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【摘 要】 深基坑支护设计方案中，采用水泥搅拌桩套打混凝土灌注桩之做法，近几年得到不断推广和应用。本文介绍宝山工人文化活动中心项目基坑支护工程，双轴水泥搅拌桩套打混凝土灌注桩的施工工艺和技术、质量控制要点，具有一定的借鉴和参考作用。
【关键词】 双轴水泥搅拌桩套打混凝土灌注桩 施工工艺 技术控制 质量控制
宝山工人文化中心项目深基坑西侧最外侧双轴外边离现有文化活动中心建筑基础紧有750mm。因此是否能施工和施工时对建筑物的挤压变形控制是重点及难点。在施工时使用水泥搅拌桩套打混凝凝土灌注桩的施工工艺，能有效控制基坑的变形和原建筑物的沉降，保证深基坑安全。该套打施工案例的成功实施，对项目过程中使用双轴水泥搅拌桩套打混凝土灌注桩深基坑围护施工，提供了一个比较好的实例。
一、工程概况及场地地质情况
宝山工人文化中心项目位于上海市宝山区吴淞街道牡丹江路209号，项目东至新长江大酒店,南至区科委,西至牡丹江路,北至思致公寓。总建筑面积12267㎡，地下建筑面积2277㎡，地上建筑面积9990㎡。 为一栋主楼七层，北侧二层，东侧四层的综合体建筑物，主楼高度为34.700m。现场航拍图见右图-01。
本工程基坑开挖深度为6.5m～7.2m，局部落深1.35～2.85m。基坑开挖边线距离用地红线6.18m～11.34m左右。南侧基坑开挖边线距离用地红线最近距离约14.65m。基坑西侧现存有1幢2～6层保留建筑，基础埋深3.5m。在前期改建过
程中，采用锚杆静压桩进行了加固。北侧基坑开挖边线距离用地红线约15.19m左右。
二、基坑围护设计
本基坑的基坑围护形式为：钻孔灌注围护排桩+双轴水泥搅拌桩止水帷幕+一道水平砼支撑+落深处H型钢支撑，坑中坑处采用双轴水泥土搅拌桩加固。围护灌注桩统计见下表-02。
围护灌注桩统计表
灌注桩编号 数 根型号 有效桩长 备注 GZ1 40根 00 Ф700@95m 13. GZ2 34根 000 Ф800@15m 19.西侧套打区域 GZ3 64根 000 Ф800@117m GZ4 44根 050 Ф850@15m 21.坑中坑套打区域 GZ5 53根 00 Ф700@99m 止水帷幕采用Ф700双轴水泥土搅拌桩708幅，并采用标准连续方式施工。坑内加固搅拌桩采用Ф700双轴水泥土搅拌桩共计1259幅，搅拌桩每幅搭接200mm。搅拌桩水泥采用P.O.42.5，水灰比为0.5～0.55，水泥掺量比13%。
钻孔灌注桩及止水帷幕间采用压密注浆共计197根。
双轴水泥搅拌桩内套打灌注桩围护平面图和节点图，见下图-03。
搅拌桩内套打灌注桩区域图搅拌桩内套打灌注桩节点图 三、双轴搅拌桩内套打混灌注桩施工工艺 （一）试桩实验
为保证施工顺利进行，双轴水泥搅拌桩内套打灌注桩建议间隔时间为7天。本项目将计划按照10套每排折返施工，直至该段双轴全部完成。施工前通知设计、监理、业主至现场，进行试桩试验，设计根据试桩试验的情况确定套打的间隔时间，同时现场根据试打桩试验情况及设计意见进行施工工艺调整。
双轴水泥土搅拌桩施工后第7天，进行了第1根钻孔灌注桩成孔，孔径800mm、孔深19.5m。采用正循环钻进成孔，利用原搅拌土孔内自然造浆护壁。成孔后随即进行首次检测，其后每3小时检测监测一次。具体检测数据见下表，检测结果显示，孔壁稳定性良好，见下表-04。
搅桩桩孔检测数据表
序 号 测孔时间 最大值 最小值 深 孔 渣 沉 2020/12/1 15 0mm 8:50 82mm 80519.8m 6cm 2020/12/2 15 5mm 11:50 81mm 80319.7m 8cm （二）施工工艺要求 1、双轴搅拌桩施工工艺
（1）本工程双轴搅拌桩施工拟配2台SJB-Ⅱ双轴搅拌机。施工前，应加深双轴水泥搅拌桩沟槽的开挖，在西侧最外排水泥双轴止水帷幕施工时，应减缓下沉和提升速度，均为正常速度的1/2，将双轴水泥搅拌桩施工时的挤土效应降至最低，从而保证文化活动中心建筑的地基结构安全。
（2）深层搅拌桩采用二喷三搅的施工工艺，以确保搅拌的均匀。
