型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术应用实例

型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术应用实例

朱恺杨接陈绍伟廖程

中国建筑第二工程局有限公司西南分公司昆明650100

摘要：近年来水泥土搅拌桩施工工艺在传统的工法基础上有了很大的发展，TRD工法、双轮铣深层搅拌工法（CSM工法）、三轴水泥土搅拌桩、五轴水泥土搅拌桩等施工工艺的出现使型钢水泥土复合搅拌桩支护结构的使用范围更加广泛，施工效率也大大增加。本文分析了型钢（加芯）水泥土复合搅拌支护桩在软土地质条件下的工程应用实例特征。

关键词：型钢水泥土复合搅拌桩；支护结构；应用实例

1.型钢水泥土复合搅拌桩特点分析

型钢水泥土复合搅拌桩是指，通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将施工场地原位土体切碎，同时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀，通过连续的重叠搭接施工，形成水泥土地下连续墙；在水泥土初凝之前，将型钢插入桩体，形成型钢与水泥土的复合墙体。型钢水泥土复合搅拌桩支护结构同时具有抵抗侧向土水压力和阻止地下水渗漏的功能。

该工艺适用于软弱粘土地基。在沿江、沿海地区，广泛分布着含水率较高、强度低、压缩性较高、垂直渗透系数较低、层厚变化较大的软粘土，地表下浅层存在有承载力较高的土层。采用传统的单一的地基处理方式或常规钻孔灌注桩，往往很难取得理想的技术经济效果，型钢水泥土复合搅拌桩是适用于这种地层的有效方法之一。

2.型钢水泥土复合搅拌桩支护结构应用实例

2.1、工程情况简介

昆明市西山区某大型文化旅游城酒店群项目，地属原滇池回填区，根据地勘报告显示，场地内土质情况复杂，土质松散多呈软塑-流塑状态，且土层内分布大量泥炭质土，含水率高，干强度低。本工程基坑面积1.21万平米，设计基坑开挖深度4.96-5.76米，基坑支护体系包含自然放坡、三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+插入式H型钢支护、钢管土钉墙、面层挂网喷锚混凝土等，支护形式复杂多样，其中型钢水泥土复合搅拌桩施工为确保深基坑支护结构稳定及影响施工进度的关键工序。

2.2、型钢水泥土复合搅拌桩施工重难点分析

本工程基坑北侧、西侧需进行三桩水泥加芯搅拌桩施工，但本工程的工程桩施工需同步进行才能满足业主制定的节点要求，工程桩采用预应力高强混凝土管桩，产生的挤土效应对基坑围护结构会造成影响。对此项目先进行工程桩施工，合理安排支护桩插入施工时间，使工程桩与支护桩流水施工，使工程桩挤土效应基本消除后再进行支护桩施工，以减少工程桩挤土效应对基坑围护结构造成的影响。

2.3、型钢水泥土复合搅拌桩施工工艺

（1）施工准备

本场地为原有苗圃种植区，场地条件泥泞松软，机械进场前应对打桩机的施工面进行400mm厚砖渣铺填，保证地基耐力满足打桩机荷载。施工前合理布设现场设施，确保正常施工。三轴水泥加芯搅拌桩实桩设计长度为12m，空桩段的长度为3.0m。

（2）测量放线

根据甲方提供坐标基准点、总平面布置图、围护结构施工图，按图放出桩位控制线，设立临时控制点位，做好技术复核。

（3）桩机就位

由专业信号工人统一指挥桩机就位，桩机下铺设砖渣，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正；桩机应平稳、平正，并用经纬仪或线锤进行观测以确保钻机的垂直度；桩机定位偏差不超过50mm，桩身垂直度误差不超过0.5%。

（4）钻进搅拌

三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度，本项目三轴水泥搅拌桩采用四喷四搅工艺，施工时使水泥土搅拌均匀，并保证相邻搅拌桩互相咬合。

