谈桩列式连续墙深基坑支护施工技术

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本文在无法进行围堰干施工的前提下，节制闸采用了桩列式复合连续墙的施工方案，成功的应用了由钻孔灌注桩结合深层搅拌桩以及利用PHC锤击管桩作为锚桩的节制闸支护结构，对桩列式（灌注桩）连续墙、水泥搅拌桩应用于节制闸的施工技术进行了探讨。

工程概况

五里湖入湖河道节制闸工程位于无锡市五里湖周边，其中节制闸位于滨湖区五里湖口，浪溪桥南侧。节制闸工程总长180m，其中闸首长12m，为2孔10m双孔节制闸；节制闸上下游翼墙采用钢筋砼扶臂结构，翼墙顶、岸墙顶高程均为5.5m，闸底板底高程为－1.0m。闸门启闭机型式为升卧式，闸门为平板钢闸门。本工程属于五里湖水环境综合治理工程之一，其以水环境保护、拦挡污水为主要功能，兼有防洪、排涝功能。该节制闸为三级建筑物。该工程成功的采用了桩排式灌注桩连续墙、水泥土搅拌桩支护作为墙。

地质概况

工程结构内容

本工程组成的结构形式为：在闸的东侧100m和西侧90m，宽85m的范围内，池底吴淞高程为－5.0m～－3.5m，节制闸四侧长360M，采用φ800钻孔灌注桩@800、φ700水泥搅拌桩@500作围护结构，上部采用桩帽、钢筋砼胸墙，用钢筋砼联系板和211根桩靴长30cm德的PHC600－110A组成3.5：1的斜桩拉结结构；在节制闸两侧门机轨道基础上采用60根PHC600（110）AB（桩靴长30cm）桩基、桩帽和钢筋砼组成纵梁结构。由于原有节制闸需加宽、加深，施工前需进行挖泥（水下、陆上）、拆除（砼破碎、爆破、拔桩）。另外，工程还包括系船墩基础及陆上砼面层等分项工程。

基坑围护

本基坑周长约360m，经分析比较决定采用钻孔灌注桩挡土，桩后为深层水泥搅拌桩隔水，在+8．00m标高设一道钢筋混凝梁及水平支撑，。压顶梁的断面1500mm～500mm。为便于挖土，支撑布置成中间大空格形式（见图－1）。由于其工作条件受到地质、水、环境、施工等诸多因素影响的特殊性，证明采用详细设计验算具有必要性。本围护工程土压力根据朗肯理论计算，关于c、Ф值的取定，地质勘探报告提供了固结快剪指标Ф值，经分析本工程的Ф角按22°取定。灌注桩采用Ф800@900桩长15.50m，配筋18Ф22，按弯矩平面方向对称布置，混凝土强度等工程结构形式为：节制闸东侧长100m、西侧长90m，宽85m，池底吴淞高程为－5.0m～－3.5m，节制闸四侧长360M，采用φ800钻孔灌注桩@900、φ700水泥搅拌桩@500作围护结构，上部采用桩帽、钢筋砼胸墙，用钢筋砼联系板和60根PHC600－110A－16－C80（桩靴长30cm）3.5：1斜桩拉结；由于原有节制闸需加宽、加深，施工前需进行挖泥（水下、陆上）、拆除（砼破碎、爆破、拔桩）。另外，工程还包括系船墩基础及陆上砼面层等分项工程。考虑到本工程基坑周围离建筑物和管道太接近，造成降水引起周围地质基础产生不利影响，在灌注桩桩外采用700×双轴探层水泥搅拌桩，防止桩后土壤流失，形成止水帷幕，使支护桩的整体性有所改善。坑外挖土卸荷：在土方开挖前将基坑周围附近的土方挖去1.5m深，这是减少周围土体对围护结构主动土压力的一个既经济又合理的重要措施，通过卸荷可防止基坑周围发生土体滑移和塌方。

深基坑支护施工

本工程钻孔灌注桩桩边净距只有10cm，正确定位放线，保证桩机机身水平，控制桩机钻孔垂直度，采用跳桩法，通过控制钻桩垂直度和混凝土灌注扩孔系数来有效避免相邻两桩相互挤压的影响。分别安排5台钻机，采用由南向北的施打顺序进行施工，这样有利于整个工程的施工展开。

