中心地段，地下1层，基坑开挖深度为5.5 m～6.5 m，平面基本呈矩形，周边紧邻民宅、市政道路及高层办公楼，支护结构安全等级为二级。

基坑开挖影响范围内土层分布如下:①-1杂填土:松散，主要为建筑垃圾混杂粘性土，层厚0.5 m ～3.5 m;①-2素填土:松散，主要为粘性土、粉土，局部夹淤泥质填土，层底埋深2.7 m ～4.5 m;②-1粉土:稍密，很湿，夹层面～薄层状粉砂，层底埋深3.6 m～7.0 m;②-2粉土夹粉砂:稍密，很湿～饱水，夹少量
层面～薄层状粉质粘土，层底埋深12.5 m ～17.0 m;②-3粉砂:中密，饱水，夹少量层面～薄层状粉土，层底埋深20.7 m～22.0 m;②-4(淤泥质)粉质粘土:软塑～流塑，夹层面～薄层状粉砂，层底埋深26.0 m～29.0 m。

开挖范围内地下水主要为①，②层土体中的孔隙潜水。

基坑支护结构采用PCMW工法支护加一层钢筋混凝土支撑形式。

设计通过支护结构入土深度、承载力、稳定性三方面验算后，选用直径700 mm的三轴水泥土搅
拌桩，三轴中心间距为450 mm×2，桩长20.5 m～22.2 m，42.5级普通硅酸盐
水泥。

搅拌桩内插设AB型和B型的单段PHC管桩，外径600 mm，壁厚130 mm，间距900 mm，桩长13 m～14 m，桩身混凝土强度C80。

3 施工工艺
3.1 施工流程
PCMW工法支护结构施工包括三轴搅拌桩的施工及PHC管桩的插入两个主要环
节，具体施工流程如图1所示。

3.2 套接一孔施工法
三轴搅拌桩采用套接一孔的方法施工，现场采用型号为DH-658的三轴钻机1台，先沿挡墙方向间隔一孔搅拌施工第一遍(简称“大幅”)，再回头套接一孔施工间隔空位部分(简称“小幅”)，然后在每个套接孔内插入管桩，如图2所示。

这种施工方法的优点在于搅拌均匀充分，接缝可靠，不易发生偏斜现象。

图1 PCMW工法支护施工流程
图2 三轴搅拌桩套接一孔施工法
3.3 管桩插入
搅拌桩施工完后，吊机就位，在水泥土初凝前将PHC管桩插入套接孔内。

现场采用50 t履带吊1台和专用吊具，钢丝绳单点捆绑式起吊，钢丝绳安全系数大于6。

管桩制作时预留了直径50 mm的对穿孔洞，用直径45 mm的钢棒穿过预留孔洞，以防止钢丝绳滑动。

一般情况下，管桩依靠自重可在5 min～10 min内基本沉入
至设计标高。

4 质量控制措施
4.1 平面定位控制
1)沿放样的水泥土搅拌桩中心线，用小型挖机先行开挖宽约1 m、深约0.8 m的
导槽，既可起到初步导向作用，又可临时存储搅拌桩施工中的涌土。

导槽开挖前，应注意将桩位轴线引护至场地两端，防止导槽开挖中破坏轴线，影响施工控制，避免二次放样。

2)在导槽两侧平行导槽方向设置定位H型钢，根据三轴搅拌桩中心间距在型钢上
焊接标记，用线交叉确定搅拌桩和管桩的桩位中心。

型钢应保证放置牢靠。

3)桩机定位后应对桩位进行复核，搅拌桩桩位偏差不应大于50 mm，管桩桩位偏
差不应大于20 mm。

4.2 搅拌桩成桩质量控制
1)控制好水泥用量和水灰比，根据现场成桩试验，确定水泥掺入比为22%，水灰
比为1.2～1.5。

为保证套接孔施工质量，套接孔内大幅浆液水泥用量占总用量的60%，小幅水泥用量占40%。

2)采用一次搅拌桩成桩工艺，下沉及提升均为喷浆搅拌，为保证水泥和原状土充分搅拌均匀，钻机钻进搅拌速度应控制在1 m/min范围内，提升搅拌速度应控制在
1 m/min～1.5 m/min范围内，并保持匀速下沉与提升，在桩底部分适当持续搅
拌注浆。

3)搅拌桩施工应连续作业，若因意外情况停机导致施工冷缝的产生，可在相应搅拌桩外侧补打素搅拌桩或旋喷桩。

若遇地下障碍无法连续搭接，可跳隔施工，并根据障碍宽度增补旋喷桩。

4)施工中应严格控制搅拌桩架垂直度，以保证搅拌桩体垂直度不大于1%。

4.3 管桩插入垂直度及标高控制
1)为消除搅拌土体沉淀影响，应在水泥土初凝前插入PHC管桩，一般在搅拌桩施
工完成后30 min内完成插桩。

若因特殊情况不能及时插桩，则应重新施工搅拌桩。

2)管桩起吊前，在桩身纵向沿桩周90°角弹设两根竖线，确保竖线与管桩两端平面垂直。

插入管桩时，采用两台水准仪分别校准两根竖线，随时调整，确保管桩竖直下沉，沉入搅拌桩中的管桩垂直度不应大于0.5%。

3)管桩沉设至设计标高时，桩顶标高偏差应控制在±100 mm内。

若难以依靠自重沉至设计标高，可采取以下措施:当桩顶高于设计标高2 m以内时，在桩顶采用振动器强迫共振辅助沉设;当桩顶高于设计标高2 m以上时，拔出管桩，重新施工深搅桩后再次插设。

