水泥搅拌桩和钻孔灌注桩在深基坑工程中的应用研究

水泥搅拌桩和钻孔灌注桩在深基坑工程中的应用研究

戴欣

上海建工四建集团有限公司 上海市 200000

摘要：近年来，随着城市化进程的不断推进，建筑行业也进入了快速发展阶段。土地的价格也在不断的升高，建设方对建筑物的高度、容积率、地下室的利用率等方面的设计提出了更高的要求。这就导致了基坑的深度和面积变得越来越大。为了提高基坑施工阶段的安全性、稳定性，水泥搅拌桩和钻孔灌注桩组合的支护体系得到了广泛的应用。然而在实际工程中要想达到理论的无渗漏、变形小的要求，需要我们深入研究并解决施工中遇到的各种难题。本文将探讨水泥搅拌桩和钻孔灌注桩在深基坑施工中的应用，以及如何避免或减少施工中的难题。关注水泥搅拌桩和钻孔灌注桩结构设计的优化、施工前的准备工作、施工技术、质量控制、原材料的选择和送检及施工监测等多个方面。通过思考如何最大限度的发挥水泥搅拌桩和钻孔灌注桩组合支护体系的优势，确保建筑物基坑施工阶段的安全性和稳定性。

关键词：水泥搅拌桩和钻孔灌注桩；深基坑；应用

引言：现代建筑物由于受到场地条件差、环境保护要求高、基坑周边施工道路狭窄、交通组织困难等不利因素的限制。这对于建筑工程的基础施工提出了更高的要求。基坑支护作为基础施工的前置保障条件，为了满足建筑物质量、进度、安全、文明施工等方面的要求，施工技术人员必须加强对各种深基坑支护技术的深入了解和研究，通过水泥搅拌桩和钻孔灌注桩支护结构应用的不断优化，来保障深基坑工程施工阶段的安全性、稳定性和经济性。

一、基坑概况及周边环境

本项目总用地面积约为 64690 平方米，总建筑面积 216181.91 平方米。本工程地下室为地下2层结构，本工程分为东区、西区两个地块。本文以西区为研究对象，西区基坑开挖面积22034m2，基坑周长704m，本工程深基坑围护采用钻孔灌注桩+三轴水泥土搅拌桩止水+两道钢筋砼支撑体系。

二、水泥搅拌桩和钻孔灌注桩简述

2.1水泥搅拌桩支护

水泥搅拌桩利用水泥、石灰等材料作为固化剂，在搅拌下沉过程中，利用空压机输送压缩空气的同时，通过充分搅拌使固化剂与周围土体凝结成具有一定强度的桩墙[1]。这种基坑支护结构施工过程中无震动、无噪音、无污染、对周边环境影响小且具有成桩速度快、效率高、加固深度大等优点。水泥搅拌桩同时存在桩身强度较低，不能承受较大的水平荷载，桩基质量检测比较困难等缺点。故在施工中水泥搅拌桩主要应用在复合地基、止水帷幕、支护结构等围护结构中。

2.2钻孔灌注桩排桩支护

钻孔灌注桩排桩支护技术是深基坑支护技术中最为常见的一种支护方式，这种支护方式一般通过在基坑四周进行钻孔、下钢筋笼、灌注混凝土成桩，桩成排排列并通过混凝土围檩使所有的桩能够形成整体，由于桩与桩之间有一定的间隙故常常和水泥搅拌桩组合形成围护体系。钻孔灌注桩排桩支护因其墙身强度高、刚度大、支护稳定性好、变形小等优点而被广泛应用。但这种支护方式还存在造价较高、工期较长、桩间缝隙易造成水土流失等缺点，故可以通过高压旋喷桩、水泥搅拌桩、压密注浆等方式来增强支护体系的安全性，因而水泥搅拌桩和钻孔灌注桩的组合支护体系得到广泛应用。

