搅拌桩支护在围海工程软基开挖中的成功应用

摘要本文主要介绍了水泥搅拌桩在浅海淤泥质软土地基基坑支护中所发挥的良好作用，在水泥搅拌桩支护下科学合理组织基坑土方开挖的实例。
　　关键词搅拌桩围堰基坑安全性先锋槽摩擦角
　　一、概况
　　水利建设围海工程水闸基坑开挖中经常出现已施工的灌注桩倾斜、挖断等造成工程桩不合格及围堰向基坑方向滑移等不良施工工况，宁波市大嵩围涂工程Ⅱ标段联胜新矸水闸基础利用水泥搅拌桩进行支护后土方开挖，取得较好效果。本工程围堰封闭内区域80*125m，主体工程水闸基础占用面积50*95m，主体工程边线与围堰内侧石坝坡脚距离约15m。基坑原始地表标高-1.5m，开挖最深处标高-4.0m，最大开挖深度2.5m。
　　二、支护体系
　　2.1支护体系布局
　　地基土体为淤泥质粉质粘土，内摩擦角7-9°，开挖后成型效果差。采用水泥搅拌桩进行地基基础支护处理，由于主体工程距离围堰较近，开挖时必须考虑围堰外荷载对土体产生的外力。因此，支护体系应距离围堰尽量远，紧邻主体建筑轮廓布置外围围护墙，主体工程内部支护体系根据工程结构分块布置。
　　为确保围堰稳定和基坑土方开挖安全，布置水泥搅拌桩墙和单根搅拌桩组成支护体系。其中搅拌桩墙布置2道：沿水闸主体结构边线布置最外围一道深度8m搅拌桩墙，成型后墙体有效宽度60cm；在水闸闸室段与上下游消力池布置第二道深度6m搅拌桩墙，该道搅拌桩墙兼做水闸基础防渗墙。同时在闸室段与上下游消力池结合处布置两条单排搅拌桩墙。在闸室和消力池中间部位布置梅花型单桩。
　　2.2搅拌桩施工
　　根据设计布局，采取先外后里的程序先组织搅拌桩墙施工，再组织单桩施工。成墙搅拌桩间距为530mm，梅花型布置的搅拌桩桩距为1.5m。搅拌桩固化剂采用425号普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为15%，要求搅拌桩水泥土龄期28天后抗压强度fc大于0.8Mpa，龄期90天后抗压强度fc大于1.6Mpa。
　　1、施工要求
　　（1）施工场地事先应予以平整，清除地上、地下一切障碍物。
　　（2）测放建筑物轴线所依据的基准点经复核后应妥善保护。测放轴线的控制点离施工操作区的距离不宜小于5m。布置的桩位与设计图上的误差不得大于2cm。
　　（3）水泥搅拌桩采用湿喷工艺，施工前应根据设计进行工艺性试桩，数量不少于2根。
　　（4）搅拌翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。
　　（5）施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1％；桩位的偏差不得大于50mm；成桩直径和桩长不得小于设计值。
　　（6）施工前应确定灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过工艺性成桩试验确定施工工艺。
　　（7）所使用的水泥应确保新鲜、颗粒均匀，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，并应有专人记录。
　　（8）当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。搅拌预搅下沉时不宜冲水，当遇到硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水对桩身强度的影响。
　　（9）施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过三个小时，宜先拆卸输浆管路，并妥加清洗。
　　（10）桩连锁搭接，相邻桩的施工时间间隔不宜超过24h。如间隔时间太长，与相邻桩无法搭接时，应采取局部补桩或注浆等补强措施。
　　2、施工工艺
　　（1）桩体对位：根据设计，首先确定加固机体的位置，使搅拌轴保持垂直。
　　（2）下钻：启动搅拌钻机，钻头边旋转边钻进。为了不致堵塞喷射口，此时并不是喷射浆液量材料，而是加大泵送压力。随着钻进，准备加固的土体在原位受到搅动。
　　（3）钻进结束：钻至设计标高后停钻。
　　（4）提升：启动搅拌钻机，钻头呈反向旋转，边提升，同时通过浆体发送器将加固浆体料喷入被搅动的土体中，使土体和浆体材料进行充分拌合。沿深度方向，加固材料的混合量，系根据发送器输出的加固材料数量与搅拌叶片提升速度的关系确定。
　　（5）提升结束，桩体形成：当钻头提升至距离地面30～5Ocm时，发送器停止向孔内喷射浆料，成桩结束。
　　（6）移位：重复上述5个步骤后，即可进行下一根桩的施工。
　　3、质量检查方法
　　（1）成桩7d后，采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面下0.5m），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为：总桩数的5%。
　　（2）成桩后3d内，可用轻型动力触探（N10）检查每米桩身的均匀性。检查数量不少于1%，并不少于3根。
　　（3）竖向承载水泥搅拌桩地基竣工验收时，承载力检验采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。试验方法按照《建筑地基处理技术规范》（J220-2002）。
　　（4）荷载试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩后28天后进行。检查数量为桩总数0.5%，且每项单体工程不应少于3点。
　　经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时，应在成桩后28天后，用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度试验，检验数量按具体情况确定。
　　三、土方开挖
　　基坑开挖在桩基工程完工达到设计强度后进行。开挖采用机械开挖与人工开挖相结合。建基面上要留有50cm厚保护层用人工开挖，以保护地基不受扰动及开挖场地平整。
　　距离围堰坡脚5m处开始起坡开挖，向第一道围护墙方向以1：4的放坡系数分段开挖。利用反铲挖掘机倒退法分层开挖，开挖的土方由自卸车及时运出。靠近维护桩处，预留50cm左右土体以免碰撞搅拌桩，利用人工锹挖。由于开挖最大深度2.5m左右，挖掘机在停机面上即可一次性开挖到位，
　　为保证土方开挖过程安全、有序，施工过程中做到以下几点：
　　1、外围护与围堰之间靠近围堰坡脚尽量减少开挖量，采取缓坡自内围堰坡脚向第一道围护墙开挖，以保证围堰的安全。
　　2、在土方开挖前，选择有代表性区域开挖先锋槽至设计标高，经过一昼夜观察，不出现坍塌、隆起等不良情况后再组织分段开挖。
　　3、利用第一道围护墙的支护作用，开挖基坑土方至设计标高。
　　4、已经开挖的地段，严禁挖掘机等重型机械在基坑边沿行走。
　　5、及时排除基坑内外积水，确保干地作业。
　　由于本工程地质条件差，根据主体工程项目分布情况，采取分段分块开挖、及时跟进组织主体工程后续项目施工。开挖中先组织闸室段、上下游翼墙基础区域施工，在浇筑完成水闸底板和翼墙底板混凝土后，再组织上下游消力池开挖，利用已经浇筑的混凝土底板及基础灌注桩形成新的支护体系，保证了消力池土方开挖顺利进行。
　　四、结语
　　本工程开挖深度不大，采取单排搅拌桩墙即可满足施工需要，如果开挖深度大，则应考虑加厚搅拌桩墙或增设土钉墙等工艺。土方开挖过程，布设先锋槽可有效观测周边地形及建筑物变化情况，对全面展开工程施工具有重要意义。
　　通过本工程的实践，采取搅拌桩支护效果良好，保证了基础灌注桩的垂直度，使得小应变质量检测一次性通过。
　　参考文献
　　1、中国围海工程中国水利学会围涂开发专业委员会.，中国水利水电出版社，2000
　　2、软土地基加固理论、设计与施工作者李彰明中国电力出版社2006.1
　　3、软土地基加固高宏兴上海科学技术出版社1990.9