论高层建筑深基坑支护中排桩支护技术应用

张爱萍

[摘要]基坑开挖后,形成临空面,在基坑土体自身重量、地表荷载、地下水渗透作用下，可能产生破坏或过大变形，危及基础施工或周围建筑物的安全，因此，须对基坑侧壁采取一定的措施进行支护，排桩支护就是其中一种。本文以实际工程为例介绍了钻孔灌注桩排桩+水泥搅拌桩止水帷幕的施工技术。

[关键词]高层建筑；排桩支护；钻孔灌注桩排桩；水泥搅拌桩

一、排桩支护原理与分类

排桩是由连续的桩体（或地下连续墙体）或桩（墙）体与锚固结构共同组成的基坑支护结构，该支护结构适用性广泛在支护中能提供可靠的抗倾覆及抗滑移能力。锚固设施用来加固、锚固现场原位土体的细长杆件。通常采用岩土中钻孔，置入变形钢筋，并沿孔全长注浆的方法做成。

加固原理：基坑临空面形成后，由于边坡在自重应力下的内部材料抗剪强度不能维持自身稳定，侧壁土体有向临空面滑移的趋势，及沿某一圆弧破坏面破坏的趋势，打入排桩后，排桩作为挡土结构承受了来自侧向的主动土压力作用，从而阻止了侧壁土体向基坑方向的位移；而在排桩施加的锚固结构物进一步提供了张拉力，并由于锚杆的拉力，使潜在破坏面上的法向应力增大，因而摩擦力增大，阻止基坑侧壁沿某一潜在破坏面破坏。

排桩支护结构可分为：（1）柱列式排桩支护：当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡。（2）连续排桩支护：在软土中一般不能形成土拱，支挡结构应该连续排。密排的钻孔桩可互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩。（3）组合式排桩支护：在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式。

二、排桩支护技术应用

（一）工程概述

某工程为一类高层建筑，主楼为框架核心筒结构，裙房为框架结构。地下室一层，局部两层，地下室面积29834.4㎡,地上24层，地上建筑面积67162.3㎡，主楼1#楼建筑高度为34.45m，2#楼建筑高度为23.95m，3#楼建筑高度为92.75m。建筑结构型式为钢筋混凝土框架核心筒结构。其中二层地下室工程基坑开挖深度为10.45m，坑底土质为淤泥或圆砾、粘土，土方开挖量约为165000m3。根据基坑挖土深度、周边环境情况及相关规范规定，本基坑安全等级定为:一级。二层地下室范围采用钻孔灌注桩排桩+二道钢筋混凝土水平内支撑，止水帷幕采用600直径水泥搅拌桩，搭接200。

（二）钻孔灌注桩技术

1、技术要点

测量放线：按照桩位布置图进行测量定位，设置标高控制点和桩点控制网，对每一个桩位进行标识。

埋设护筒：钻机就位前，首先平整场地，铺好枕木并用水平尺校正，保证钻机平稳牢固，埋设护筒，挖好泥浆钩等。

钻孔：钻孔灌注桩以泥浆护壁成孔时，钻孔内泥浆面应始终保持高于地下水位以上，泥浆宜选用塑性指数高的粘土，必要时添加外加剂提高泥浆的性能。

清孔；当灌注桩孔深达到要求后，立即进行第一次清孔，在下放钢筋笼及导管安装完毕后，灌注砼之前应进行第二次清孔。

钢筋笼的制作放置：钢筋的绑扎、焊接必须按规范要求。钢筋笼的安装应吊直扶正，对准桩孔中心缓慢放下。

混凝土的浇筑：二次清孔后应在30分钟内浇筑砼，砼浇筑前应在导管内于泥浆面以上安装隔水塞，混凝土浇筑应连续进行，因故中断时间不得超过混凝土的初凝时间。混凝土实际灌注高度应保证凿除桩顶浮浆后达到设计标高的砼，能符合设计要求。

2、质量控制要点

钻孔桩正式施工前进行试成桩，主要了解实际地质情况与地质勘测报告是否相符，并检查所选用的设备机具、施工工艺以及技术要求是否适宜。对试桩进行孔径、垂直度、孔深、沉淤测定，然后在正式施工前将各项技术参数调整到最佳状态。