桩顶低于设计标高时，应采用钢筋混凝土接桩措施。

5 质量检测
5.1 搅拌桩检测
1)搅拌桩用水泥应按进场批次取样复试强度、安定性、凝结时间等指标，同一生产厂家、品种、等级和批号的水泥，袋装的不超过200 t为一批，散装的不超过500 t为一批。

2)搅拌桩桩身水泥土需留置试件进行强度试验，每台班制作一组3块标准尺寸水
泥土试件，应沿桩长不同深度处的3点分别取样，最上点应低于有效桩顶下3 m，采用水中养护28 d后，检测无侧限抗压强度。

3)搅拌桩成桩后3 d内，采用轻型动力触探(N10)检验桩身均匀性，检验数量不少于总桩数的1%，且不少于3根。

水泥土达28 d龄期后，采用钻芯法检测桩长、
桩身完整性及单轴抗压强度，钻芯数量不少于总桩数的1%，且不少于6根。

5.2 管桩检测
1)进场PHC管桩应有产品合格证及抗弯性能试验报告，若无相关报告，应至少抽
取1根进行抗弯性能复试。

2)为检查管桩在插入过程中桩身有无破损、断裂情况，管桩沉至设计标高后，还应采用低应变法检测桩身完整性，检测数量不少于总桩数的30%，且不少于20根。

6 相关问题处理
6.1 支护桩顶与冠梁的连接要求
本工程PCMW支护结构顶部设有1 000 mm×750 mm的钢筋混凝土冠梁，以增强支护结构的整体作用。

每根管桩内插入8φ18钢筋笼，并进行填芯处理，填芯
深度不得小于2倍管桩外径，本工程为1.5 m，填芯混凝土强度等级不得低于冠梁混凝土等级。

管桩顶部锚入冠梁内高度应为0.5倍管桩外径，即300 mm，主筋
锚入冠梁内长度不少于600 mm。

当桩顶超过要求高度时，可局部加大冠梁截面
并加强配筋，桩顶过高的应进行截桩。

对于设有两道支撑的基坑，二道撑围檩应通过化学锚栓或植筋的方式与管桩相连，并与冠梁间设吊筋连接，管桩内填芯混凝土深度应保证达到围檩底面以下500 mm。

6.2 支护结构出现渗漏的处理
PCMW支护结构渗漏通常出现在冷缝或障碍物影响部位。

出现渗漏时，应注意观察，加强监测，根据渗漏程度分别处理:当支护桩体微渗清水时，水泥土可能产生微裂缝，如不继续发展，一般不会产生危害，如水量增大或渗水带沙，应及时用绵胎蘸速凝水泥浆封堵;当出现较大渗点或管涌时，应先用草袋封堵，并在渗漏点插设引流管，然后用绵胎蘸速凝水泥浆与水玻璃浆液封堵，水泥硬结达一定强度后封闭引流管。

7 结语
该工程基坑应用PCMW工法支护取得了较好的效果。

基坑工作期间整体稳定，各项监测数据均在设计要求范围内，基坑对周边环境未产生有害影响，同时缩短了施工周期，降低了工程造价。

近几年来，PCMW工法在房屋建筑和市政隧道的基坑支护工程中已有多次成功应用。

该支护形式适用于淤泥、淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、粉土、砂土等软土地区，多用于城市市区基坑支护场地有限的工程。

从结构受力状态考虑，PCMW工法支护中管桩一般不宜接桩，因管桩生产和运输方面的原因，其应用的基坑开挖深度有一定限制。

目前PCMW工法支护在南京地区应用的最大基坑深度近12 m，管桩长度20 m。

PCMW工法支护作为一种新型基坑支护形式，具有良好的工程应用前景，其设计、施工及检验要求还应在实践中进一步发展与完善。

参考文献:
【相关文献】
［1］ GB 50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范［S］.
［2］ JGJ 120-2012，建筑基坑支护技术规程［S］.
［3］刘国彬，王卫东.基坑工程手册［M］.第2版.北京:中国建筑工业出版社，2009.
［4］周毅雷，郭彤，卫龙武.软土地区深基坑支护的PCMW工法及其现场测试研究［J］.江苏建筑，2010(6):58-60.
［5］刘洋.PHC管桩作为劲性水泥土墙芯材的应用研究［D］.南京:东南大学，2009.。