混凝土搅拌桩支护在深基坑开挖中的应用技术

混凝土搅拌桩支护在深基坑开挖中的应用技术
要】笔者根据沿海地区复杂多变的地质条件和水文情况，结合高层建筑深基坑施工的实例，对深基坑开挖支护等一系列技术问题作出阐述。

关键词】搅拌水泥土桩深基坑开挖应用技术
引言
随着我国经济建设的快速发展和城市人口的日益增加，建设用地越来越少，尤其是在民用建设项目的基本建设中。

尽管从城市周边大量征地以及加快旧城区改造建设来增加居住面积，但还是无法满足民众对住房的需求。

再加上土地价格的不断上升和普通民众对私家车拥有量的增加，停车难又成了城市管理的一个难题。

为了利用有限的土地，参照国外的经验，人们努力向立体空间（地上和地下）发展来解决这些问题，从而使高层（超高层）建筑不断增加，而高层建筑地下室深基坑的施工是高层建筑的一个重要组成部分。

同时，高层建筑大多位于繁华的商业区，周边建筑物多，市政地下管线复杂，这些因素都会给地下室基坑的施工带来困难。

再加上地质多变及受季节影响，更增加了施工的难度。

如何解决这些实际问题，各种技术措施应用是否得当，对深基坑的施工有着直接的关系，这类问题众多业内人士都有过论述。

汕头地处粤东沿海冲积平原，地下水源丰沛，复杂多变的地质条件和较高的地下水位，对于在沿海边构建高层建筑地下室深基坑开挖施工是一个挑战。

现根据本人多年的施工实践，结合汕头市万泰春天商住楼高层建筑地下室深基坑的施工实例，主要叙述深基坑施工中混凝搅拌桩支护的应用技术。

一、支护结构的选型
深基坑支护的目的是要保证相邻建筑物、管线、构筑物及道路的安全，防止坑外土方沉陷、坍塌，保证基坑内土方挖到预定标高及基础工程的顺利施工。

[1]深基坑的支护结构选型一般要考虑工程所处场地的周边环境以及工程的结构基础形式、平面尺寸、埋深，包括场地条件和施工季节等。

做到既安全可靠又力求经济节约，不能因保守而造成浪费，更不能冒险施工导致发生事故。

所以，选择深基坑施工的支护结构是要特别慎重的。

我司负责施工的万泰春天商住楼工程位于汕头市东部40街区韩江路北侧，东北向是已建成的多层住宅，西侧是一大片空地。

工程基础桩为预应力管桩，单层地下室，基坑长182m，宽145m（包括半地下室），基础埋深4.8m～5.4m。

南侧韩江路车流量不大，主要是施工时运输车辆较多，道路两侧均有市政管线存在，由于工程地处沿海，地下水位较高，埋深1.42m。

地质资料表明，场区-2m～-4m处的地下水均为孔隙潜水，主要补给来源为大气降水，受季节及气候制约，水位不稳定，场区表层土是杂填土、淤泥混砂层、粉砂层、-8m～-9m以下为淤泥层。

针对这些实际情况：虽然半地下室部份施工可采用自然放坡形式，直接进行土方开挖，但考虑到开挖深度最深处是基坑中心区的人防地下室，若直接进行土方开挖，不仅施工难度大，很可能产生严重的流砂现象，影响地下室施工的施工质量和安全，还很可能危及周围建筑物和道路，地下管线的安全。

经反复的方案比较和设计计算，决定采用实体双排队列式深层搅拌桩挡土墙结合轻型井点降水的方法来进行基坑支护。

深层搅
拌水泥桩挡土墙就是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强制搅拌，形成连续搭接宽度不小于20cm的水泥土柱状加固体挡墙[2]，由于其刚度整体性能均较好，能挡土也能挡水防渗。

这种围护墙属重力式挡土墙，主要是依靠自身的重量产生的抗倾覆力矩来抵抗墙背土压力所产生的倾覆力矩，因其施工速度快且适应性强，造价也较低，适应于单层地下室或开挖浓度不太深（不应超过6m）的基坑支护[2]。