施工步骤及技术措施

①护筒埋设采用2mm铁板制作护筒，直径比相应桩径大5m～10cm，埋设深度1.0m左右，如上部杂填土漏浆严重，则加大埋深，上部开设溢浆口，周围用填土夯实，地表上留0.3m。护筒每次埋设12只，来确保桩位不偏离轴线。②钻机定位钻孔灌注桩钻机应准确定位，保持机身水平，回转器中心尽量对准桩位中心，偏差不应大于20mm。钻孔前先测量钻具高程，利用钻机平台来准确控制标高和孔深，保证孔深误差为+300mm，符合设计要求。为了保证质量，提高效率，必须准确、合理地选择钻机的转速、水量、压力和起升速度。在施工区域土层中黏土量不大，泥浆护壁只能采用人工造浆，泥浆比重控制在1.2～1.4，黏度18～25S范围内，钻进过程中结合实际地层的变化及时更换泥浆。为达到泥浆比重，采用添加黏土的方法提高其比重。泥浆比重用比重计现场测定。③建立循环系统桩机钻孔施工前，利用施工场地为每台钻机设置泥浆循环池及泥浆沟槽，形成泥浆自循环体系，为确保泥浆性能良好，随时清理沉渣，及时排出废浆。④清孔本工程采用正循环钻进，两次清孔。孔深达到设计深度后，将钻具悬吊空转，以每小时＞104m3流量的浓泥浆冲孔，争取尽量把孔内沉渣带走。第二次清孔，指在下好导管后，灌注混凝土前进行，将比重1.15～1.20的泥浆，用每小时＞104m3流量的泥浆泵将泥浆注入孔内，在沉渣厚度＜100mm后方可终止清孔。⑤钢筋笼制安a.钢筋按有关规定复试，焊接试验合格后方可下料制笼。b.钢筋笼主筋采用单面立焊，焊缝长度不小于10d，在同一截面内焊缝接头按＜50%控制。c.由于本工程钢筋笼长度均大于10m，必须分段制作。分段长度8+9+4m用于20m桩长、8+9+3m用于19m桩长，箍筋与主筋采用点焊。d.为保证钢筋笼保护层厚度50mm，在钢筋笼上设滚动砂浆垫块，每3m1组，三只均布，规格为φ100mm，厚50mm，中间留孔。e.钢筋笼安放本工程桩基钻机直接下笼，采用单起点吊，缓慢扶稳安放，对准孔位，垂直下放，避免碰撞孔壁。吊筋采用2根φ8钢筋与主筋焊接后，根据标高固定在钻机平台上。在灌注过程中，密切注意钢筋笼的变化，以防止上浮下窜。⑥安放导管导管在使用前必须检查是否变形。丝扣有无损坏，接口处要垫密封圈，丝扣要拧紧，导管上部用夹板固定在孔口板上，并做上下提升试验。导管首节长度不得小于4m。浇灌结束要清洗干净，依次堆放整齐。⑦浇灌混凝土浇砼前，漏斗咽口要放好隔水板，待砼量满足初灌量要求后打开，砼初灌量要求不小于0.8m3，要求埋管0.8m～1.3m，以后要求导管埋入砼中2m～4m，一般不小于1m，不大于6m。灌注砼要连续作业，防止中途停顿，同时密切注意孔内水位变化，及时测量砼面深度，指导拔管。若遇到停电或设备故障等情况时要及时进行处理，防止砼凝固后导管无法拔出。当砼面接近钢筋笼底时，浇砼要快，以提高砼流速，当砼面进入骨架1m～2m时要适当提高导管，增加骨架在砼中的埋深，防止钢筋笼上浮变位。在浇筑即将完毕时可能出现停滞现象，这主要是因孔内泥浆浓度大，导管内砼量少，压力小而造成的，这时可向孔内冲注清水，降低泥浆浓度，使砼顺利出管，完成浇筑工作。钻孔灌注桩质量控制应按工序质量检查流程操作；①放线人员完成测量放线，应先进行复测自检，再由质检人员对测量放线进行复核，最后由监理人员最终验收。全部验收合格后，开始钻孔。②开孔清孔前应制作钢筋笼，检查钢筋笼的尺寸和焊接质量，放置钢筋笼时应保证保护层厚度。③钻孔过程中，要时常注意观察钻孔情况，防止出现孔壁坍塌。

深层水泥搅拌桩

在深层水泥搅拌桩施工中，桩机施工确保桩身的完整性和垂直度，最关键要保证连续性，不能长时间停滞，否则容易造成断桩影响止水质量。同时要求相邻桩相互咬合达到200mm以上，确保水泥搅拌桩的止水效果。同时桩的施工顺序沿开挖方向进行，来延长桩的养护周期，同时把木质素磺酸钙适量加入到水泥浆中，用以增加水泥浆的流动性。