（3）采用“套接一孔搭接法”、“二喷三搅”施工。搅拌桩桩位偏差不超过50mm，桩身垂直度误差不超过1/150，桩径偏差不大于10mm，桩底标高偏差不超过±100mm。搅拌桩的搭接以及成形搅拌桩的垂直度补正是依靠搅拌桩单孔重复套钻来实现的，以确保搅拌桩的隔水帷幕作用。因此，双轴搅拌桩施工采用双孔全套复搅式施工，搅拌桩套打如下图-05。
搅拌桩套打图
（4）双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，满足以下要求：
一次喷浆搅拌提升：搅拌头下沉到设计深度后，开启压浆泵，待浆液到达喷浆口，按0.5m/min的提升速度边喷边提搅拌头至设计停浆面。
一次搅拌下沉：在第一次喷浆提升至设计停浆面标高时，关闭压浆泵，再次将搅拌头下沉到设计深度。
二次喷浆搅拌提升：二次将搅拌头下沉到设计深度后，再次一边喷浆一边搅拌提升搅拌头，直至设计停浆面。
重复搅拌下沉，搅拌提升：在第二次喷浆提升至设计停浆面标高时，关闭压浆泵，再次搅拌下沉提升，直到搅拌头提出地面，该次不喷浆。
在成桩过程中应对每拌水泥浆液取样，进行比重检测。搅拌桩施工注浆时间关系见下图-06。
1—钻掘搅拌 2—反复搅拌 3—钻杆上提 4—完成 （5）注浆量计算公式：
水泥用量=加固土体体积×土体比重×水泥掺量； 注浆量=水泥用量×（1+水灰比）/水泥浆液比重。
注：加固土体体积根据设计计算，土体比重通常取1.8×103Kg/m3。 水泥掺量为13%的支护双轴水泥搅拌桩水泥用量为1.8T/m³*13%=234kg/m³。 （6）施工冷缝处理要求
本工程因受环境影响，施工时间只能为早上7点至晚上8点，搅拌桩确定不能连续施工，必然形成冷缝，为确保内外排搅拌桩的连续性，则考虑在冷缝处外排增打1套搅拌桩进行补强。
相邻桩与桩搭接时间不应大于10h。如超过10h，则在二根桩间外侧进行补桩两根，补桩时必须放缓下沉及提升速度，以确保搭接。
如超过24h，则应在设计认可下采取局部补桩加强等措施，见下图-07。
双轴止水冷缝处理示意图 2、钻孔灌注桩施工工艺
（1）本工程钻孔灌注桩应在双轴搅拌桩施工7天后进行，钻孔灌注桩采用的GPS-10型工程钻机进行成孔施工，钻头采用三翼型，成孔方式采用正循环的工艺。
（2）施工前先进行试桩试验，并委托第三方进行成孔检测，探测成孔质量，由于本项目地层存在有②3-1层粘质粉土和第②3-2层砂质粉土。按照正常的灌注桩施工工艺进行试成孔，采取原土造浆进行护壁施工。根据试成孔检测质量，确定无塌孔，孔径在设计要求范围内，泥浆比重满足设计要求，则选用原土造浆，若存在塌孔，孔径超过设计要求偏差，则应采用膨润土进行造浆护壁，从而保证灌注桩施工成孔质量。同时在地表以下6～12m的范围，在钻孔灌注桩施工时，应放慢下钻速度，同时护壁采取高密度泥浆，从而保证灌注桩成孔质量。
（3）本工程采用正循环回转钻进方法，成孔时钻机定位应准确、水平、稳固，钻机回转盘中心与护筒中心的允许偏差应不大于20mm。钻机定位后，应用钢丝绳将护筒上口挂带在钻架底盘上。成孔过程中钻机塔架头部滑轮组、回转器与钻头应始终保持在同一铅垂线上，保证钻头在吊紧的状态下钻进。相邻两钻机不宜过近，以免互相干扰。
（4）钻孔桩施工顺序要求：在混凝土灌注桩完毕的邻桩旁成孔时，其安全距离不应小于4倍桩径，或最少间隔时间不应少于36小时。具体如下图-9所示，图中的数字为具体的施工顺序。
四、施工过程质量控制管理重点
由于基坑西侧和坑中坑围护形式采用水泥搅拌桩套打混凝土灌注桩的施工工艺，除了水泥搅拌桩和钻孔灌注桩的关键控制环节外，在施工过程中应严格控制它们之间的搭接时间，是本工程基坑施工的特点、难点与重点，直接决定基坑的成败。其质量控制有以下几点：
（1）双轴水泥搅拌桩质量控制要点 1）制浆质量的控制
按设计给定的水灰比（水和水泥按重量比严格控制）在制浆罐中进行拌制，备好的浆液还应不停地搅拌，使其均匀稳定，不得离析或停置时间过长，超过2h的浆液应降低标号使用；浆液倒入集料时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。
2）泵送浆液质量的控制