根据施工场地的特点，按照设计的要求在工程的东、南、北三个方向采用实体双排队例式深层水泥土搅拌桩来进行基坑支护，在西侧采用单排队列式深层水泥土搅拌桩进行基坑支护，结合轻型井点降水的方法来降低地下水位，保证基坑开挖时实现干作业施工。

二、水泥土搅拌桩施工中应注意的技术问题
1. 严格控制好搅拌桩机的垂直度和桩位的准确；保证桩与桩之间的搭接长度（一般不小于200mm）和搭接质量；限制相邻桩的施工间歇时间，使深层搅拌水泥土桩能成一个整体，真正起到挡土止水的作用。

2. 控制好水泥渗量，设计选用渗入量为15%～18%（水泥重量与加固土体重量的比值）的准确和水泥浆的水灰比，做到一喷二搅。

3. 设计要求搅拌桩长度11m，设计桩径600，施工时要确保桩尖进入渗透系数低的淤泥不透水层1m以上，才能有效挡水。

4. 在各排桩顶浇筑25cm厚的钢筋混凝土压板与桩顶埋插的钢筋迎水面一侧联结，将其联结成一个整体，保证其作为一个整体有效挡土。

5. 搅拌水泥挡土桩的强度以龄期一个月的无侧限抗压强度为标准可作抽芯检测[2]，达到设计强度后才可开挖。

三、降低地下水位时应注意的技术问题
水泥土搅拌桩能起到挡土止水的效果，但由于工程地处沿海，地下水源丰富，地下水位较高，所以在设计支护结构的同时要考虑降水和排水等技术问题，待地下水位降低至坑底后才可进行基坑土方开挖和基础工程的施工，通常采用的是轻型井点降水方法来降低地下水位。

1. 轻型井点降水
轻型井点降低地下水位，是沿拟开挖基坑周围以一定间距埋入井点管（下端为滤管）至蓄水层内，各井点管上端通过弯道管与地面上水平铺设的集水总管相连接，再以一定位置设置真空泵和离心泵，开动真空泵和离心泵后，将地下水从井点管内不断抽出，经集水总管排出，使原有地下水位降低至坑底以下，直至基础工程施工完毕。

此法结合深层搅拌水泥土桩起到的止水帷幕的作用，能有效的挡住基坑外围的地下水向坑内渗入，起到基坑内干作业的效果。

2. 轻型井点降水的平面布置
轻型井点降水的平面布置是根据施工现场的地质水文条件和施工要求，本工程基坑需降水面积较大，划分成六块，每块分别通过计算基坑涌水量，确定井点的数量和间距，验算基坑中心降水深度，设计出合理的平面布置和设备选用。

考虑到运输车辆的出入基坑方便，在基坑西侧（半地下室部分）采取U字形式布置井点管，并在总管四角部加密井点管。

3. 回灌技术
在采用井点降水时，由于基坑地下水被抽走，土体的含水量降低，使土体产生固结而提高其稳定性，减少了作用在水泥搅拌桩上的侧向压
力，增强了水泥土桩的稳定性和可靠性，但不利的是会引起地面的沉陷和周边建筑物的不均匀沉降（特别是建筑物较密集地区）。

为防止出现上述不利的状况，必须采取相应的预防措施。

通常采用的是回灌技术，即在降水井点与要保护的周边建筑物或道路之间打入一定数量的回灌井点，回灌井点滤管的长度应大于降水井点滤管的长度，且与降水井点的距离不大于6m，在井点降水的同时将一定数量的水注入回灌井中，使周边建筑物下面的地下水位基本保持平衡状态[2]，避免因地基产生沉陷，保证周边建筑物和道路的安全。

