摘要：文章主要介绍了梅钢连铸工程主体（I）标段项目在建设期间深基坑维护的工程实例，该工程最深基坑平面布置为矩形，长约108.6m，宽约6.8m，开挖深度-11.0m。因此，设计采用2×Φ700mm，L=8m的深层水泥土搅拌桩支护和2×Φ700mm，L=3m的深层搅拌桩基底加固，共计1733根。文章具体讲述了深基坑维护用水泥搅拌桩的施工方法和质量控制措施，对江南地区类似工程的实践提供了较好的工程实例。
关键词：搅拌桩；深基坑维护；施工实例；围护结构
中图分类号：TU113 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）06-0069-04
1 工程概况
梅钢连铸工程位于南京梅山钢铁股份有限公司炼钢厂区内，为新建2台2机4流1650mm板坯连铸机工程，年产连铸板坯410万吨，其主要的地下结构工程为连铸机设备基础的施工。该基础设计标高为-11.5m～-6.4m，总钢筋砼量约为28500m³。该工程地质情况属于长江中下游冲击平原，上部杂填土层、素填土层较薄，平均厚度约为2～3m，基础底部基本位于粉质粘土层和淤泥质粘土层，由于是冲击平原，各层土质之间局部存在流沙层。因此，在深基础结构施工前，需进行围护结构的施工。
根据以往同类工程的施工经验及设计验算的结果，我单位采用水泥搅拌桩进行围护。搅拌桩形式采用2×Φ700mm，L=8m，加固范围为基坑底部以下3m，基本要求为坑底以下土体加固后无侧限抗压强度qu≥1.2MPa，并且不小于原状土强度。
2 编制依据
（1）宝钢工程技术集团有限公司所设计的施工图纸。
（2）中冶集团武汉勘察研究院有限公司提供的场地岩土工程勘察报告书。
（3）《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）。
（4）《软土地基深层搅拌桩加固技术规程》（YBJ 225-91）。
（5）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）。
（6）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）。
（7）我公司内部的企业质量验收标准及管理规程。
3 地址条件分析
3.1 主要土层描述情况
根据地勘报告显示，南京地区地质构造处于宁镇弧形褶皱西段，各类不同期次、不同性质、不同方向的褶皱、断裂较为发育。构成对本区区域性有影响的断裂主要有南京-湖熟断裂，即为宁镇弧形褶皱隆起带，西南侧为宁芜凹陷盆地，断裂褶皱被中新生界覆盖，地表不明显。本工程建造场地位于宁芜凹陷盆地北侧。
本工程原有地貌单元为南京地区高漫滩冲积平原，地处长江右岸Ⅰ级阶地。场地原为农田、村庄，分布有河塘和沟壑，后期建设将原有河塘淤泥清除后回填整平。所采用的坐标系统为1958年南京城市坐标系统，高程为吴淞高程系统，整个场地较为平坦，依孔口标高计算，标高变化在8.40～11.08m之间。
1.50～6.10未揭穿
3.2 地下水描述情况
施工场地内地下水类型为潜水，主要赋存于第四系全新统冲积（Q4al）层（地层代号③1、③3）中，大气降水、地表水渗入是其主要的补给来源。场地内①1、①2层土虽有一定的渗透性，但水量不大。粉砂层（地层代号③3）为潜水含水层，赋存水量较丰富。地下水水位埋深为0.54～4.03m，相当于绝对标高5.83～9.51m。
4 搅拌桩施工部署及施工方法
4.1 搅拌桩施工部署
本工程设备基础最深基坑为底部电缆隧道部分，平面布置为矩形，长约108.6m，宽约6.8m，开挖深度-11.0m。因此，设计采用2×Φ700mm，L=8m的深层水泥土搅拌桩支护和2×Φ700mm，L=3m的深层搅拌桩基底加固，共计1733根。单桩截面积0.702㎡，邻桩搭接200mm，水泥采用42.5号普通硅酸盐水泥，掺入量为15%，水灰比控制在0.45～0.5之间，每立方土体用水泥270kg，成桩采用4搅2喷工艺，喷浆搅拌时提升速度≤0.5m/min。该区域搅拌桩平面布置图如下图1所示：
