某城市轨道基坑支护工程中搅拌桩和微型钢管桩的应用

邓搏

（中铁十一局第六工程有限公司 湖北襄阳 441000）

0 引言

该工程基坑开挖深度为15.1～15.3m，为确保基坑的施工安全及工程的顺利进行，合理控制工程造价和保障施工进度，基坑支护结构采用“搅拌桩+微型钢管桩”的综合支护形式。其中，搅拌桩采用水泥土搅拌桩，它的作用是加固饱和软黏土地基，将水泥用作固化剂，在一定深度处，使用机械对软土和固化剂进行搅拌。微型钢管桩用于软土地基，可以有效降低深基坑破坏的概率，减少工程质量缺陷。

该工程处于城市中心，工程周边周围建筑较多，基坑放坡条件有限，为保障周围既有建筑物的结构的安全和施工时工程基坑的稳定，使用“搅拌桩+微型钢管桩”的综合支护形式能够很好的解决基坑边坡放坡坡度和基坑的安全性问题。

1 施工流程和工艺

1.1 水泥搅拌桩施工工艺流程

工艺流程为：施工场地整平、放线→桩基就位→制备水泥浆、确定水泥掺量→预搅沉桩→桩基到达设计深度、灌浆→机械搅拌→再次预沉桩、灌浆→搅拌提升→成桩。

1.2 水泥搅拌桩的主要工艺

1.2.1 平整场地与放线定位

施工前对场地内障碍物进行的清理，确保场地平整符合要求。根据设计图纸绘制桩位图，确定桩位坐标并放样，在桩位中心处订上木桩。由于搅拌间的桩芯距通常很小，有的邻桩之间为相互咬合，为确保桩位准确，避免漏桩，也可以引桩定位。

1.2.2 制备水泥浆、确定水泥掺量

水泥浆配置以单桩每米应掺水泥量、水灰比计算出用水量，施工时，现场水泥浆通过试桩时得出所有比重的平均值以泥浆比重仪进行控制。水灰比与泥浆比重换算公式：泥浆比重=（水质量+水泥质量）/（水体积+水泥体积）。

根据设计要求，水灰比按0.65控制，水泥浆比重为1.68，每米的设计水泥参量为16%～20%。在实际施工中需结合现场情况通过试桩对水泥参量进行验证，获得最佳水泥掺量。分别按每米16%、18%、20%的水泥掺入量进行试桩，表1为该工程的水泥掺量表。

表1 该工程的试桩水泥参量

该工程中，水掺量为16%、18%和20%的搅拌桩均能达到设计要求，最终按16%的水泥掺量进行施工。

1.2.3 搅拌与喷浆

第一步是预搅下沉。用胶管将桩机和储浆池的泵机连接起来，启动泵机，看到钻头有浆液流出时再开启钻杆，在导向架约束下搅拌、钻孔，在此过程中应保证送浆工作不间断；第二步是提拉钻杆。当钻头达到规定的深度时，暂停操作持续喷浆40s，再转变钻头的方向，开始以匀速提升钻头，到达桩顶时停止操作；第三步是二次下沉。采用同样的下沉方法使钻头钻至设计深度，再以同样的提升方法进行二次提升。

结束操作后，把桩机移至下一个桩位，桩基移位一定要确保准确定位，桩间的搭接长度符合规范要求，如图1所示。

图1 搅拌与喷浆施工流程

1.3 微型钢管桩的施工工艺流程

工艺流程：场地平整→制作钢花管、焊接→测量放线→孔钻定位（明确孔间距、孔深等）→钻孔机引孔→清理孔内杂物→安装注浆机、钢花管、注浆管→制作浆液→注浆→桩头连接→支设模板、浇筑护脚墙混凝土。

1.4 微型钢管桩的主要工艺

1.4.1 钢花管制作

工程中使用热轧无缝钢管，钢管直径、壁厚、长度、注浆眼的间距、孔眼的直径等都需要符合要求，呈螺旋状沿轴线分布在钢管侧壁，同一横截面不应存在两个及以上的孔眼，以此减少对钢花管结构的破坏。

