咬合桩和水泥深层搅拌桩止水方案对比分析

李晓波

(中国能源建设集团山西省电力建设三公司，山西太原 030006)

目前，在深基坑支护中，普遍采用钢筋混凝土桩基做坑壁支护，外侧采用水泥深层搅拌桩做基坑止水帷幕的方案。在太原市平阳景苑90万m2商业、住宅综合体项目的施工中，也主要采用了此种深基坑支护方案，具体为内侧单排钢筋混凝土支护桩，外侧为三轴深层水泥搅拌桩止水帷幕(以下简称方案一)，见图1。但在基坑西侧相邻天主教堂的150 m范围内，因相距天主教堂太近，施工水泥深层搅拌桩的机械(三轴深层搅拌机)无法作业，经设计院、业主、施工单位共同研究，决定采用内侧单排钢筋混凝土支护桩，外侧采用钢筋混凝土咬合桩止水帷幕(以下简称方案二)，见图2。

由方案一变为方案二后，基坑外侧的止水帷幕由成本低的单排水泥深层搅拌桩换成了成本高的钢筋混凝土咬合桩，总体造价上略有提高;但在平面上满足了基坑上方作业面宽度不足的要求，也不用考虑教堂拆除重建，取得了较好的社会效益。

下面将两种方案从技术、造价和社会影响等方面做一下具体分析和总结，希望对以后类似问题的方案设计有参考价值。

1 两种方案工法比较

方案一外侧止水帷幕采用三轴水泥深搅桩(SMW工法)形成地下连续墙，内侧设单排钢混凝土支护桩。

SMW工法是以三轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。

SMW工法施工顺序如下:1)导沟开挖:确定是否有障碍物及做泥水沟;2)置放导轨;3)设定施工标志;4)SMW钻拌:钻掘及搅拌，重复搅拌，提升时搅拌;5)施工完成SMW。

SMW工法的主要特点:

1)施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。2)钻杆具有螺旋推进翼与搅拌翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，从而使它可比传统的连续墙具有更可靠的止水性，其渗透系数K可达10－7cm/s。3)它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、φ100以上卵石及单轴抗压强度60 MPa以下的岩层应用。4)可成墙厚度550 mm～1 300 mm，常用厚度600 mm;成墙最大深度目前为65 m，视地质条件尚可施工至更深。5)所需工期较其他工法为短，在一般地质条件下，每一台班可成墙70 m2～80 m2。6)废土外运量少。

图1 方案一平面图

图2 方案二平面图

方案二外侧止水帷幕采用钢筋混凝土与素混凝土咬合桩形成地下连续墙，内侧设单排钢混凝土支护桩。

咬合桩孔深29 m，桩直径1 m，咬合厚度20 cm。A型桩为C20素混凝土(缓凝，初凝时间18 h)，B型桩为钢筋混凝土。咬合桩采用1 100 mm×12 mm长护筒下设导向防坍塌孔，A型桩采用反循环钻机成孔，B型桩采用旋挖钻机成孔，泥浆护壁，置换法清孔，导管法灌注水下混凝土。

工艺流程:先施工两根A型素混凝土桩，后施工两根A型素混凝土桩之间的钢筋混凝土B型桩，B型桩施工前咬合切割A型桩，如此反复循环，依次推进。其单根桩的施工与普通灌注桩施工一致，工序为:孔位放样、护筒埋设、钻机就位、成孔、泥浆护壁、清孔、钢筋笼下设、导管下设、混凝土浇筑、起拔护筒等。

咬合桩施工特点:

1)A型桩与B型桩的施工必须适时地连续作业，间隔时间过长会在二序桩之间形成冷缝，起不到帷幕止水作用。

2)A型桩与B型桩的间隔时间又不能太短，否则容易导致先施工A型桩混凝土在高频振动锤的作用下流淌，向四周扩散，增加B型桩施工难度。

3)一旦形成冷缝，必须采用高压旋喷进行处理。

4)对混凝土的凝结硬化时间要求严格，而且必须根据现场作业情况随时预调。

5)对A型桩长护筒的起拔时间、对B型桩长护筒的下设切割A型桩的时机要求苛刻。

6)避免了三轴深层搅拌成孔机械要求的较大的作业面，在特定的狭窄场地上完成了作业任务。

2 两种方案造价比较

均取10 m基坑支护为研究对象，分别计算各自包含的止水帷幕工程量及支护桩工程量，再根据各分项的综合单价乘以各分项工程量，得出两种方案沿10 m基坑支护的造价。具体如下:

第一种方案:10 m支护范围内含三轴深层水泥搅拌桩止水帷幕226.87 m3，含钢筋混凝土支护桩7.69根计150 m3，三轴深层水泥搅拌桩的市场单价为400元/m3，钢筋混凝土支护桩的市场单价为2 300元/m3。经计算本方案10 m支护内帷幕和支护桩的合价为435 748元。

第二种方案:10 m支护范围内含咬合桩止水帷幕245.31 m3，含钢筋混凝土支护桩6.25根计122.65 m3，咬合桩(素桩和钢筋混凝土桩)的综合市场单价为3 304元/m3，钢筋混凝土支护桩的市场单价为2 300元/m3。经计算本方案10 m支护内帷幕和支护桩的合价为1 092 599元。

可见两种方案10 m范围的价格差异为1 092 599－435 748=656 851元，第二种方案比第一种方案增加造价150.74%。最后此项目共150 m范围内基坑支护增加造价10 302 765元。

虽然方案替换后造成工程费用增加，但是考虑到方案替换妥善保护了古老的天主教堂，取得了较好的社会效益，仍然不失为一种特殊情况下的有效办法。