三、水泥搅拌桩和钻孔灌注桩在深基坑工程中的应用

3.1水泥搅拌桩和钻孔灌注桩结构设计

本工程西侧为三鲁公路，北侧为陈行公路，南侧临近周浦塘河，东侧为建新河，根据上海市标准《基坑工程技术标准》（DG/TJ08-61-2018），本基坑工程安全等级属于二级，基坑环境保护等级为三级[2]。三鲁公路和陈行公路上管线多，距离基坑的距离近，本工程需要进行市文明工地、市观摩、优质结构、金刚奖、白玉兰奖的评选，业主对深基坑的变形、基坑的监测及安全文明施工要求高。刚性管线的位移需要控制在±10mm内，柔性管线累计位移控制在±15mm内；本工程深基坑靠近河流，地下水位高，基坑开挖深度深，深基坑的止水帷幕和坑内降水就成为了不可忽略的重要环节。结合本基坑周边环境及水文地质条件，基坑设计单位选择了工艺成熟质量有保障水泥搅拌桩、钻孔灌注桩和二道混凝土内支撑的支护体系。

3.2水泥搅拌桩和钻孔灌注桩施工前的准备工作

围护体系是建筑物地下结构施工的前提条件，围护结构的质量对建筑物的稳定性、安全性、耐久性起着至关重要的作用。因此在进行水泥搅拌桩和钻孔灌注桩施工前必须进行详细的地质勘查，这个过程揭示了地下是否存在暗浜不良地质情况，尤其是对场地内的地下障碍物、地下管线的位置深度、地下水位等做好全面调查。测量场地及深基坑周边三倍开挖深度范围内地坪标高，复核各部位基坑开挖深度，核对地下室外墙、底板到围护结构的距离。这些信息将指导工程师选择适当的围护结构类型和相关设计参数。选择合适的材料也是关键之一，水泥搅拌桩和钻孔灌注桩的施工中，水泥、钢筋、混凝土作为主要材料，通过选择合格供应商、检查进场材料合格证明材料、原材进场送检制度等管理方式对原材质量进行把控，确保所有材料符合安全和规范要求。深基坑施工组织设计及施工策划也是前期准备工作至关重要的环节，在这个阶段需要详细策划整个施工过程，施工顺序、计划工期、施工机械及作业人员数量、清水池、泥浆池、筒仓、后台、临时便道布置及桩机行走线路等工作。合理的施工组织设计可以确保工程的高效进行，减少不必要的延误和成本增加。

3.3水泥搅拌桩和钻孔灌注桩施工过程中的应用

本工程深基坑采用水泥搅拌桩和钻孔灌注桩结合的围护形式，其中最外圈的止水帷幕采用直径850@1200的三轴水泥搅拌桩，内圈采用直径900@1100的钻孔灌注桩排桩支护，在钻孔灌注桩排桩内侧每隔一定的距离设置直径700@1000的双轴水泥搅拌桩暗墩加固，局部深坑加固也采用直径700@1000的双轴水泥搅拌桩。本项目的施工顺序为先施工三轴水泥搅拌桩，等施工完成的三轴搅拌桩具有一定强度后再紧跟着施工钻孔灌注桩。水泥搅拌桩其成桩工序包括测量定位、预搅下沉、提升注浆搅拌等循环工序。钻孔灌注桩工艺流程为定桩位、埋设护筒、钻机就位、成孔、第一次清孔、钢筋笼制作、吊装、安装钢筋笼、下导管、第二次清孔、灌注水下混凝土、成桩、钻机移位、拔除护筒、回填桩孔。

