双轴搅拌桩＋前撑式注浆钢管基坑支护
技术研究
摘要 ：大型地下室施工在复杂环境下及软土基地中选择合适的基坑支护技术，以确保施工安全、质量及合理施工成本。以上海某项目基坑工程为例， 采用了双轴搅拌桩＋前撑式注浆钢管基坑支护技术， 缩短施工工期、降低施工难度、提高施工效率、保证施工安全、节约工程成本。
关键词 ：双轴搅拌桩；前撑式注浆钢管 ；软土地质 ；基坑支护 引言
以上海曹路镇某地块安置房项目基坑工程为例， 在工程紧邻住宅等重要建筑物的及软土地基的复杂情况下，本工程一层地下室基坑工程施工中，为确保施工质量和周边建、构筑物施工安全，采用了双轴搅拌桩＋前撑式注浆钢管基坑支护技术，与常规双轴搅拌桩＋水平内支撑相比，具有缩短工期、提高效率、节约成本的作用。通过该工艺的施工，为相类似环境下基坑支护的应用与研究提供了一定的借鉴。
一、工程概况
（1）本工程地下室施工基坑大致呈平行四边形，基坑总开挖面积约 23856 m2 ，基坑外圈围护周长约 625m。本工程基坑的参数如表 1 所示。
表 1 基坑开挖汇总表
基坑分区 底板面标高/m 底板厚度/mm 底板垫层底普遍标高/m 普遍开挖深度/m 开挖面积/m2 土方量/m3 地下车库 -5.25 400 -5.95~-5.75 5.5~6.0 56 238172 137注：局部深坑(电梯井、集水井)的落深为 1.30~3.35 m。 （2）基坑环境：本工程基坑东侧：地库外墙边线距用地红线最近距离为 4.2m，红线外为规划用地，目前为空地；施工期间将在该侧红线外布置临时道路与材料加工堆场，与地库外墙边线最近分别为 4.8m 与 13.1m；基坑南侧：地库外墙边线距用地红线最近距离为 4.1m；基坑西侧：地库外墙边线距用地红线最近距离为 2.5m，红线外为（规划）金开南路，目前为空地；施工期间将在该侧红线外布置临时道路，距离用地红线最近约 4.1m；基坑北侧：地库外墙边线距用地红线最近距离为 5.4m，红线外为（规划）海鸣路，部分已建成，施工阶段用作临时道路，道路边线距地库外墙边线最近为 10.2m；该侧路面下有雨污水管线，距离地库外墙边线距离最小约 18.7m。
（3）地质简介：本次勘察所揭示拟建场地土层按其时代、成因、埋藏条件及物理力学性能等因素综合考虑地基土 可分为7大层及若干亚层。各层地基土的特征如表 2 所示。
表 2 基坑围护、降水设计参数表
图1、地基土分布状况图
（4）基坑工程安全等级为三级，环境保护等级：南侧保留民宅范围内为二级，其余均为三级。
二、 工程特点及方案选择 2.1 工程特点
与双轴搅拌桩＋水平支撑支护技术相比，双轴搅拌桩＋前撑式注浆钢管支护技术，具有以下特点：①土方开挖基本不受作业空间影响，可分块同时开挖，节约工期；②不用做水平支撑，节约了水平支撑和立柱等材料，免除了水平支撑施工和拆除，节约了成本和工期；③前撑式注浆钢管材料用量较水平支撑大幅减少，且地下结构施工完后部分材料可回收利用，节约施工成本。④大面积基坑施工可根据现场工况灵活 选择不同支撑形式，在保证安全情况下节约成本。
2.2 支护设计方案
基坑南侧采用前撑式注浆钢管＋水泥土搅拌桩基坑支护，东、西、北三侧采用水泥土搅拌桩重力挡墙支护， 坑内采用双轴水泥土搅拌桩墩式加固。基坑降水采用真空深井井点降水，降水深度确保地下水位位于开挖面以下 1.0 m。
2.3 支护设计参数
北 侧 基 坑 支 护 采 用 1 1 m 长 Φ 7 0 0 @ 9 0 0双轴搅拌桩＋Φ325 mm×8 mm 前撑式注浆钢管，采用 12 m 长 Φ850 mm @1 200 双轴搅拌桩作为