1.4.2 钻机引孔及清孔

钻杆每2m接一次，钻孔要求为偏斜长度＜总长度的1%，桩底标高等于管底标高；钻孔结束后，对桩孔内部进行清理，悉数清理桩渣、泥浆等，孔底垃圾厚度小于50mm。

1.4.3 安装钢花管、注浆管及制浆

将制作好的钢花管引入桩孔，并在钢花管口上接PVC管，而后再稳定注浆机，将橡胶注浆管接入钢管口并密封稳定。浆液制作要按照规范要求选用合适的水泥，按照设计要求水灰比配置水泥浆液，搅拌均匀，随搅随用，要避免浆液凝固。

1.4.4 注浆、桩头连接

在注浆之前应该保证孔眼顺畅，再控制好注浆的压力大小，使浆液可以顺着孔眼渗入地基，压浆结束时使用浓浆封上孔眼，压力控制在0.8MPa左右为宜。在此过程中，要随时注意压力值的变化，一旦出现压力值快速上升或压浆管不停晃动，要立即停止注浆，打开回浆的阀门，防止注浆管破裂或浆液流出，注浆停止后，利用钢筋将桩头焊接连接。

2 施工质量控制

2.1 搅拌桩的施工质量控制

2.1.1 水灰比控制

搅拌桩施工前，要到现场收集土样进行配比测试，测定各个土样在不同龄期、不同外加剂、不同水泥量下的抗压强度，从而求出最佳的水灰比来满足施工要求。用测试所得的最佳水泥配比进行施工现场的成桩测试，从而取得满足要求的施工参数和工艺。

2.1.2 试桩检测

在正式施工前要先进行试桩，试验桩成型一周时，要利用开挖或钻孔取芯的方法对其质量进行检测，若不符合规范规定，需要及时施工整改，在达到规范规定要求后，才可以开展正式施工。

2.1.3 桩基检测

当搅拌桩龄期达到规定的龄期时，需要利用钻芯法检测桩的完整性，要求钻芯的个数大于等于总桩数的2%而且最低为5根，同时还应该取样做单轴抗压测试。

2.2 微型钢管桩的施工质量控制

2.2.1 成孔质量控制

为保证钻孔偏斜度＜总长度的1%，需要严格的控制钻孔垂直度，在具体的控制中，应当使用水平尺调整钻机的水平位置、与地面的垂直度。同时，为避免钻孔偏差可以在桩位插定位木桩让钻头对准木桩头，以此保证孔位的准度。同时，累积钻孔长度达到200米需要重新测量钻头。

2.2.2 水泥浆液配置质量控制

水泥浆的配置关乎成桩的质量。因此，必须严格按照比例配置浆液。为了确保搅拌均匀，搅拌时间至少要达到3min。同时，如果设备故障等因素导致搅拌时间大于30min，浆液不应使用，须及时处理，避免影响注浆质量及进度。

2.2.3 质量检查

在施工阶段，必须制定严格的检查制度，组织工作人员随时进行检查。包括，浆液质量、钻孔质量、钢花管质量、灌浆质量等。如钻孔质量、孔的垂直度、钻孔深度是否符合要求等。同时浆液质量检查时必须对水灰比、水泥用量等进行检查。同时，每注浆10根桩须检查一次水泥用量，在检查过程中一旦发现问题要及时修正。

3 安全防护

施工中需要做好防护工作，建立安全体系，明确各个在职工作人员的工作责任，对各项工作进行明确分工、责任到个人，在确保工作人员人身安全的前提下确保施工质量符合要求。在施工前要进行总结，对施工中的危险源控措施进行落实，并在施工现场进行应用。施工过程中要做好技术和安全交底，保证工作人员严格按照技术流程进行做业。如，在微型钢管桩注浆管在注浆过程中不能弯曲，注浆时要注意压力表、注浆管情况、钢管注浆后的实际情况。拔管为防止浆液溅射入眼要做好防护工作。

4 结束语

综上所述，本文根据现场施工经验结合工程实例论述了某城市轨道工程基坑支护中“搅拌桩+微型钢管桩”综合支护形式的施工工艺、技术重点和质量控制要点，希望为相关工程提供参考。