在水泥搅拌桩和钻孔灌注桩的施工过程之中，围护结构在确保进度和施工质量前提下，项目团队的管理、作业人员的经验能力、机械设备的工作效率、原材材料的供应和进场检验、施工过程中的工序验收、过程中的监测、工程实体的检测起着非常关键的作用。围护结构大面积施工前，钢筋笼的制作、接头焊接、搅拌桩下沉与提升等工艺采取样板制度，样板完成经监理、建设单位验收合格后，再对所有班组工人进行交底和推广。严格的验收制度是保证围护结构质量关键的手段之一。本项目围护结构每一道工序验收合格后方可进行下一步工序施工，每一根桩基每道工序需进行挂牌验收并留存整套影像资料。为了确定水泥搅拌桩和钻孔灌注桩的施工参数，我们在正式施工前按要求进行了试成孔。测量定位工作是保证水泥搅拌桩和钻孔灌注桩围护结构质量的前提，测量工作的失误会造成桩间土流失、深基坑漏水、灌注桩与底板外墙之间的距离偏小、桩长不够、桩位偏位等施工常见问题。为了避免上述问题的产生，本工程通过定期复核设计单位提供的控制点、核对图纸、每年对测量仪器进行检测校定、控制网复核测量。、围护结构桩基测量后需总包及监理复核以及配备专业的测量人员等管理措施确保水泥搅拌桩和钻孔灌注桩的桩位准确；为了确保水泥搅拌桩和钻孔灌注桩的质量，水泥的用量控制是一项非常重要的工作，不合格的水泥搅拌桩往往存在水泥偷工减料的现象。本项目采取不间断对水泥浆比重，水灰比、后台计量设备、每日水泥进场数量和用水量进行检查来确保水泥掺量符合规范及设计要求；围护结构止水帷幕阴阳角和冷缝处往往是深基坑工程的薄弱部位，为了避免冷缝的产生本项目采取24h不间断施工、采用跳打方式、重合套打方式等技术措施进行规避。围护结构止水帷幕阴阳角和相邻桩施工时间超过12小时的部位在设计桩体外侧补打几根桩体；深基坑土方开挖后钻孔灌注桩桩间漏水流土也是比较常见的质量问题之一。为了确保深基坑的安全以及达到规避业主三星隐患管理的相关要求，本项目土方开挖前在水泥搅拌桩与灌注桩间进行压密注浆，开挖后发现有漏水现象及时在水泥搅拌桩墙外进行水泥、水玻璃注浆堵漏，在基坑内对桩间土采用植筋和灌注混凝土修补桩间空隙相结合的方式进行桩间土保护。

水泥搅拌桩和钻孔灌注桩原材料和成桩质量是围护结构成败的关键。水泥、钢筋、商品混凝土的进场检查和原材料送检复验是必不可少的工作之一。只有检测合格的原材料才能在围护结构中使用；施工过程中本项目通过成孔检测技术确保桩径、桩深、沉淀厚度满足要求，通过测定泥浆、水泥浆的比重确保过程中的质量过关，通过钢筋焊接接头送检检验钢筋抗拉强度满足要求。成桩后本项目采取低应变、试块抗压强度检测、钻孔取芯无侧限抗压强度检测技术来验证围护结构的质量。深基坑监测与控制技术在围护结构中起到了至关重要的作用。为应对本项目周边建筑物、管线、河流等不利因素以及业主三星隐患高标准的管理要求，本项目对围护墙顶的竖向和水平位移、管线位移、支撑轴力、地下水位、测斜、塔吊位移、建筑物位移等参数进行实时监测，及时发现问题并采取措施进行调整和控制。部分监测管线的预埋根据围护桩的施工同步进行，前期每周监测一次，后期根据现场工况每日监测，如遇到紧急情况可加密监测频率。使用测量仪器进行变形、内力及水位监测，及时了解基坑土体的变形情况;监测数据的获取和分析可以帮助项目部及时评估基坑支护结构的稳定性，预测和预防潜在的安全风险。通过科学合理利用第三方监测为水泥搅拌桩和钻孔灌注桩深基坑工程的顺利进行提供了坚实技术支撑。

四、结束语

本项目深基坑采用水泥搅拌桩和钻孔灌注桩组合的围护结构，为基础施工及结构安全提供了有力保障;前期的设计优化、施工前的施工策划、施工各方的严格管理、检测技术以及信息化监测施工技术应用，确保了基坑围护结构质量及周边建筑管线的安全。本深基坑从开工到达到±0.000标高，施工历时约9个月，在此过程中，围护桩、支撑梁、降水井、周边位移及沉降等各项技术指标均符合规范和行业要求。围护结构侧壁和底部未出现大量漏水、流土、管涌、桩间土流失孔洞深度超过桩径的情况。实践证明水泥搅拌桩和钻孔灌注桩在本项目深基坑中的应用是成功的，值得肯定和借鉴。通过事前对薄弱环节有针对性的施工质量控制，可以有效的提高围护结构的工程质量和安全性，实现可靠和可持续发展。

参考文献

[1]刘宇鹏. 房屋建筑深基坑支护施工技术探析[J]. 建筑工程技术与设计,2017,11(上):27.

[2] DG/TJ08-61-2018, 基坑工程技术标准[S].上海：同济大学出版社，2018.