四、深基坑开挖中应注意的技术问题
深基坑开挖是基坑施工时的重要部分，基坑开挖工期的长短取决于挖土的速度。

由于土方量大，一般都采用机械挖土，在基坑开挖及基础施工时要注意以下几个技术问题。

1. 严格按照制定的施工中组织方案要求的方法施工
首先要选择适合的挖土机械，然后在开挖时要掌握开挖速率和开挖方式，因为开挖太快容易使支护结构产生破坏。

因支护结构是作为一个受力整体来设计的，所以要均匀开挖，如果局部超深开挖，会使支护结构出现局部集中受力，破坏原有设计整体受力而导致支护结构出现过大的局部变形。

因此，深基坑开挖时，一定要分层进行，均匀匀速挖土，不可随意局部超深开挖或一挖到底。

土方开挖要采取机械与人工相结合的方式，机械挖不到的部位由人工完成，为防止扰动基底原土，挖土机不得直接开挖到底，应留有20cm左右厚度由人工开挖并整平。

地下室和半地下室由于设计坑底标高不同，应先开挖半地下室线基础底后再开
挖较深地下室部位，然后再优先进行较深地下室的基础施工后再施工较浅基础部位的施工。

2. 监控支护结构和降水效果
基坑支护结构的整体与基坑开挖有支接的关系，而支护结构的强度变形控制以及降水的效果则是靠基坑土方开挖阶段来检验。

所以，在基坑开挖阶段，要加强对支护结构和周边道路、地面和建筑物进行观察和监测，若发现有异常情况则立即停止开挖，待分析研究找出原因妥当处理后方可继续开挖。

同时还应注意坑壁是否有渗水或流砂现象，当渗水较大且流砂严重时要采取应急措施，防止发生意外危及安全。

3. 施工阶段季节气候影响应注意的问题
由于基坑土方工程开挖时适逢夏秋季节，汕头地处沿海，受气候影响，热带风暴较多，气候变化雨水多会给基坑施工带来难度，要采取措施防止基坑外的地表水向坑内倾泻和渗入基坑外围的土层，引起水土压力变化进而影响坑壁的稳定。

通常的做法是在基坑外修筑排水沟，将地表水引至集水井沉淀后排入市政排水管道中。

基坑开挖到设计深度后，应立即组织进行基础工程的施工，不得让开挖好的基坑长时间暴露，以免发生意外。

万泰春天深基坑的施工由于基坑支护结构稳定，挡土止水效果良好，轻型井点降水效果好，虽然基坑外地面有局部沉陷，但不会使周边建筑和道路受损。

整个地下室工程施工时，坑壁只有几处较小的渗水，但没有出现流砂现象，实现了整个地下室工程的干作业。

工程施工期间，有遇到一次热带风暴带来的降水和几次中雨，但由于预防措施有效，施
工组织合理，整个地下室工程施工工期只用了三个半月，基坑支护技术的应用获得了成功。

结语
深基坑工程的施工是一项技术和经济的综合工程，既要考虑工程的质量和安全，又要考虑经济上的可行。

工程中的支护措施，挡土止水和土方开挖以及基础施工都应综合考虑。

任何一个环节考虑不周，都会影响到深基坑的施工，并有可能危及周边建筑物和人员的安全，因此在组织深基坑施工时应将各种可能出现的不利情况都考虑到并采取各种应对措施来防止意外事故发生。

沿海地区高层建筑地下室深基坑施工的支护和挡土降水是非常重要的，应根据具体工程实际情况结合地质水文条件提出多个方案进行论证比较，做出最优的支护形式和挡土降水技术措施。

二层地下室深基坑的支护和挡土降水，根据具体情况可采用钢筋混凝土钻孔桩支护，并在其外围增加一排深层搅拌水泥土桩挡水。

当地下室的层数达到三层时，采用逆作法来解决深基坑的施工是一种非常有效的作法，在此之前已经有过不少成功的实例。

总之不管采用深层搅拌水泥土或是其它哪种挡水方式，其止水帷幕的桩尖一定要深入渗透系数较小的不透水层1m以上，才能起到有效挡水的作用。

降水过程一定要持续到地下室结构完成并使地下室结构有足够的强度抵抗土压力和水压力时止。

本文完稿之日，适逢条例JGJ1202012建筑基坑支护技术规程的发布实施，规范中更明确细致地规定深基坑开挖时应注意的事项和技术问题。

新规范的发布实施非常适时，认真执行新规范的规定，会使我国高层建筑地下室深基坑的施工技术更加成熟。