朱伟人 朱伟荣

摘要：为克服传统基坑支护施工主要缺陷，研发了水泥土桩内植入微型钢管桩的设计方法，总结实体工程施工实践形成水泥土-微型钢管复合桩基坑支护施工技术。工程实践分析表明：利用水泥土-微型钢管复合桩工艺、微型钢管桩预备钻孔与冲击压入或振动并用的施工工艺和微型钢管桩管内高压注浆施工工艺这三项技术，可在狭小的场地进行基坑支护施工，显著地缩短施工周期，减小基坑沉降深度；该施工工艺具有技术先进、有利环保和效益显著等突出优点，具有良好应用前景和示范意义。

关键词：微型钢管复合桩；水泥土桩；高压注浆；基坑支护；施工技术

进入21世纪，中国的经济建设高速发展，城市化进程越来越快，用于房屋建筑工程建设的土地资源越来越珍贵，在有限的可利用土地资源的情况下，人们对地下空间的利用越来越重视，在密集的建筑群中建造房屋建筑的深基坑工程，由于场地狭窄等条件限制，施工技术难度越来越大。传统的基坑支护施工工艺已不能满足狭窄场地的基坑支护施工。水泥土桩内植入微型钢管桩作为基坑支护的施工方法极大地促进了这一问题的解决。

水泥土桩内植入微型钢管桩基坑支护，支护主体主要由水泥浆、微型钢管组成。微型钢管桩上常设置冠梁或连梁，将桩连接，设置锚杆或预应力锚杆。该围护结构以薄层的水泥土墙结合钢管注浆等超前支护措施来解决土体的自立性、隔水性问题，以一定的插入深度解决坑底隆起、管涌和渗流等问题。它具有桩身承载力高、耐锤击、接桩牢、桩径小、体积小、重量轻、穿透能力强等特点，为形成的复合支护结构提供了良好的性能。

1工艺原理

该工艺的主要特点在于把微型钢管桩植入水泥土桩内。水泥土桩内的微型钢管桩是关键的受力构件，承担土压力。微型钢管桩作为超前支护，在联合体系中约束桩体周围土体的变形。当土体开挖时，作为护坡桩，它起到预裂和承受土压力的作用，从而具有良好的基坑支护作用。水泥土-微型钢管复合桩作为支护桩时，水泥土桩、微型钢管桩与周围土体三者共同承受受力荷载。当对微型钢管桩进行灌浆时，灌入地基中的水泥浆或混凝土会在桩周出现桩身摩阻力，让桩具有抗压和抗拉力，以备承载所需。支护结构上产生的应力是在水泥桩、微型钢管桩和土体这三部分一起承担。

水泥土桩内植入微型钢管桩这一施工有两个优点，其一是施工速度快，其二是在地基中的埋深不受地下障碍物的限制。但是一旦微型钢管桩的埋深过大，工程量会增加，反之埋深不足，工程会失败。所以，微型钢管桩的锚固深度必须合理，以桩锚固段传递到滑面下地层的侧向压应力小于地层的容许测向抗压强度为最佳。在实际工程中，因为微型钢管桩桩径介于70-300mm，直径小，所以在基坑设计时常设置多道钢管桩。在本文所依托的实际工程中。水泥土桩内植入的微型钢管桩是前后两排的，其结构形式与排桩有相似之处，加固机理也相同。桩位平面布置图和微型钢管桩详图见图1。

图1水泥土桩内植入微型钢管桩详图

2施工工艺

图2所示为水泥土桩内植入微型钢管桩基坑支护施工工艺流程。施工过程质量控制执行相关的工程技术规范。相关施工关键技术及其操作要点详述如下：

图2施工工艺流程图

2.1施工准备

开工前安排好相关的机械、人员，组织施工管理人员熟悉基坑支护设计图纸、微型钢管桩施工方案，做好书面安全、技术交底。清理平整场地，作业范围内的建筑垃圾、石块、老基础予以清除。同时准备施工用钢管、砂、石、水泥、电焊条等材料，所有材料进场必须复验，合格后报监理审批，经过监理批准的材料才能使用。

2.2水泥搅拌桩施工

2.2.1放样与就位：施工时根据设计桩位，用全站仪在基础断面内每10m放样每排的中间桩和坡脚桩，作为其它桩的定位控制桩；再用吊车悬吊深层搅拌桩到达指定桩位。当地面起伏不平时，应使起吊设备保持水平。

2.2.2预搅下沉：施工过程中采用经纬仪或全站仪检查机械垂直度及偏差，及时修正。待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动电动机，将起重机钢丝绳放松，使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉。

