灌注桩+高压旋喷桩咬合在深基坑支护止水工程中的研究与应用

摘要：随着经济发展和城市化建设步伐的加快，建设城市地下综合管廊成为趋势，综合管廊多为埋入地下式，在土方开挖及边坡支护时会有很多种形式。根据土层的性质、地下水条件及基坑周边环境要求等情况，选择适宜的支护形式。本文依托某市政地下综合管廊工程，开挖深度大约为12.5m，采用灌注桩+上下两道内支撑+高压旋喷咬合灌注桩的方法进行支护。分别从工艺流程、施工方法、控制要点等方面阐述，为基坑支护及止水效果提供经验。

关键词：灌注桩 高压旋喷桩 内支撑

前言

选择采用灌注桩结合高压旋喷桩+内支撑支护形式，不但可以解决基坑支护问题，还能起到止水帷幕效果。支护中充分利用灌注桩和旋喷桩的特性，在二者成桩时进行咬合形成一个整体，起到支护及止水的功效；加以内支撑起到基坑稳定、牢固的特点，保证了基坑的稳定，给综合管廊主体结构施工提供安全保障，是一项值得我们研究的技术。

1、工程简介

某市政综合管廊工程，全长约合3.0km，基槽开挖深度12.5m，地下水位埋深约5.0m左右，基坑安全等级为二级，支护结构使用年限为一年。基坑支护采用高压旋喷桩咬合灌注桩+一道混凝土支撑+一道钢管支撑进行支护，其中桩长为20米，桩径80cm，桩中距1.2m，二者相互咬合20cm，形成整体支护作用，起到止水帷幕效果。第一道钢筋混凝土支撑与钢筋混凝土冠梁同时施工，冠梁规格为100×80cm，混凝土支撑规格为80×80cm，强度等级均为C30；第二道钢管支撑，规格为φ580×12cm，沿管廊纵向间距4m设置一道。

2、施工工艺

2.1 旋挖钻孔灌注桩工艺流程

放线、埋设桩位→埋设护筒→复核桩位→桩机就位→成孔→清孔及排渣→制作、吊放钢筋笼→安装砼导管→灌筑砼→灌注桩检测→检查，验收。

2.2 高压旋喷桩工艺流程

场地平整→桩位放样→修建排污和灰浆拌制系统→钻机就位引孔→钻进拔出岩芯管，插入注浆管→旋喷提升→钻机移位。

2.3 支护施工工艺流程

方案编审及论证通过后→清表渣土→测量定位放线→监测点布置→下挖1.5m→灌注桩施工，强度合格后→高压旋喷桩咬合施工→井位放样，降水→开挖至第一道砼横撑下0.5m→钢筋砼冠梁、钢筋砼支撑同时施工，强度合格后→挖至第二道横撑下0.5m→第二道钢管支撑施工，检测无误后→挖至要求标高处→……→土方回填至钢管支撑下300mm处，拆除钢支撑→继续回填至要求高度并停止降水。

3、施工方法

3.1 旋挖钻孔灌注桩施工方法

1）测量放样及埋设桩位（施工步骤）桩应统一编号；建立测量控制网，进行桩定位，标出桩位置，要求孔位误差小于 10cm。

2）护筒采用钢质护筒，采用厚 12mm 钢板制作，顶部、中部和底部应设置加强圈且接头焊接密实、饱满，不得漏浆。护筒内径比桩径大 100~150mm，长 2m。 护筒埋设：护筒埋设采用挖坑法，由吊车安放。

3）桩机就位及成孔

（1）桩机定位应准确、水平、稳固，钻具中心和护筒中心重合。

（2）钻孔施工“跳孔”进行，保证桩身砼浇注后 24 小时内，其周围 3.5d(桩径)范围不被扰动。

（3）成孔、成孔检查成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁垂直度、沉淀厚度等进行检查。

（4）清孔：孔底清理紧接终孔检查后进行。清孔后，用测绳检测孔深。钢筋笼安置后灌注前再次检查清孔情况，若不合格，则进行第二次清孔，用测锤测量。

4）钢筋笼制作与安装：桩纵向钢筋搭接采用绑条双面焊，接头应满足《混凝土结构设计规范》的相应要求；加强钢筋与纵筋焊接，一次整体吊装就位，焊接及加工钢筋笼偏差按规范要求执行。

5）砼灌筑（直升导管法）

（1）每车混凝土灌注前检测混凝土出场、入模的坍落度和出场、入模温度，坍落度应在 180-220mm 之间，温度应在 5℃度以上。

（2）混凝土由罐车运至现场后，采用吊车吊储料斗运进行灌注。

（3）首批混凝土灌注后，灌注砼由砼运输车溜槽直接对料斗放料进行灌注。其容量不小于 1.5 立方米

（4）灌注中，每车混凝土灌注完成或预计拔导管前量测孔内砼面位置，以便及时调整导管埋深。导管埋深一般控制在 2~4m 之间。

（5）在灌注将近结束时，核对砼的灌入数量。灌注完成后对桩顶 2 米范围内砼用 50 型插入式振捣器进行振捣，振捣器移动间距不超过其作用半径的 1.5 倍，振捣要均匀，不得漏振、过振，以保证桩顶范围内砼密实。