施工顺序

施工顺序采用两台桩机。根据管桩施工情况，采用先向西、再向南、最后向东的施工顺序，尽快打开工作面进行灌注桩施工。

施工步骤及技术措施

①定位：打桩机就位，先调整桩机平台水平度，再调整桩机垂直度，最后钻头对准桩位时，再次调整机架和钻具的垂直度和水平度。②预搅下沉：开动搅拌机，搅拌头转速正常后，以0.8～1.0m/min的速度旋转切土下沉，直至④号土层500mm（结合地质报告和搅拌机电流控制）。当上部填土层含砖石等障碍物难以钻进时，需清除障碍物，不可用冲水或注水下沉等方法解决。③制备水泥浆：严格按11%的水泥掺合比配制水泥浆。水灰比采用0.5，水泥浆不得沉淀、离析，且必须在灰浆搅拌机中不断搅拌，每拌投料误差±2%，每拌搅拌时间不少于5min，待压浆前再缓缓倾入集料池中。④提升喷浆搅拌：当深搅头下沉到设计深度后，停止下沉，开动灰浆泵在原位旋转停顿20秒左右后，把水泥浆压入搅动的土层以0.4～0.6m/min的进行匀速运动，利用钻杆提升过程来进行喷浆和搅拌，使软土和水泥浆充分拌和形成水泥土桩，直至设计高程上1m，当搅拌头接近设计高程部分时，可关闭灰浆泵，这样，完成一次搅拌加固过程。⑤重复上下搅拌：用同样方法按设计要求在钻杆多次进行下沉和提升的过程来喷浆和搅拌，保证水泥浆与软土充分融合，形成水泥土桩。⑥深层搅拌桩质量控制应按工序质量检查流程操作，放线人员完成测量放线，应先进行复测自检，再由质检人员对测量放线进行复核，最后由监理人员最终验收。全部验收合格后，再进行下步工序。⑦在进行水泥土搅拌时，确保施工的连续性，控制提升速度≤0.5M。搅拌桩按照设计的施工路线进行，由外向内，由两头向中间进行施工。

基坑监测

针对基坑开挖深、场地狭窄、相邻建筑物及主要道路、管道等需要保护的情况，要做好监测工作。该工程地基支护系统的监测内容如下：⑴水平位移监测：通过对基坑的支护结构以及地基的水平位移实时监测，来对基坑和地基的稳定性进行预测。(2)地下水位监测：通过监测基坑周围地下水位的变化，来有效判断水泥土桩的止水情况、地基渗流和水土流失情况。(3)基坑沉降监测：在基坑施工过程中，监测基坑支护结构附近房屋和道路的沉降变化，预测建筑物的安全性。监测点布置：水平位移监测设6个15m深的测斜孔，地下水位监测设4个15m深的水位孔，沉降监测设16个测点。监测频次：浅基坑开挖时，水平位移、地下水位、沉降每2～3d监测一次；深基坑开挖时，每个监测项目每天监测一次；遇到危险时，每天监测2～3次或进行后续监测。

监测结果：

测斜仪平均位移为1.5mm，测点最大值为3.5mm（基坑的－3.00m）。16个测点的平均沉降值为5.3mm，其中最大沉降量为12mm，说明在不同的土质条件下，沉降位移规律不同。在这种情况下，基坑底部以下的位移值较小，说明支护桩长度取值合理。桩基检测结果1.根据本工程的施工特点，总体投资控制效益合理可行。同时地质条件复杂，水泥搅拌桩在施工过程中出现部分桩身有垂直度偏差，桩间搭接的质量受到一些影响。因此，搭接宽度必须严格控制不小于20cm。2.基坑安全监测是地下室施工过程中必不可少的工作，本工程挖土时，测斜和地下水监测报告及时提供，坑外地表未出位移。

结语

桩基为隐蔽工程，本工程施工中严格控制施工顺序和施工质量，本工程在土方开挖后，未发现桩列式连续墙体渗漏。钻孔灌注桩施工中，由于在桩位定位、钻空的泥浆采取了严格和有效措施，桩列式连续墙中的灌注桩未出现塌孔和断桩。基坑安全监测是地下室施工过程中必不可少的工作，本工程挖土时，测斜和地下水监测报告及时提供，坑外地表未出现位移现象。桩列式挡墙应用在港池船坞中为数不多，桩列式挡墙工期短、造价底，本工程的成功先例可为节制闸工程提供参考。

作者：黄斌 冯明 曹宇 单位：江阴市周庄水利农机管理服务站