2.2.3制备水泥浆：等深层搅拌机下沉到特定深度后，即开始按确定的配合比拌制水泥浆，在压浆前把水泥浆倒入集料斗中。

2.2.4喷浆搅拌提升：深层搅拌机沉入到设计深度后，开启灰浆泵把水泥浆压入地基中，而且边喷浆、边旋转搅拌钻头。提升深层搅拌机时要严格按照设计确定的提升速度。

2.2.5重复搅拌下沉和提升：再次将搅拌机边旋转边沉入土中，到设计加固深度后再将搅拌机提升出地面为使软土和水泥浆搅拌均匀。

2.2.6清洗：把合适的清水注入集料斗中，开启灰浆泵，洗涤所有管路中残余的水泥浆，直至基本干净，并清洗干净粘附在搅拌头上的软土。

2.2.7移位：重复上述步骤，进行下一根桩的施工。搅拌桩搭接包含桩间搭接和接桩搭接。桩间搭接是构成整体支护的各个桩体在不同方向的径向连结；接桩搭接是施工中由于故障中断制桩，对桩体本身的连接。[3]接桩要求：上次制桩完毕到下次施工的最大间隔时间为：砂层8 小时，砂土层12 小时，粘土层24 小时。

2.3微型钢管桩施工

2.3.1标定桩位：在钻机钻孔前，首先定好桩位，使导向管的垂直度和装置的平整度可以得到保证，并且可以确保钢管桩的可靠度。桩位的偏差必须小于等于50mm。

2.3.2成孔：一般采用钻机成孔，微型钢管桩的直径要小于成孔尺寸，不需要采用悬浮泥浆做钻进护壁。本文工程使用的是外直径为 146mm，壁厚为 8mm，所以钻的孔径为 200mm，有利于下放钢管桩。

2.3.3放置钢管：钢管由桩的设计直径和壁厚决定，在钢管壁适量打孔可以保证注浆液向周围的土体扩散，同时可以让浆液和土体结合成一体。

2.3.4注浆：一般采用水灰比0.45的纯水泥浆作为注浆液，注浆压力一般为2-3MPa，通常采用 32.5R 普通硅酸盐水泥。注浆方式一般有两种：直接注浆和压力注浆。灌注水泥浆时，浆体从钢管底部的出浆孔和上部圆形溢浆孔溢出，在钢管与钻孔壁之间形成水泥浆固结体。

2.3.5冠梁施工：冠梁施工时必须凿除桩顶的浮浆等。钢筋混凝土冠梁板面层的钢筋点与钢管桩焊接在一起，然后浇筑混凝土，其混凝土一般采用强度等级为 C20。

3工程应用

某工程，建筑面积约3万m2，为5-6层的多层框架结构。在工程基础施工时，需要进行基坑支护保证基础施工的正常进行。基坑开挖支护深度约为6m。

为解决因为施工场地狭窄无法进行钻孔灌注桩施工的难题，上该实体工程采用水泥土桩内植入微型钢管桩新技术进行基坑支护施工。现场监测表明：工程竣工以来，基坑位移符合设计要求。

4结语

依据工程实践总结认为，水泥土桩内植入微型钢管桩基坑支护施工有在狭窄环境下作业的优点，相关施工工艺或工法具有以下特点：

4.1技术先进。相较于传统钻孔灌注桩基坑支护施工，该工法采用水泥土-微型钢管桩，发挥其小径高强的特点，可以在狭窄的施工环境下作业，解决了施工场地不足的问题。

4.2有利环保。微型钢管桩进行钻机成孔，不需要采用悬浮泥浆做钻进护壁。其速度快、费用低、成桩质量高，可以减少噪音产生的危害，有利于生态与环境保护。

4.3效益显著。可有效减少基坑过了沉降和不均匀沉降，施工周期短，工程沉降量小、稳定性好，而且对环境无污染，产生显著经济、社会效益。

该施工方法可有效解决施工场地不足的难题，可以在狭窄的条件下进行基坑支护施工，为形成的复合支护提供了良好的性能，同时该工法绿色环保无污染，经济效益和社会效益较高，具有较为广阔的工程应用前景。

参考文献

[1] 单颖涛.水泥土桩内设置微型钢管桩的支护型式试验研究[D].青岛:青岛理工大学,2010:25-27.

[2] 陈小军,黄万刚.搅拌桩联合插塑板复合加固软土地基施工工法[J].中国铁路,2009(4):32-33.

[3] 邱诗文.水泥土超前钢管桩、喷锚混凝土结合支护在深基坑中的应用[J].广东建材,2008(1):77-80.

[4] 郝花容.桩-锚复合支护结构施工技术在建筑深基坑工程中的应用[J].四川建材,2010,36(1):157-159.

[5] 徐沪.桩-锚复合支护技术在深基坑工程中的应用[J].中外建筑,2008(8):199-201.

基金项目：浙江省科技厅公益性技术应用研究计划项目（编号：2012C23039）。

作者简介：朱伟人，男，浙江仙居人，工程师，主要从事道路工程设计、施工与管理工作。