PCMW结合三排混合桩的软土地质大面积基坑支护施工技术

PCMW结合三排混合桩的软土地质大面积基坑支护施工技术
发布时间：2022-09-06T05:31:19.356Z 来源：《工程建设标准化》2022年第5月9期作者：黄亮
[导读] 华发首府一期工程二阶段基坑宽度较宽，面积巨大，对支护体系的强度有较高的要求。

黄亮
广东金辉华集团有限公司，广东广州 510000
摘要：华发首府一期工程二阶段基坑宽度较宽，面积巨大，对支护体系的强度有较高的要求。

基坑对支护的止水性能提出挑战，须进行大面积的土体加固止水，本文介绍其中详细的支护技术，为相关基坑支护工程施工提供参考和借鉴。

关键词：基坑支护；止水；加固；
Keywords: Foundation pit support; Stop water; Reinforcement
1概况
PCMW技术方法,为"三轴深层搅拌桩内插预应力管桩的综合挡土与止水支撑方法"的缩写,是一项比较新颖的地面支护技术,同时这种方法也能够起到水泥砼搅拌墙的止水优点[1～2]、管桩阻土的效果,同时具有安全、经济、环保、快捷和节约的特点优势[3]。

本章根据华发首府一期工程中的软土地质大面积基坑和不良地质地段,具体阐述了该技术的三排复合桩的施工技术。

华发首府第一期工程项目地处珠海横琴新区，用地面积57278m2，拟建2层地下室。

二阶段拟开挖基坑深5.7～6.2m，基坑周长约1046m，坑内面积约6.2万m2，基坑宽度较宽，面积巨大，对支护体系的强度有较高的要求[1]，平面图见图1。

地貌现状:根据工程地质调查和现场勘察地质,发现的原始地形单元为滨海滩洼地貌,经人工推填、振捣处理,在地基及支护区域内除地表为人工填埋土外,基坑内具有埋藏深度更淡厚度较厚的淤泥土层,淤泥层厚度为8.60-26.05m不等;测得的水中大部分为第四系孔隙潜水,且隐藏得较浅。

基坑情况对支护的止水性能提出挑战，须进行大面积的土体加固止水。

工程难点：
（1）基坑有一定深度，宽度较宽，面积巨大，对支护体系的强度有较高的要求。

（2）基坑存在埋深较浅厚度较厚的软弱土层，地质条件较差。

（3）地下水埋藏较浅，基坑对支护的止水性能提出挑战，须进行大面积的土体加固止水。

图1 华发首府一期二阶段基坑平面
2施工流程
该工程采用工字钢桩与管桩混合的不等长三排桩施工技术，有效地降低支护结构的变形，提高抗倾覆能力。

项目地基开挖方式采取PCMW方法,以三轴混凝土搅拌桩中穿插的预应力管桩和工字钢桩,构成由混凝土止水、预应力管桩和工字钢桩共同承受土体荷载的综合支撑框架,以三轴压气旋喷水式混凝土搅拌墙为地基支撑,承受土水侧压力的框架则兼作止水帷幕，施工工艺流程如下图2所示[4]。

3关键技术介绍[5～6]
3.1 工字钢桩与管桩混合三排桩施工技术
在搭设桩的基础上在加一个支护桩,然后再在地基临边打入工字钢,桩构成了由前、中、后三排桩与桩顶联系梁所构成的空间复合构造。

利用工字钢的抗拉能力,可以改善建筑结构中整体支撑结构,从而显著增强了支撑构件的抗倾覆性能和结构整体强度。

土钉墙和竖向锚固三排桩台阶式支护能较好解决地形条件带来的限制。

图3 三排桩剖面图
同一排桩的支护桩之间通过横连梁连接,同一列排桩上的支护桩之间通过桩顶纵向冠梁相连,横连接梁的横向上将所有排桩的柱顶部纵向冠梁相连,横连接梁和桩顶纵向冠梁间的缝隙中包括了与柱等厚的预应力砼盖板。

坑外支护结构被动区的水泥搅拌桩强度达到设计值的80%后，方可开挖排桩悬臂支护范围的土方。

开挖至基坑底后需马上进行排桩压脚搅拌桩施工。

3.2 不等长三排桩施工技术
随着实际开挖深度的增加，管桩桩身水平位移会不断增加，中间变形范围越来越地大，剪力、弯矩将随着实际开挖的深度而增大，最大应力值不断上移，最大载荷值则逐渐向下偏移。