4.2 主要施工机械
我单位在本次搅拌桩的施工过程中，主要采用单轴（SJB-3）深层搅拌桩机，该设备施工深度最高可达20m，钻头为多片桨叶式。施工过程中除了使用单轴（SJB-3）深层搅拌桩机以外，还配有灰浆搅拌机、灰浆泵、地秤等配套设施。具体施工机械设备如表2所示：
4.3 搅拌桩施工方法
4.3.1 水泥搅拌桩施工工艺。水泥搅拌桩加固地基施工工艺流程如图2所示：
图2 水泥搅拌桩加固地基施工工艺流程
4.3.2 水泥搅拌桩施工方法。
（1）现场取样及设备配比。施工前根据设计要求采集软弱层样本，由实验室进行配比试验，利用室内水泥土的配合比试验结果来现场成桩试验，确定搅拌桩的施工工艺和相关参数。
（2）桩位测量及放样。水泥搅拌桩的桩位测量及主轴线定位工作由测量人员用全站仪完成，然后施工人员按照设计的桩位坐标进行测量放线，并由测量人员配合用全站仪和50m钢盘尺定出每排桩位轴线和中心，用白灰和木桩加做标记。
（3）桩机就位及对中。施工图纸在设计时，就对全部桩位进行编号，施工顺序为先横向后纵向，逐桩施钻。桩机进场后需进行检查配套使用的钻机、空压机和喷浆系统，对水泥电子秤、深度标尺以及空压机压力表等进行标定，检查合格后方能使用。桩机在轨道上就位后，用水平尺检查钻机底座水平；用锤球校正钻架的垂直度，使其偏差在1.5%以内。最后根据桩位坐标移动钻机，使钻头对准桩心后开始施钻。施工时，桩心坐标由周边定位拉线确定。
（4）预搅及下钻。启动搅拌机后，钻进500mm后打开蝶形阀门，直喷压缩空气，防止钻进过程中堵塞喷浆口，同时借助压缩空气减少负载扭矩，以保证施钻顺利。要求钻进速度小于1.0m/min，钻机钻进过程中，需将软土在原位置切碎，才能够在搅拌时与水泥浆均匀结合。至设计标高后用深度标尺检查，合格后需在原位搅拌1～2min后再进行喷浆。
（5）提升、喷浆。钻机钻孔到达设计标高或硬土层后，启动灰浆泵开始喷浆，间歇一定时间再向相反方向旋转并提升钻机，提升要求速度小于0.8m/min。钻机依据正常工作时单位时间喷浆量，按照每延米喷入水泥量的要求确定搅拌机的提升速度，并经监理工程师确认。在钻头的提升和喷浆过程中，施工时应有专人负责成桩记录，以确保湿喷桩体强度和均匀性。记录中需详细体现每根桩位置、编号、喷浆深度、停灰面标高、钻进速度和提升速度及喷浆量。发现问题及时纠正或采取补救措施；水泥使用前，须抽样检查，在进灰口设置网筛，以防水泥硬块堵输灰管道；喷射水泥浆时不允许发生断浆现象；严格控制喷浆量和提升速度，以保证桩体内每一深度都得到充分拌和。过程要求每延米水泥用量与设计值误差不得大于±1kg；同时，施工中须检验钻架的垂直度和平台的平整度，确保成桩质量。
（6）复搅。重复搅拌下沉至设计加固深度后，搅拌机反向旋转，按喷浆要求的速度提升钻头，直至离地面0.5m处，持续搅拌约1min后停止搅拌，缓缓地将钻头提出地面。若机具下沉搅拌中遇有土阻力较大，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压或边输入浆液边搅拌钻进。
（7）桩头处理桩头处。钻机移走后，为促进桩体凝固提高强度，在桩处洒水养生。
4.4 其他注意事项
4.4.1 试桩。
（1）搅拌桩施工前需分区段进行工艺试桩，以掌握适用该区段的成桩经验及各种操作技术参数。每区段成桩工艺试验桩不宜小于5根，本次工程我单位共计试桩7根。
（2）工艺试桩前，我单位通知业主方、设计方和监理方参加，全程跟踪。试桩结束后，提交工艺试桩的完整报告，报业主方和监理工程师审查批准，批准通过后该报告作为该区段搅拌桩施工的原始依据。
