旋喷桩在城市复杂环境下深基坑边坡支护中的应用 李航 （深圳中铁二局工程有限公司，广东深圳５１８０３４） 摘要：深圳市布吉河排洪渠桥位于红桂路和桂园路交叉处，该路段交通拥挤，人流量大，同时在路两边有多 层农民自建房，且基坑开挖较深（约为８ｍ），施工难度大。文章结合工程实例，介绍了旋喷桩在深基坑边坡支 护中的应用，说明了基坑两侧施工的由旋喷桩组成的水泥土挡墙对基坑的稳定性、安全性起到了预期的作用。 关键词：深基坑；边坡支护；旋喷桩；荷载计算 中图分类号：ＴＵ７５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１ １）０３—００４６—０４ 一、工程概况 ３．７０～５．９０ｍ，标高１．５２～３．２３ｍ。填土较厚，地下水对 深圳市布吉河排洪渠桥位于红桂路和桂园路交叉 砼基础具有中等腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。 处，该路段交通拥挤，人流量大，同时在路两边有多 据地勘报告场地地层有人工填土层、第四系冲洪积 层农民自建房，且基坑开挖较深（约为８ｍ），施工 层、第四系残积层、燕山四期侵入花岗岩（详见地质 难度大。由于施工场地狭窄，无法对边坡进行放坡处 柱状图）。设计采用的旋喷桩以弱风化和微风化粗粒 理，也无法对基坑进行降水施工，大型机械无法进 花岗岩作桩端持力层。 入。为了施工安全，在桥台基坑两边和四个基坑角采 ： ：：糟 用水泥土旋喷桩进行档土止水。 … ： ：旋喷注浆地基桩地基，简称旋喷桩地基是利用钻 砷ｔ ）； ‘ｔ自嚣 麓罄 ２＾…・ｍ … ｌ Ｉ机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置 ２逝 … 精 § ‰器 …后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射 … ｉ ｝ § ’ Ｉ装置，向四周以高速水平喷入土体，借助流体的冲击 谨 鞔墨＊ ■ 瓣：瑁 量： ｉ嚣 力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时 麓 骚 ‰ － 钻杆一面以一定的速度（２０ｒ／ｍｉ１２）旋转，一面低速 （１５～３０ｃｍ／ｍｉｎ）徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅 图１工程地质柱状图 拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀， 具有一定强度（０．５～８．ＯＭＰａ）的圆柱体（称为旋喷 二、基坑支护方案的设计、计算过程 桩），从而使地基得到加固。 （一）桩类型、桩身截面和桩长的初步确定 排洪渠桥基坑施工场地地处第四系冲洪积阶地地貌 根据地质概况，本设计拟采用深层旋喷桩，直径为 区，经修筑宽约ｌ２ｍ、北东走向的排洪渠后，现地面为 ５５０ｍｍ，桩间距３５０ｍｍ，搭接长度为２００ｍｍ，旋喷桩整体 双向单车道市政道路，周边为多层民用建筑，且建筑物 宽度为４７５ｃｍ。桩深１５．９ｍ。具体见下图： 密集。拟建场地属二级场地，地基等级为二级，处于抗 震设防烈度７度区，地震分组为第一组，设计基本地震 加速度值为０．１Ｏｇ，土类型为中软，场地类别为ＩＩ级。 场地地下水类型为孔隙潜水和基岩风化裂隙水，前 者主要赋存于砂层中，后者赋存于弱风化基岩裂隙中， 含水量丰富，具有承压性。其他各土层均属弱透水层， 含水量贫乏，为相对隔水层。