喷浆搅拌时钻杆下沉、提升速度应控制在0.8m/min，转速60转/min。在桩底部分重复搅拌1分钟注浆，提升速度减慢，避免出现真空负压、孔壁塌方等引起周边地基沉降。按照设计图纸要求，三轴水泥土搅拌桩采用全断面套打的方式，桩径φ600@450mm，纵横向搭接长度为150mm。

（5）加芯H型钢插入法施工

在每组三轴水泥土搅拌桩施工完成，在搅拌桩水泥浆初凝之前，进行加芯H型钢插入施工，H型钢型号为H200×200×8×21，其中基坑北侧，加芯H型钢长度为12.00m，其余基坑支护剖面加芯H型钢长度为9.00m。

插入工法搅拌桩内的H型钢要确保垂直度，型钢垂直度允许偏差≤1/200，插入时采用25T汽车吊与人工配合施工，插入时应利用经纬仪或线锤进行垂直度控制，缓慢插入至H型钢端头高出搅拌桩地表桩顶标高500mm，当加芯H型钢不再下沉时停止插入施工。在后续的土方开挖过程中，应将超出桩顶设计标高500mm的H型钢割除。

按照设计要求H型钢宜采用整材。但因本工程采用地表打桩，H型钢需考虑分段焊接，应采用坡口焊接。焊缝质量等级不低于二级。单根型钢中焊接接头不宜超过2个，H型钢对接接头位于开挖面以下2m。相邻型钢的接头竖向位置应相互错开，错开距离不宜小于1.0m。H型钢插入时可涂刷适量减摩剂。

（6）清洗管路、喷头及桩机移位

将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所用机具，然后移位再进行下一根桩的施工。

（7）水泥土配合比

根据三轴水泥土搅拌桩的施工特点，水泥土配比的技术要求如下：

①、水泥掺入比的设计，必须确保水泥土强度，降低土体置换率，减轻施工时环境的扰动影响。

②、根据设计要求并结合工程实际情况确定其基本配合比为：水泥采用标号42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量不小于被搅拌土重的15%；因三轴搅拌机设备重达200t，故本次施工计划在现有地面进行施工，由此会产生3.0—4.5m空桩，空桩段因工艺需要也需掺入水泥，本设计水泥掺量为7.5%，水灰比0.5，水泥外掺2%木质硫酸钙（水泥重量比）。浆液配比应通过现场试配确定。

③、根据地质勘查报告，加固深度土体的平均容重为1900Kg/m3，即每立方米桩掺入的水泥量为不小285kg。

④、搅拌桩水泥土28天龄期无侧限抗压强度不小于0.8MPa。

⑤、制备水泥浆液及浆液注入：

在施工现场布置自动搅拌站及水泥桶，在开机前按要求进行水泥浆液的搅制。将配制好的水泥浆送入贮浆桶内备用。

水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24小时。注浆时通过2台注浆泵2条管路同Y型接头从H口混合注入在开机前应进行浆液的搅制，采用流量泵控制输浆速度，注浆泵出口压力应保持在0.5～0.6Mpa，输浆速度应保持常量，注浆流量：150-250L/min/每台。

3、结束语

通过本工程实例应用分析，在软土地质条件下的深基坑支护工程采用型钢水泥土复合搅拌桩，充分利用型钢的强度和刚度以及水泥土搅拌桩的止水性，具备良好的抵抗侧向水土压力及防治地下水渗透的效果。此项技术作为建筑业十项新技术中的推广内容，在实际工程应用中保证了基坑支护结构的稳定性、安全性，同时具备了节省工期与施工成本的效果，是一项适合现代建筑行业快速发展的高新技术，希望通过本文的应用实例分析，能为相关工作人员开展类似工作提供借鉴与帮助。

参考文献：

[1]住房和城乡建设部，建筑业10项新技术（2017版）

[2]冯科军，王兰，张振华.型钢水泥土复合搅拌桩施工工法[J].城市建设理论研究（电子版），2011，14（26）：111-112

[3]周雅民.型钢水泥土复合搅拌桩支护结构施工[J].科学时代（上半月），2011，18（8）：53-54