6） 应采用低应变动测法检测桩身完整性，检测桩数不宜少于总桩数的 20%，且不少于5 根。当根据低应变动测法判定的桩身完整性为Ⅲ类或Ⅳ类时，应采用钻芯法进行验证，并应扩大低应变动测法监测的数量。

3.2 高压旋喷桩施工方法

1） 桩位放样：施工前进行旋喷桩的测设，标记，复测检验合格后，布设桩位，保证桩孔中心移位偏差小于 50mm。

2） 修建排污和灰浆拌制系统：施工过程中产生的返浆，应将其引入沉淀池，沉淀后的清水可进行无公害排放。沉淀的泥土应在后期施工产生废弃物一并运走。灰浆拌制系统应根据场地具体情况设置在水泥附近，便于作业。

3） 钻机就位后，应调平、对中并调整桩机垂直度，保证钻杆应与桩位一致；调试空压机、泥浆泵等设备，使其正常工作；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。

4） 引孔钻进：施工前，应进行地面试喷。钻机运转正常后,开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。采用泥浆护壁、回转钻进的方法施工。钻孔直径为 50mm,采用直径为 110mm 的钻机引孔、高压清空后旋喷注浆。桩打穿填土层至 其下粉质粘土不小于0.5m。钻进时出现泥浆漏失，不返浆等，可加大泥浆浓度、泥浆中掺砂、向孔内充填堵漏材料等措施，至返浆正常后再继续钻进。钻进时应详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊情况及其处理措施。

5） 拔出岩芯管、插入注浆管引孔钻至设计深度后，换上喷射注浆管。为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不应大于 1Mpa，且高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。

6） 旋喷提升喷射注浆管由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，应先达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，喷嘴应在原位旋转 30s 左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部 1.0m 范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。

7） 钻机移位:旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。

3.3 内支撑施工方法

1）待灌注桩砼旋喷桩强度达到要求时，开挖土方，挖至第一道横撑下0.5m处，钢筋砼冠梁与钢筋砼支撑同时施工，浇筑完成后混凝土强度达到100%后继续向下开挖。

2）挖至第二道横撑下0.5m，人工修整，施工腰梁，规格I45b工字钢，腰梁下端采用液压顶支撑。

3）第二道横撑采用钢管支撑，规格φ580×12@400cm，与腰梁挤压连接，保证钢支撑稳定。

4）支撑完成后向下开挖至要求处。

4、操作要点

1）支护桩施工时，应考虑支撑点的位置，当支撑点设在支护桩顶时，桩顶必须预留冠梁的锚固钢筋。

2）分层挖土深度应符合内支撑设计工况要求，每一层土方开挖都要待支撑混凝土强度（C30）满足设计要求时，才能往下继续开挖。

3）土方开挖时，禁止运土车、挖机等机械碾压支撑梁，两道支撑梁之间挖土时，用汽车吊将挖机吊入两道梁之间，用两台以上挖机将土方倒运至基坑外侧，再进行土方装运。

4）本支护有两道支撑情况，施工应按支撑的道数分层开挖，按照第一层土方→支撑→第二层土方→支撑→底层土方进行。每一层土方开挖深度必须按照设计的深度逐层进行，控制在支撑梁底下面的垫层底，不得超深。

5）钢支撑的安装在土方开挖到钢支撑设计标高下0.5m范围内时，及时焊接钢围檩支架，架设围檩，围檩安设完后，在围檩上定出支撑的中心位置，采用十字弹线法准确定位，支撑架采用28t汽车吊整体吊装。支撑架设前根据区间断面宽度提前拼装，并经检查合格，无焊伤、开裂等质量缺陷，拼装完成的钢支撑轴线偏差和挠曲变形在允许范围之内。

6）支撑拆除应在可靠换撑形成并达到设计要求后进行，先拆水平构件，再拆除竖向构件。

7）钢筋混凝土支撑的拆除，应根据支撑及施工特点、永久结构的施工顺序、现场平面布置等确定拆除顺序。

8）钢支撑待主体结构及传力带施工完毕，砼强度达到设计强度80%后开始拆除。

9）钢支撑拆除时，采用28t汽车吊将钢支撑及钢支撑的活动端用钢丝绳悬吊保护，防止脱落而危害基坑安全。在活络头处用100t千斤顶施加轴力至钢楔块松动，取出钢楔块，逐步卸载至取完钢楔。将钢支撑轻放到结构板上，分解拆除后用吊车将钢支撑吊出基坑，且对钢围檩必须先悬吊再切割。

结语

本文通过介绍市政地下综合管廊工程建设项目，采用灌注桩咬合高压旋喷桩+内支撑的支护形式，解决了支护与止水的共同效果，保证了边坡稳定，达到经济高效，实用的目的，对同类型工程有一定的借鉴作用，具有非常好的应用推广前景。

参考文献

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