（3）试桩过程中所获取的操作参数包括水泥掺量、钻机钻进与提升速度、钻进持力层时孔底电流值、搅拌的叶片旋转速度以及喷停浆时间等。
4.4.2 成桩。
（1）正式施工前，需事先对施工场地加以平整，清除施工现场障碍物。如现场地表土质过软，则应采取措施防止施工机械失稳，进而影响成桩后的垂直度。
（2）配制好的浆液必须过滤，集料池中的浆液也必须保持均匀状态，避免水泥浆分层离析。
（3）泵送浆液必须连续，如因故停浆，要立即通知前台操作工，以防止断桩。施工中实际使用的固化剂、外掺剂，要经过加固土室内试验的确认方能使用。
（4）深层搅拌机在入土切削和提升搅拌过程中，如果负载荷太大或电机工作电流超过额定时，应降低提升速度或补给清水，一旦发生卡钻或停钻现象，应立即切断电源，将搅拌机提起后，才能重启动电机。
（5）钻孔时应使用定位卡以确保桩位的准确度以及桩机的水平度、垂直度。各类管线接头必须接好扎牢。
（6）水泥浆搅拌时需防止产生离析，其配比要严格按照设计要求进行，对施工人员做好详细交底。为防止水离析，水泥使用前要进行过筛，加水后需在灰浆机中不断搅动，待压浆前方可将水泥浆倒入料斗中。
（7）成桩过程中，一旦发生停机或施工中断现象，需在搅拌机重新启动后，将深层搅拌叶下沉500mm后再继续成桩，以防止断桩。
（8）施工过程中应做到4次搅拌、2次喷浆（即“4搅2喷”）。搅拌过程中均需喷射水泥浆，边搅拌边喷浆。
4.5 质量控制措施
4.5.1 搅拌桩在施工过程中应随时进行检查并监测，主要施工技术参数如下：
4.5.2 若发生与设计不符的情况时，应对现场情况及时进行判定，并控制钻孔深度以及搅拌深度，向业主方、监理方和设计方进行汇报。
4.5.3 随机检查每延米桩长水泥喷入量，用量的误差不得大于1%。目的是使水泥浆与土体充分结合，保证成桩质量。施工作业中若发现喷浆量不足，必须实行整桩复打，复打的喷浆量不得小于设计用量。
4.5.4 监督作业人员是否按设计要求连续均匀地喷浆作业；严格控制喷浆标高和停浆标高，不得中断喷浆，严禁在未喷浆的情况下进行钻杆的提升作业。
4.5.5 检查水泥浆搅拌各种外加剂加入情况及搅拌质量是否符合设计要求。水泥进场后需自检、复检并经监理抽检合格后方可使用。同时为了保证湿喷桩水泥同一性，水泥调配原则上依据各水泥厂供货量定点分配到施工队钻机，严禁不同厂家产品混乱供料。
4.5.6 桩长控制：处理深度以打穿软土进入相对硬层500mm为原则，现场采用双控。即以地勘资料和图纸文件中的处理长度为基础，结合施工机械的电流变化，以确定是否打穿软土层，当电流变化达到60～70A，可以认为进入相对硬层。
4.5.7 检查钻杆的实际长度符合要求后，方可安装，机架上做好每延米的标记符号，每隔2m注明其数值。
4.5.8 垂直度采用井架双向进行悬挂线锤的控制方法，用撑杆进行调整；机器平台平整度用水平尺进行检查，及时用千斤顶和垫木调整。
4.5.9 拌浆液需检测水泥浆比重，及时调整、严格控制，并做好相应记录。严格过滤水泥浆，并随配随用。气温在10℃以下超过5h，气温在10℃以上超过3h的浆液作废浆处理。
4.5.10 施工参数检查频率及方法如表3所示：
4.5.11 要求技术人员对施工资料及时归档整理，保证施工过程的真实有效，并具有可追溯性。
参考文献
[1] 阚宏涛.水泥搅拌桩施工技术[J].建筑知识（学术刊），2012，（8）.
[2] 罗平，袁华.浅谈水泥搅拌桩施工[J].大科技，2012，（19）.
作者简介：盛闯（1980-），男，中冶天工上海十三冶建设有限公司中级工程师，研究方向：土木工程。
（责任编辑：秦逊玉）
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