长螺旋桩和水泥搅拌桩在深基坑支护中应用.doc

1、长螺旋桩和水泥搅拌桩在深基坑支护中应用 云南省第二建筑工程公司 卢国兵 摘 要：地下综合管沟施工，基坑开挖前，选择合理恰当的基坑支 护方式，在工程施工安全、成本、质量控制方面有非常大 的作用。针对实际地质，选择长螺旋桩和深搅拌对基坑支 护能取得良好效果。 关键词：长螺旋桩 水泥搅拌桩 基坑支护 应用 前 言 目前，在新或改扩建市政道路中，为方便未来各种管线（包括 通讯、电力、给水等）在道路中敷设而避免道路反复开挖，在市政 道路中设计综合管沟。综合管沟埋置市政道路地下，其埋置深度深， 基本与市政道路线形保持一致，在道路跨河地段其综合管沟进行下 穿河道。 在综合管沟穿越河施工中，其施工难度最大为基

2、坑支护。 1、工程概况 昆明市盘龙区沣源路（7204 道路）改扩建工程综合管沟下穿盘 龙江箱涵为钢筋砼现浇结构，综合管沟断面尺寸： 江两岸为 1#和 3#节段，外框尺寸（宽高）4.7m 3.1m，壁 厚 35cm，底顶板厚 40cm，内净空（宽高）4.0m 2.3m； 江底段为 2#节段，外框尺寸（宽高）4.8m 3.2m，壁厚 40cm、底顶板厚 45cm,净空 2.3m，内净空（宽高）4.0m 2.3m； 综合管沟下穿河底长度为 112.3 米，下穿江底长度为 35 米，在 综合管沟左侧有既有公路运营桥梁，管沟轴线离桥梁边缘有 23.6 米， 梁桥为 2 孔桥，两岸桥台和桥墩基础均为浆砌毛

3、石扩大基础，据该 桥梁相关资料，基础为埋置深度为 1.2m。现既有桥梁交通流量大。 综合管沟下穿河西岸沟顶埋置深度 6.4m，东岸沟顶埋置深度 6.0 米，河中埋置深度 3.0 米，根据高程显示，综合管沟基底比桥 梁基底低 3.5m。 2、地质及地下水条件 （1） 、土层地貌 下穿盘龙江综合管沟段落位于第二个工程地质区域：第 III 区 域：K1+720K2+900 路段（银河大道至北京路延长线） ，为盘龙江 侵蚀堆积地貌，主要揭露第四系人工堆积（Q4ml）层：人工填土； 第四系冲、洪积（Q4al+pl）层：粘土；第四系冲、湖积（Q4al+l） 层：圆砾、卵石、粘土、有机质粘土、粉土。 土层物

4、理力学指标参数 土层 天然重度（kN/m3） 粘聚力c（kPa） 内摩擦角（） 人工填土 18.5 20 5 粘土 18.8 30 7 粘土 17.4 15 4 粘土 1 18.8 25 8 圆砾 20.0 20 15 卵石 1 22.0 15 25 粘土 2 18.3 45 8 粘土 3 17.7 15 4 有机质粘土4 14.4 15 4 粉土 5 20.3 25 5.0 粘土夹卵石 18.7 25 7 粘土1 18.7 35 8.5 粘土 19.0 35 8.5 粉砂1 20.6 25 12 强风化泥质粉砂岩 18.1 40 8 中等风化泥质粉砂岩 25.4 / / 场地分布有一定厚度软

5、土（软塑状态）粘土，厚度 0.58.8m，埋 藏深度为 1.48.1m，具体位置为：K1+720K2+950，土层主要为 冲洪积层及冲湖积的4 层有机质土，土体具高含水量、大孔隙 比、高压缩特性，力学性质极差，不能直接使用。 （2）地下水类型及赋存 孔隙水：主要分布于区冲湖积圆砾、卵石1、粉土5、 坡洪积粘土夹卵石层以及残积层粉砂1 中，含水量较丰富。稳 定水位埋深 0.204.50m。标高介于 1898.751899.59m，具有统一 的地下水面。其余粘性土微透水、含水微，属于微透水层或不透水 层。地下水埋藏较浅。 基岩裂隙水：主要分布于区泥质粉砂岩表层风化裂隙、深部 构造裂隙中，地下水水量

6、较小，主要由覆盖层渗透补给。路线区未 发现泉点。稳定水位埋深 0.8018.90m。标高介于 1915.701962.81m，地下水埋藏较深，不具有统一的地下水面。 3、基坑支护及止水方案选定 拟建综合管沟与运营桥梁基础距离近，桥梁基础底深度浅于拟 建综合管沟基础底，而且高差大，如综合管沟基坑开挖采取传统的 放坡开挖和潜污泵排水施工，运营桥梁基础靠综合管沟侧被外露出， 地下水从外露处流出，将原运营桥梁江中基础地下水和土侧压力平 衡破坏，导致桥梁不稳定，影响桥梁结构安全。 由于受现场条件的限制，施工时须保证人员和建筑物安全，选 择合适的基坑支护及止水方案成为了关键。 （1） 、基坑支护及止水方案

7、选择 目前，常用支护形式主要有以下几种：悬臂桩支护、护坡桩与 锚杆支护、上部土钉墙下部桩锚支护、土钉墙支护和地下连续墙支 护等。 基坑止水形式有以下几种：工程降水、地下连续墙、水泥搅拌桩 （咬合） 。 根据以上几种支护形式和止水形式的适用范围、安全性及经济 特点，结合本工程基坑开挖深度、场内水文地质条件和周边环境， 很显然，锚杆和土钉墙不能适用（临近桥基础太近，无法锚固） ，地 下连续墙虽然能挡土和止水，但成本过高，且当地施工机械几乎没 有。由于要保证江水不被施工污染，工程降水直接排放不行，要增 加施工水净化设备，成本也高。 综合比较，结合昆明当地机械设备情况，基坑支护止水采用悬 臂桩支护+水