地下水接受大风降雨和 邻近地下水的补给，水位动态受降雨量的影响而季节 菁华楼 搿： 嚣 十 ｌ 目 ｕｃ一” 性变化。各孔终孔１～２天后测得地下水稳定水位埋深 ２、 月 ±ｌ 础 轴 …ｔ ＃ ＃ ＊拙… Ｍ ｔｆｔ ． 图２平面布置图 ４６ ｏ中闽高新技扣釜址２０１ １ ｏ１ 图３水泥土搅拌桩断面图 （二）荷载计算（朗金土压力） １．主动土压力计算。 计算公式： Ｅ＝ ２ｔｇ２ －詈卜ｚｃＨｔｇ（ ｓ ＋等 ＝ 一２ ＋等 其中： ＝ｔｇ２（４５。一 ——主动土压力系数（ｏ．５８９） 式中Ｙ——土重度（１９ｋＮ／ｍ ）； Ｈ——墙高（１５．９ｍ）； ——土内摩擦角（取１５。，范围为１４．３。～３０。 间） Ｃ——土的粘聚力（２０．９ｋＮ／ｍ ） 代入数据得Ｅａ＝９５０．５ １ＫＮ／ｍ ． ２ｃ ＝１．６９ｍ 形心位置： （１５．９－１．６９）／３＝４．７４ｍ ２．被动土压力计算。计算公式： ＝ ｔｇ （４５。＋ ＋２ｃＨｔｇ（４５。＋詈） ＝妄 Ｋｐ＋２ｃＨ￣ 其中：Ｋｐ＝ｔｇ （４５。＋ ）——被动土压力系数（１．６９８） １ｌ一 ＨＫＰ＋２ √ 图４主动土压力计算简图 图５被动土压力计算简图 式中：Ｙ——土重度（１９ｋＮ／ｍ ）； Ｈ——墙高（８．０５ｍ）； ——土内摩擦角（１５。）； Ｃ——土的粘聚力（２０．９ｋＮ／ｍ ）。 代入数据得 ＝１４８３．８ ｋＮ 形心位置：ｉＨ×雨ＹＨ ｘ／￣ ＋ ６ｃ＝３．Ｏ９ｍ （三）结构整体稳定验算 １．抗倾覆稳定。 水泥土挡墙抗倾覆稳定安全系数 按下式计算： ｌ ・－－－Ｊ －－ｋ 一、、 图６抗倾覆稳定计算简图 ： ！！！ Ｅｏｈ， 式中： Ｅ ——被动土压力合力； 主动土压力合力； ．ｉｚ ——被动土压力至挡墙底端的力臂（３．０９ｍ）； ——主动土压力至挡墙底端的力臂（４．７４ｍ）； Ｇ——墙身重量（１６６１．５５ ｋＮ）； Ｂ——墙身宽度（４．７５ｍ）； 代入数据： ＝１．８９４＞１．２，满足要求。 ２．抗水平滑动稳定。 水泥土挡墙抗水平滑动稳定性安全系数 按下式计 异： Ｅ ＋Ｇｘ 式中： ——墙体基底与土的摩擦系数。按粘性 土：取０．２５ 代入数据：Ｋｈ＝１．９９８＞１．３，满足要求。 ３．抗圆弧滑动稳定。 当墙底土质较差时，需进行此验算。 由地勘报告，场地的稳定性好，墙底为弱风化和微 风化的花岗岩层，因此可不作抗圆弧滑动稳定验算。 ４．抗隆起稳定验算。 当水泥土挡土墙嵌入土层的土质为软土时，需进行 此验算。 但所设计的旋喷桩嵌入层为弱风化和微风化的粗粒 花岗岩层，在这里可不作抗隆起稳定验算。 ５．抗管涌稳定验算。 号（抗管涌安全系数） 式中：ｆ——平均水力坡度，ｉ＝ ／Ｌ； ——挡墙两侧水头差； Ｌ——产生水头损失的最短渗透流线长度； ｆｃ——极限水力坡度（１０。）； ＝（Ｇｓ一１）／０＋ｅ） 土颗粒比重（１９ｋＮ／ｍ。）； ｅ一土的孔隙比（Ｏ．７～Ｏ．８９，取０．８）； 代入数据：ｇｅ＝５０＞３．０。 （四）挡墙结构强度核算 １．墙身正应力： ｍａ ｘ：ｙ，Ｚ＋ｇ±挈 Ｊｒ 式中： ——计算断面水泥土壁面的最大、最 ２ｏｌ １ ｏ１ ｏ中闽高新技术企业４７ ——土体与水泥土墙身的平均重度。取１９ｋＮ／ｍ３； 地坑形成水泥土圆柱体，达到加固地基和止水防渗的 作用。施工机械采用ＭＧＪ－一５０旋喷钻机进行施工，其工 ｚ——自墙顶算起的计算断面深度（１５．９ｍ）： Ｑ——挡墙顶部的地面超载（５ｋＮ／ｍ ）； Ｍ ——计算断面墙身力矩； 计算断面的惯性矩： Ｘ——由计算断面形心起算的最大水平距离。 ——艺流程见旋喷桩施工工艺流程图： 考虑到深层旋喷施工的不均匀性，因此应控制： （Ｔｒｍｘ Ｏ．