钻进过程中应尽量做到不停顿，如必须停顿时，应及时将钻头提离孔底（至少高于孔底3.0m），以免钻碴沉淀而埋钻。为避免缩颈，钻进时采用慢速钻进的方式，保证此段有牢固的泥浆护壁。钻进过程中如在孔口段发生坍孔，应将原埋护筒接长并往下打设超出坍孔段至少0.8m，再实施钻进。如坍孔发生在孔下部，应及时向钻孔内投入粘土进行回填，并用钻杆捣固密实，再实施钻进。钻孔过程中应尽量避免孔斜，如发现孔斜，应向孔斜段注入一定量的水泥砂浆（或混凝土），并高出孔斜段至少0.5m，待水泥砂浆（或混凝土）达到2.5MPa后再实施钻进。

水下砼灌注时要防止灌注失败，造成断桩，应在灌注过程中采取以下措施：水下砼灌注应配齐两套设备（一套备用），并要保持设备完好，灌注时应尽量缩短时间，不致因灌注时间过长首批砼已初凝，无法续灌而断桩。钻孔完成特别是钢筋笼吊装完成后，进行二次清孔，待二次清孔各种指标达到规范要求后，及时灌注水下砼,避免因下钢筋笼及下导管搁置时间过久,孔底沉淀厚度超标，造成灌注断桩。灌注过程中要始终保持导管位于钻孔中心，这样既可防止起拔导管时导管卡挂钢筋笼，钢筋笼碰撞孔壁致使护壁泥皮脱落造成坍孔。

（三）深层水泥搅拌桩围护及止水

本工程围护止水帷幕施工质量，是本工程基坑施工的特点、难点与重点，直接决定基坑的成败。

1、设计参数

采用深层水泥搅拌桩加固基坑四周土体，阻止四周地下水向基坑渗透，同时作为基坑的超前支护结构，增加边坡的稳定性。深层水泥搅拌桩施工设计：搅拌桩采用一排Φ600@400mm，用32.5R普通硅酸盐早强水泥，水灰比为0.50~0.55，水泥渗入量为45kg/m，泥粉10kg/m。

2、施工要点

施工前应确定搅拌机械的压浆泵的输出量、浆液经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间以及设备提升速度等参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比等方面参数和工艺要求。为保证桩端施工质量，当浆液到达喷浆口后应在桩底标高处停留不少于30秒以确保浆液完全到达桩端。

（1）定位

用塔架悬吊搅拌机到达指定桩位，对中。

（2）预搅下沉

待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制，工作电流不应大于额定值。

（3）制备水泥浆

待深层搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，压浆前将水泥浆倒入集料斗中。

（4）提升、喷浆、搅拌

待深层搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵水泥浆压入地基，且边喷浆边搅拌，同时按上述确定的提升速度提升深层搅拌机。

（5）重复上、下搅拌

为使土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计深度后再提升出地面。桩体要互相搭接150mm，以形成整体。

（6）清洗、移位

向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。移位后进行下一根桩的施工。桩机移位，特别在转向时要注意桩机的稳定。

3、高压旋喷桩

止水帷幕施工进行至西北侧转角时，由于土质较硬（标准贯入度达到40击），使得搅拌机故障频发（钻头掉落、钢丝绳断裂、钻头磨损极其严重等）；搅拌桩旁有高压电缆井，工法机无法正常施工；红线内有煤气管道，针对这些情况，在北侧外排深搅桩施工发生钻杆断裂并埋入桩体未能拔出的地方，于此部位采用12根800mm高压旋喷桩进行止水加固，达到了设计预期止水效果。在北侧深搅桩施工发现有电缆井正好坐落于深搅桩位置上，造成此部位深搅桩无法施工的，经过研究，将该区域深搅桩改为2排并内移20cm（施工参数与外排相同），支护桩内移30cm。并在该处外排増打Φ800@550高压旋喷桩（水泥掺量550kg/m3），以此保证施工进度及设计的止水效果。

参考文献

[1]王泽军.探究排桩支护技术在深基坑工程中的应用[J].建材与装饰,2014年8期.

[2]郑翔宇,李永文,方炳亮.旋喷桩和排桩支护技术在旧城区深基坑中的应用[J].建筑技术,2010年3期.