泵送浆液前，管路应保持潮湿，以利输浆。泵送浆液过程中，泵的压力必须足够和稳定，供浆必须连续，拌和必须均匀。如遇到浆液硬结堵管，必须立即拆卸输浆管道，清洗干净。
3）桩长的控制
钻杆标线控制法：施工之前应丈量钻杆长度,可用红色油漆在钻杆上划桩长的明显标志（桩长应不小于设计要求），以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度，确保设计桩长；
4）单桩水泥用量的控制
控制好水灰比，按单桩长和设计提供的每米水泥用量计算出单桩水泥用量，严格按设计给出的水灰比进行制浆，不得随意乱调水灰比；控制好输浆泵，泵必须有足够的压力和持久稳定的输浆能力，输浆量必须与桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度相匹配。
控制好桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度，确保单桩施工完毕后，为该桩所配制的水泥浆能全部用完，不得有剩余。 5）钻芯取样检测
基坑开挖前，应对桩身强度进行钻取桩芯检测，钻芯采用Ф110钻头，在开挖前或搅拌桩龄期达到28d后连续钻取全桩长范围内的桩芯，桩芯应呈硬塑状态并无明显的夹泥、夹砂断层。芯样应立即密封并及时进行强度试验。有效桩长范围内的桩身强度应符合设计要求。取样数量不少于总桩数的2%且不少于3根。每根桩取芯数量不少于5点，每点3件试块，取样点应取沿桩长不同深度处的三点。钻取桩芯得到的试块强度宜乘以1.2～1.3的系数。钻孔取芯完成后的空隙应及时注浆填充。
6）双轴水泥搅拌桩成桩允许偏差，见下表-10。
桩位定位 ≤50mm 桩底标高 m ±100m桩顶标高 +100mm，-50mm 差 桩位偏≤50mm 垂直度 ≤1/150 搭接桩施工间歇时间 ≤10h （2）混凝土灌注桩施工质量控制要点
1）根据钻进情况和地质剖面图掌握钻头所处地层以调整钻进速度。在坚硬地层中进尺应平衡、缓慢，防止断钻、掉钻，在松软地层中可适当加快钻进速度。
2）钻进过程中，控制孔内泥浆面标高，以保证足够水头压力。
3）导管下至离孔底50cm左右，即开始二次清孔，若孔底沉渣过厚，可将导管下至孔底并上下提放，提高清孔效果。二次清孔必须使泥浆指标达到要求，并经监理认可方可浇灌混凝土。
4）混凝土的各项指标必须达到规定的质量要求。混凝土初灌量必须保证，使导管埋入混凝土层2m左右（使用商品混凝土）。
5）灌注时，保持导管插入混凝土3～6m，最小不得小于2m，抽拔导管应缓慢进行，严禁急速提升，导致混凝土不密实。拆除导管前，必须用测绳测混凝土面深度，以决定拆除导管的节数，防止导管拔空。
6）混凝土灌注应连续进行，中途不得停止。若因某种原因，混凝土不能及时跟上，必须经常提动导管，防止堵管。
7）为保证桩顶混凝土质量，混凝土必须灌注到设计桩顶以上至少1m。 8）灌注桩成桩允许偏差，见下表-11。
护筒中心与桩位中心 ≤10mm 成桩中心偏差 ≤10mm 立柱桩成孔垂直度 ≤1/150 沉渣厚度 ≤100mm （3）工序搭接的时间控制
如果搭接时间过短，水泥搅拌桩养护时间不够，造成水泥搅拌桩强度过低，起不到应有的护壁作用。如果搭接时间过长，由于水泥搅拌桩强度过高，使钻孔
灌注桩成孔非常困难，施工速度就很慢。因本工程控制在7天以内进行套打施工，无论从成孔质量还是垂直度、充盈系数等检测数据都满足规范要求，达到预期的目的。
五、监测技术分析
基坑周边环境的安全性应作为监测重点之一，具体为： 1）周边环境的变形监测，应作为重点关注对象； 2）各测点的安装埋设及测点保护应作为工作重点之一。
经第三方基坑监测单位的数据分析，西侧建筑物沉降、围护体侧向水平位移（测斜）监测、围护体顶部水平位移监测和围护体顶部垂直位移监测数据均在报警值之内。
六、结语
目前项目正在施工主体结构中。根据基坑观测资料，各项指标皆满足要求。总体来说双轴水泥搅拌桩套打混凝土灌注桩的案例是成功的，可以为今后此类施工提供的参考和借鉴。
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