５ｑ ＝５００ｋＰａ Ｏ＇ｎａｎ Ｏ．０７５ｑｕ＝７５ｋＰａ 式中： Ｐ——水ＰＥ土墙身抗压强度设Ｐ十值 （１ＭＰａ） ＝一２３５ｋｐａ ５００ｋｐａ， ｍ＇＝６２．９ｋｐａ ７５ｋｐａ ２．墙身剪应力ｆ： ｒ： ＜０．１５ ｇ， ，式中： ——验算截面以上的主动土压力（１３７ ｋＮ／ｍ）： 计算公式： １ ＝ ｙ ２ｔｇ２（４５。一詈）一２ｃＨｔｇ（４５￣－－￣）＋了２ｃ２ ｉ１， ２ 一２ √ ＋等 其中：Ｋａ：ｔｇ２（４５ 一 式中：——主动土磕力系数（０．５８９）； Ｙ——土重度（１９ｋＮ／ｍ。）； Ｈ＿墙高（１５．９－８．０５＝７．８５ｍ）； ——土内摩擦角（取１ ５。，范围为 １４．３。～３０。）： Ｃ——土的粘聚力（２０．９ｋＮ／ｍ ）。 代入数据得：Ｅａｉ＝ｌ３７ｋＮ／ｍ ——验算截面以上的墙身自重（８１５．１ｋＮ）； Ａ——墙体ｋＰａ，土的ｉｋＰａ￣断系数取０．４～Ｏ．５（取 ０．４５）。 ｆ：一４８．３７８ｋｐａ＜１５０ｋｐａ满足要求（以基坑底为验 算截面算）。 通过设计计算和现场的调查分析，排洪渠桥基坑支 护采用旋喷桩进行支护。 三、旋喷桩施工方法及工艺流程 在进行旋喷桩施工前，先布置施工场地内的电力 线、供水管线及道路，保证平整畅通，确保施工机械设 备顺利进出。正式施工前须选定典型地层，进行旋喷桩 工艺和成桩效果试验，成桩后３天开挖出桩体，成桩的 直径不得小于设计要求，否则改进施工工艺。由于基坑 支护范围内，地下普遍存在２～５ｍ的碎石层，旋喷桩施 工时先引孔再旋喷，以保证基坑支护的质量要求。 （一）工艺流程 在排洪渠桥基坑支护施工时，旋喷桩施工采用单重 管施工工艺成桩，主要工作原理是利用高压射流水， 对地层进行切割，将地层按设计要求切割成一定形状 的地坑，同时进行灌浆，边切割边灌浆，水泥浆液在 ４８ ｏ中阉高新技 ｋ ２０１ １ ０１ 图７旋喷桩施工工艺流程图 （二）施工方法 １．钻机就位：按照设计桩位平面图仔细复核放样 桩位与距离，经过复测无误后安放钻机。 ２．施工前，调试高压泵，使设备运转正常。高压 泵压力表必须灵敏有效。 ３．施工前对钻杆长度进行校验。并用红油漆在钻 塔旁标注深度线，保证桩体顶、底标高满足设计要求。 ４．钻机造孔时，调整钻机的垂直度，保证钻机的 垂直度误差小于０．５％，未及时喷注的孔口须有妥善的 保护措施，防止地面块石掉落而造成废孔。 ５．孔施工时有串浆现象，须跳孔施工。 ６．采用４２５号普通硅酸盐水泥作加固料，每批水泥 进场必须出具合格证明，并按每２ｏ０～３００ｔ一批次现场 抽样外检，合格后方能使用。水泥进场后，垫高水泥 台，覆盖防雨彩条布，防止水泥受潮结块。 ７．浆液水灰比范围１．０～１．２，施工前进行实验性 施工，以获得水灰比及注浆压力等施工参数。经实验 测定注浆压力不小于２０ＭＰａ。要求旋喷固接体的抗压强 度（２８ｄ）不小于３ＭＰａ，桩体有效直径不小于５０ａｍ。 ８．喷浆过程须连续均匀，若出现孔内故障，提钻 头出地表排除故障后，复喷接桩长度加深０．２５ｍ重复喷 射，防止出现断桩。 ９．因地下孔隙等原因造成返浆不正常、漏浆时，须 停止提升，原地静压注浆，直至返浆正常后才能提升。 １０．当冒浆量大于注浆量的２０％时，可采用可采取 提高喷射压力、缩小喷嘴直径、加快提升速度和旋转 速度等措施，当浆液不足而在于影响工程质量时，可 采取复喷技术． ＣＦＧ桩复合地基在高层建筑地基处理中的应用 冯晓洲李东东 （河南省水文地质工程地质勘察院工程勘察处，河南新乡４５３００２） 摘要：水泥粉煤灰碎石桩（Ｃｅｍｅｎｔ Ｆｌｙ—ａｓｈ Ｇｒａｖｅｌ Ｐｉｌｅ，简称ＣＦＧ桩）是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉 煤灰和少量水泥、加水拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩，也是近年来新开发的一种地基处理技术。