止水帷幕，水泥掺量为 13%，坑内采用 4 m 长 Φ700 mm 双轴搅拌桩作为坑内加固，压密注浆作为坑内加固与围护桩之间的补强。每孔每延米的注浆量，取水泥用量 120 kg。
前撑式注浆钢管杆体采用 Φ325 mm×8 mm钢管， 长 22 m，插入水平倾角 45°，间距 4.0 m，单管水泥用量 ≥5 t。注浆浆液采用 P · O 42.5 级普通硅酸盐水泥，水灰比 一般采用 0.55。前撑式注浆钢管支撑一端与搅拌桩内型钢有效结合，另一端插入基坑底部并进行注浆加固处理。支护剖面如图 1 所示。
图2 支护剖面图
三、 前撑式注浆钢管施工要点 3.1 前撑式注浆钢管施工流程
施工顺序：沟槽开挖→平整施工区域场地→定位放线→ 振入钢管 → 灌注水泥浆 → 补浆 → 钢管与型钢连接(浇筑压顶)→焊接止水钢板（开挖后）。
3.2 开挖沟槽、平整场地
由于现场场地标高高出压顶标高，整个施工区域需开挖一条50 cm左右的沟槽，以便成孔施工。并且需平整出 5 m 左右宽的施工区域。
3.3 定位放线
按照图纸要求采用钢尺确定孔位以木桩或钢钎做为标记和编号，与基坑内桩基重合处做适当调整。
3.4 钢管加工和安装
钢管按照图纸进行加工，焊缝需饱满平顺，采用专用设备将钢管振入设计标高，钢管振入前应清除孔内虚土。在钢管安装过程中，以震动锤的倾斜角作为校正，严格控制成孔的位置和角度偏差，成孔倾角误差范围不大于 1%。安装过程中务必做到准确、均速、平稳。在安设完后应及时注浆。
3.5 灌注水泥浆
注浆钢管在使用前应检查有无破裂和堵塞，接口处要牢固，防止注浆压力加大时开裂跑浆。采用分段＋约束式注浆工艺，分三次注浆，第一次注浆量为设计注浆量的 60%，第二、三次注浆量为设计注浆量的 20%，每次注浆时间间隔 1.5~2.5 h，注浆流量控制在 20~30 L/min，注浆最终完成的标准以单根桩水泥用量控制(≥6.0 t)。注浆时通过注浆泵加压，灌入孔底后，缓慢拔出注浆管，然后进行下根桩注浆，间隔 1.5~2 h 再次对前一根桩重复注浆一次，直至砂浆饱满。
3.6 检测要求
进行钢管注浆桩静载荷试验确定单桩承载力，静载荷试验要求：①静载荷试验桩的数量：不少于 3 根。②变形按总沉降量 40 mm 控制。③加载方向及加载量：沿注浆钢管桩轴向方向加载；Φ 325 mm×8 mm 钢管设计最大加载量按 照设计要求确定。④荷载分级要求：分 10 级加载，分级加载间隔时间为 1 h。
注浆钢管施工完成后，应进行承载性能检测，检测时间在注浆结束后不宜少于 28 d，钢管单桩承载力不应小于设计值。检测数量在同一条件下≥3 根，且不宜小于总桩数的 1%；当注浆钢管总数在 50 根以内时，不应少于两根。
四、结 语
本工程地下结构已施工完毕，按照设计和施工规范要求，在基坑开挖及地下室结构施工期间，对建筑沉降及水平位移、坑外地表土体位移、周边地下管线位移、桩顶的垂直与水平位移、围护墙体测斜、支撑轴力、坑内外地下水位等项目进行监测，监测数据显示各项指标数据均在规范允许范围内，保证了施工围护结构及周边建、构筑物施工安全。
以本基坑支护工程为例，和搅拌桩＋水平支撑支护相比，搅拌桩+前撑注浆钢管技术节约工期月为25%，降低支护造价约 30%，对于挖深6.5 m 以内的上海地区大面积基坑施工，本工艺采用基坑支护技术优势较为明显。如果基坑开挖深度超过 8.0 m，则注浆钢管需增加长度或数量将增加较多，施工成本和施工安全均收到较大影响。
参考文献
[1]张进联.灌注桩＋前撑式注浆钢管基坑支护技术研究[J].施工技术，2021 [2]陈学成.前撑注浆钢管支护体系在基坑工程中的应用[J].广东土木与建筑,2021.
[3]洪雷，王军，刘承灵.前撑式注浆钢管在基坑支护中的研究与应用[J].岩土工程与地基基础,2020.