根据受力作用调整每排桩的构型，三排桩不等长。

图4 桩体的弯矩曲线
根据三排桩受力特点，结合工字钢、管桩的特性，利用工字钢在外排主要承受土侧压力弯矩，中排与搅拌桩加固外排桩间土，前排桩主要承受桩间土土侧压力弯矩。

支护桩桩径大小与长度均可不相同,但前排的支护桩桩径宜大,并宜加入良好持力层,以应对截然不同的周围环境条件。

预先准备管桩的排桩支护悬臂高2.7m，排桩桩高24~26m,桩直径为500mm,前排桩间隔0.75m，中位列间隔为1.5m;被动区使用格栅状混凝土的搅拌桩进行保护，加固深度 8m；后排工字钢间距1.0m，长6m。

3.3 三轴压气旋喷搅拌桩内插管桩、工字钢施工技术
在三轴混凝土混合桩中,嵌入预应力管桩和工字钢桩形成的混凝土止水、预应力管桩和工字钢桩共同承受土体荷载的综合支撑构件。

以三轴压气旋喷水泥浆拌和墙取代了普通的三轴水泥浆拌和墙,也可用作地基支护承受土水侧压力的基础构件,或作为止水帷幕。

图5 搅拌桩施工图
（1）水泥搅拌桩内插入管桩
管桩插入应于搅拌桩浇筑完毕后30min内完成,应预先设置好固定导向支架。

履带式起重机宜使用二点式吊具吊装管桩,并缓缓地下降在沟槽拌和桩的管桩桩位上,沿定位引导架逐渐下垂置入拌和桩中。

接桩桩头可设置在设计桩顶以下 10~15m 范围，相邻支护桩的接头位置应
错开2~3m。

预应力管桩插入后阶段应采用震动锤锤击强制沉降的措施,震动锤底端可通过活动式送桩器进行辅助沉降到位,但需要注意预应力管桩的顶部高度是否达到了设计标高,其高度的容许误差约为±30mm。

现场施工图如下图6所示。

图6 深层搅拌内插管桩现场施工图
（2）水泥搅拌桩内插入工字钢
施工方法是使用简单操作的普通搅拌桩机,也可以在普通搅拌桩机上的近刃具上有一个直插工字钢的反作用力器,在地面与刃具之间处于同一水平线,相反的供应由一个七点五kW的卷扬泵,安装在普通搅拌桩机桩机平台上。

反力器用槽钢作导向的，长度为3m。

4结语
本方案采取了工字钢桩和钢管桩混合的不等长三排桩施工方式,可以有效降低内支护构件的变形,并拥有着减少施工工期、减少复杂的内支护结构的优势,这些方法都便于地面土方施工和地下室等主要部分的施工。

采用PCMW建设施工技术,采用三轴压气旋式喷水混凝土搅拌墙做为地基支护以及承受土水侧压力的结构,兼作止水帷幕。

在动力学原理、架构设计以及施工方法上,处理了地基支撑的安全问题。

经过实践证明，该技术应用取得了较好的经济社会效益，该技术可有效保证基坑支护的施工质量，节约工期和成本。

参考文献
[1]李玉龙,杨金瑞,王磊,王欣华.PCMW工法在天津软土地区基坑支护的应用分析[J].水利水电技术,2019,50(S1):60-65.
[2]葛志祥.论PCMW工法桩在深基坑工程中的应用[J].山西建筑,2019,45(04):68-69.
[3]赵媛,张强.PCMW工法在基坑工程中的应用——以南京某工程为例[J].南通大学学报(自然科学版),2014,13(04):71-76+81.
[4]柏世雄.PCMW工法在基坑支护施工中的措施及质量控制[J].中国新技术新产品,2013(07):45.
[5]耿平,陆秀华,蒋柏东.PCMW工法在深基坑工程中的应用[J].建筑技术,2012,43(03):231-233.
[6]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(06):58-60. 作者简介：黄亮（1993-），男，广东金辉华集团有限公司，研究方向为建筑与土木工程。