8、泥搅拌桩（咬合）方案 （2） 、支护及止水设计 悬臂桩采用长螺旋桩，一般长螺旋桩施工有桩径 60cm、桩间 距 75cm 和桩径 80cm、桩间距 90cm 两种，前者桩侧为静荷载，后 者桩侧为静荷载+动荷载，桩长、埋置深度（基坑开挖后）及桩内配 筋根据计算确定。 根据现场条件，长螺旋桩采用桩径 60cm、桩间距 75cm，在桩 顶设置 50cm80cm 的锁口梁。 依据建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-99） ，采用理正深基坑 6.01 计算机软件进行计算，确定长螺旋桩及锁扣梁参数如下： 桩长 埋置深度 桩径 桩间距 配筋 混凝土等级长螺 旋桩 14.5m 8m 60cm 75cm 10

9、22 环向通长 细石 C30 断面尺寸 配筋 混凝土等级锁口梁 50cm80cm 522:522,G618 C25 止水采用水泥深搅桩，桩径 60cm 双排布置，三轴咬合，咬合 尺寸 10cm，长度 16m。布置图如下： 4、基坑支护施工及控制措施 （1）长螺旋桩施工 施工工艺：桩位放样标志钻机就位下放钻杆钻入至设计 深度成孔混凝土灌注（边灌注边提钻杆）成桩振动插入钢 筋笼清理孔口，封护桩顶施工下一根桩。 质量控制措施： 1）、钻入时，操作人员应对留心观察机械振动程度，一旦机械 振动加大，钻杆摇摆，说明遇到孤石或其他障碍物，应放慢钻入速 度，保证成孔质量。 2）混凝土控制，混凝土应具备超流动性

10、，其原材料选择时，水 泥采用 PO42.5 普通硅酸盐或矿渣水泥；砂采用中砂或粗砂，含泥量 小于 5%；石子采用卵石或碎石，粒径 530mm，含泥量小于 2%。混 凝土坍落度控制在 20cm2cm。 3）、为保证钢筋混凝土保护层厚度，插入钢筋笼前，须检查钢 筋笼直径、竖向垂直度、插入位置。 （2）水泥搅拌桩施工 施工工艺：桩位放样钻机就位检验、调整钻机正循环钻 进至设计深度打开高压注浆泵反循环提钻并喷水泥浆至工作 基准面以下 0.3m重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度反循环提 钻至地表成桩结束施工下一根桩。 质量控制：为保证止水效果，对每根成型的搅拌桩质量检查重 点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、

11、压浆过程中是否有断浆现象、 喷浆搅拌提升时间以及复搅次数，一般情况下，试桩的下钻速度控 制在 0.8m/min 的速率，提升的速度更要控制好，因为提升的时候， 伴随着搅拌、喷浆的过程，提升速率更要控制好，一般为 0.30.5m/min，为了使水泥与基土搅拌得均匀，“两喷四搅”是最 常用的方法。 水泥搅拌配合比：水灰比 0.450.50、水泥掺量 12、每米掺 灰量 60kg、高效减水剂为石膏，掺量为 0.5。 “两喷四搅”工艺，第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷 浆量应小于总量的 1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律 采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每 10 米桩的正常成桩时间

12、应为 305 分钟，注浆压力不小于 1.5MPa。 为保证水泥搅拌桩相互咬合，钻孔就位时须保证位置准确、桩 体垂直。开钻前，测量复核孔口位置，垂直度控制采用在主机上悬 挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等和机械上 的表盘来进行双重控制，把桩机的垂直度控制在1.5的范围内。 （3）锁扣梁施工 长螺旋桩和水泥搅拌桩施工完毕后，平整施工场地，挖出长螺 旋桩头，采用空气锤凿除桩头，露出桩头锚固钢筋，进行钢筋绑扎 然后浇筑混凝土。 5、基坑变形监测 基坑支护施工完毕后，混凝土龄期满足规范要求后，即可进行 基坑开挖，在开挖之前做好基坑变形观测点。观测布置平面图如下： 基坑采用分层开挖，挖机与

13、装载机配合转运土方，在开挖进行 过程，每 2 小时观测一次，开挖到位后，每 24 小时观测两次。 基坑变形监测结果表（5 天累计） 北侧点号 1 2 3 4 5 6 7 8 位移（mm） 6 8 5 11 7 10 9 9 沉降（mm） +2 0 +4 +7 +3 +3 0 0 南侧点号 1 2 3 4 5 6 7 8 位移（mm） 6 6 4 8 4 4 7 5 沉降（mm） 0 0 +1 +3 +1 +2 0 0 说明：位移采用拓普康 310 全站仪观测，沉降采用苏州仪光 S3 观测。 在该工程综合管沟施工过程中，通过现场基坑变形观测，其基 坑边最大水平位移为 11mm， ；沉降量最大值为 7（隆起） ，开挖后槽 底无大的渗水。基坑变形监测结果表明，基坑变形在设计允许值内。 6、结束语 由基坑监测结果看，长螺旋桩和水泥搅拌桩在深基坑支护中能 发挥支挡和止水效果，效率高，施工安全可靠，在当地地区类似工 程工程施工具有指导作用。 施工图片 参考文献： 1 建筑地基基础设计规范M.GBJ7-89 2 建筑施工计算手册（第四版）