文 章论述了ＣＦＧ桩复合地基在高层建筑地基处理中的应用状况。 关键词：ＣＦＧ桩；复合地基；高层建筑；地基处理 中图分类号：ＴＵ４７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１ １）０３—００４９—０２ 一、ＣＦＧ桩复合地基的设计与计算 粉土和松散填土等，桩距可取得较小；对单、双排布 ＣＦＧ桩复合地基的设计应依据岩土工程勘察报告， 桩的条形基础和面积不大的独立基础等，桩距可取得 建筑场地的环境条件，建筑物平面布置图，设计对地 较小，反之，满堂布桩的筏基、箱基以及多排布桩的 基承载力、变形的要求及有关现有的施工机械型号、 条基、设备基础等，桩距可适当放大；地下水位高、 性能和施工经验选定合适的桩端持力层，其桩径一般 地下水丰富的建筑场地，桩距也应适当放大。 在４００￣６００ｍｍ之间，桩距的选用要考虑承载力提高幅 （一）ＣＦＧ桩复合地基的设计 度要能满足设计要求，且施工方便，桩作用的发挥、 ＣＦＧ桩具有半刚性桩和刚性桩的特点，根据工程经 场地地质条件以及造价等因素，桩距选择一般控制在 验，ＣＦＧ桩复合地基设计应按以下原则进行设计。 ３～６倍桩径的要求；如对于剂密性好的土，如砂土、 １．满足建筑物荷载对复合地基承载力的要求。 １ １．实行技术人员随班作业制，及时发现和处理施 ０．１～１．５ｍｍ之间，小于设计的３０ｒａｍ变形值，沉降速率小 工中的质量隐患，认真如实填写施工报表，客观反映 于０．０２ｍｍ／ｄ：周围建筑物的实测局部倾斜值为０．１５‰ 施工实际情况。 （Ｌ／Ｈ，Ｌ为实测位移量，Ｈ为建筑物高，值为１０ｍ），小 （三）质量检测 于设计规定的２‰允许值；累积水平位移值为３￣６ｍｍ，小 检测时间在施工结束后２８ｄ进行，检测点数为总孔数 于设计值２０ｎ￣ｎ（０．００２５．ｈ，ｈ为基坑深，值为８ｍ）。 的１％，使用开挖检验外观以及钻孔取芯作成标准件进行物 理力学性能检验，要求２８ｄ固接体抗压强度不小于３ＭＰａ。 六、结语 经抽芯检测抗压强度最小值５．２Ｍｐａ，最大值７．１ ＭＰａ。 根据以上的观测数据，可以看出两侧基坑的沉降和 水平位移量、沉降速率等情况符合《建筑变形测量规 四、基坑开挖要求 程》及设计等相关要求，这充分说明，基坑两侧施工 由于基坑边坡采用水泥土挡墙支护形式，开挖采取 的由旋喷桩组成的水泥土挡墙对基坑的稳定性、安全 不放坡开挖方式。开挖时每一次开挖深度不大于１米。 性起到了预期的作用。ｏ 边开挖边检测，如检测中出现报警值，必须停止开 挖，对已开挖面进行加固处理。为保证水泥土挡墙的 参考文献 结构安全，水泥土挡墙顶部不得堆放大量的材料和渣 ［１ 江正荣．建筑施工计算手册［］Ｍ】．北京：中国建筑工业出 土，禁止大型机械设备在水泥土挡墙上作业。 版社。２００１． 五、边坡监测 ［２２】建筑边坡工程技术规范（ＧＢ５０３３０—２００２）［ｓ］． 在旋喷桩施工完后，从基坑开挖至桥梁全部施工 【３】建筑基坑支护技术￣（ｊＧｊ１２ｏ一９９）［ｓ］． 完，我们每８小时对基坑进行一次水平、沉降位移的 ［４］建筑变形测量规程（ＪＧＪ／Ｔ８—９７）［ｓ］． 观测，通过观测，两侧基坑周围地表的累积沉降量为 （责任编辑：陈倩） ２０１ １ ｏ１ ｏ中闯高新技术企业４９
