旋喷搅拌加劲桩在市政线型基坑工程中的应用

王磊

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092）

1 引言

旋喷搅拌加劲桩作为一种新型的支护形式，在我国东部省市已经有了丰富的应用经验，但是在呼和浩特市市政行业的应用尚属首次。本文针对该方法在呼和浩特砂性土层地质条件下的首次应用进行了分析，通过该方法的优缺点对比、验算分析、施工效果，为同类工程基坑设计方案设计提供依据。

2 工程概况

本地道工程是呼和浩特市南二环快速路的重要节点工程，地道结构设计的里程起点K14+035，终点为K15+450，总长1.415km，其中暗埋段长度共计560m。主体结构采用钢筋混凝土闭合框架结构，暗埋段箱体结构宽度29.8m，高度7.9m。根据地勘报告，本工程建设范围内的地层分布及工程性质如下：拟建场地在地面下16.40~25.80m 埋深范围内以冲洪积粉质黏土、粉细砂、砾砂为主，地基土基本容许承载力一般为100~260kPa，中等—低压缩性。

场地内地下水属潜水，稳定水位8.80~11.00m（勘察期间），绝对高程1045.73~1048.05m，因受周边工程基坑降水影响，该地下水位可能非真实水位，抗浮设防水位按1045.40m设计。拟建场地地下水类型为潜水，赋存于砂层中，其补给来

源主要为大气降水与地表径流，地下水位随气候、季节及环境影响而变化，年变幅在1.00~1.50m。

3 基坑支护方案比选

本工程基坑最大深度为10.7m，基坑设计等级为二级。基坑边缘距离建筑物最近距离约16m。

按照常规的排桩-支撑结构设计，则支挡结构采用Φ600mm 钻孔灌注桩，桩长18m，钻孔灌注桩水平间距1.2m。桩顶设置800mm×1000mm 冠梁，共设置3 道水平内支撑，第1 道为800mm×800mm 钢筋混凝土支撑，第2 道和第3 道支撑采用609mm×16mm 钢管内支撑，设置标高为-1.55m、-5.45m、-9.95m（相对标高）。排桩-支撑结构支护方案如图1 所示。

图1 排桩- 支撑结构支护方案

本工程是呼和浩特市的重点工程，本节点又是工程的重要节点，由于开挖作业面大，对现状道路交通影响严重，现场工期压力非常大。如果地道工程全线按照内支撑方案实施，基坑内部支撑密集，将会对后期主体施工产生一系类不利影响，由于作业空间局促，机械作业无法施展，还会带来较多的人工作业，工程投资也相应提高。为了解决上述矛盾，需要取消内部混凝土支撑和钢支撑。可以考虑的支护体系有：悬臂式排桩、双排桩、拉锚式排桩。

综上所述，本工程中的基坑深度较大且对基坑结构变形要求较高，现场工期及施工要求不适于使用支撑式排桩。因此，在周边建筑物及地下管线条件容许的情况下，优先考虑采用排桩-锚杆支护结构，可以有效解决内支撑影响内部施工作业空间的问题。

4 旋喷搅拌加劲桩方案的应用

常规的锚拉式排桩主要采用预应力锚杆，通过对锚杆施加一定的预应力，以减小基坑的水平变形。锚杆的布置位置和数量根据工程实际情况予以调整，以达到内力的均匀分布，保证基坑的合理性和安全性。最终形成一个稳定的坑内无障碍的环境，方便土方开挖外运，以及后期主体结构的顺利实施。

我国每年有数千吨的钢绞线因基坑支护工程或其他用途被埋在地下，不仅造成极大的材料浪费，同时影响了不可再生的地下资源的开发与利用[1]。为了避免杆体长期留置为后期地下空间的开发和利用带来不利影响，采用灌注桩结合可回收式加劲桩的围护型式，待地下结构完成后可回收加劲桩筋体，无地下障碍物，不影响远期建构筑物的施工。

基坑计算简图及计算结果如图2~图4 所示。基坑整体稳定性验算安全系数1.59，大于规范中要求的1.3。加劲桩的抗拉拔安全系数，也均满足不小于1.6 的要求。

现场的基坑监测内容主要包括：支护结构顶部最大位移、地面最大沉降、锚杆拉力。现场支护结构顶部最大位移及地面沉降控制情况良好，旋喷搅拌加劲桩具有良好的稳定性和安全性。

综上所述，旋喷搅拌加劲桩应用于本工程基坑支护中，可以有效解决内支撑形式影响施工作业面的问题，同时也解决了锚杆应用在粉土和细砂地层中，容易造成塌孔问题。

图2 支护方案计算简图

图3 水土压力计算结果简图

图4 内力变形结果计算简图

5 旋喷搅拌加劲桩应用经验总结

水泥土旋喷搅拌加劲桩基坑围护结构中加劲桩的主要施工过程如下：首先，是成孔作业，使用螺旋钻机在土体中按照设计要求的角度在土体中成孔，同时旋喷机向土体中喷射高压水泥浆，并不断搅拌使得土体与水泥浆充分搅拌混合，形成较大体积的水泥土锚固体。进行成孔及喷射搅拌高压水泥浆的同时，及时插入钢绞线加筋体。当桩体达到设计长度时，将螺栓钻杆退出，最终加筋锚固体实施完成。