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摘要：本文以武汉积玉桥万达广场一期工程为例，就长江干堤边第四系长江冲洪积物地层明挖基坑施工中运用深层水泥土搅拌桩止水帷幕止水、挡淤技术进行了探讨，阐述了深层水泥搅拌桩的施工原理、施工工艺、施工质量控制标准及控制措施，为类似工程提供参考。
关键词：深基坑支护；深层搅拌桩；止水帷幕
深层水泥搅拌桩就是在地基深部，通过深层搅拌机械将软土和水泥固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理-化学作用，使软土凝结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥柱状加固桩体。深层搅拌桩由于其造价低、整体刚度好、无振动、无噪声等特点，目前作为止水帷幕在高层建筑深基坑支护中应用越来越多。但在复杂地层中这类桩作止水帷幕失败的例子很多，如何在长江边等地下水位高的地层条件进行应用，本文就此进行论述。
1 工程概况
1.1基坑概况
武汉积玉桥万达广场一期工程地下2层地上42层，±0.00标高相当于黄海高程26.90m，位于武汉市武昌区积玉桥。基坑长148m宽97m周长约500m，面积约13600m2，开挖深度为-11.85m，局部深度-16.7至-18.45m，土方量约17.5万方。
基坑围护体系：内侧单排Φ1200@1500钻孔灌注桩+一道钢筋砼内支撑，外侧深层水泥搅拌桩止水帷幕，被动土区采用Φ1000@800高压旋喷桩加固。
基坑深层水泥搅拌桩止水帷幕沿基坑周边支护桩外围布置。AB、AF、DE及EF段止水帷幕为单排Φ900@600三轴深层搅拌桩，桩顶标高为-3.9m；BCD段为双排Φ500@400单轴搅拌桩，内排桩顶标高为-2.4m，外排桩顶标高为-2.4m。深层搅拌桩有效桩长22m，进入基坑底部不小于4m。地下水控制型式为深井降水。
图1 基坑支护平面布置图
1.2工程地质条件
根据工程地质勘察报告，场区地层上部为填土层，其下为第四系长江冲洪积物阶地，根据钻探深度揭露，自上而下的地层划分为6层，各土层主要特征见下表。
土层名称 层底埋深（m） 层厚（m） 状态 压缩性
（1-1）杂填土 0.5～3.5 0.5～3.5 松散 高
（1-2）杂填土 1.9～5.0 0.7～4.0 软塑～松散 高
（2）粉质粘土夹粉土 9.8～21.7 6.5～19.6 可塑 高
（3-1）粉土夹粉砂 15～25.9 2.4～8.9 可塑～稍密 中～高
（3-2）粉质粘土夹粉土 21.3～28.5 2.3～9.5 可塑 中～高
（4-1）粉砂夹粉土 26.8～33.9 2.0～8.5 稍密～中密 中～高
（4-2）细砂 40～44.6 8.8～16.6 中密～密实 中～低
（5）砂砾石 41.6～46 0.3～3.0 中密 低
（6-1）粉砂岩泥岩互层（强风化） 43.7～49.5 1.3～4.9 强风化 低
（6-2）粉砂岩泥岩互层（中～微风化） 未揭穿 未揭穿 强风化 低
1.3水文地质条件
基坑离长江干堤近仅800米，有上层滞水及孔隙承压水两种地下水类型。
1）上层滞水主要赋存于（1-1）杂填土及（1-2）素填土层中，大气降水、地表水和生产、生活用水渗入是其主要的补给来源，勘察期间其稳定水位埋深为0.5～1.8m。
2）孔隙承压水主要赋存于（3-1）粉土夹粉砂、（4-1）粉细砂夹粉土、（4-2）细砂及（5）卵石类土中，与长江水具有水力联系，其上覆粘性土层及下伏基岩为相对隔水层。根据区域资料，承压水位丰水季节绝对高程为22m左右，承压水水头高度年变化幅度在3～5m之间。
2 深层搅拌桩施工方案
2.1施工组织
基坑围护体系总体施工顺序为：先施工基坑外侧深层水泥搅拌桩坑外止水帷幕，7天后开始沿已施工完毕的止水帷幕内侧施工基坑支护钻孔灌注桩，相应部位基坑支护桩施工完转至坑内被动土区高压旋喷桩加固。
深层水泥搅拌桩止水帷幕采用两喷两搅工艺、三轴搅拌桩采用套接一孔法施工，单轴搅拌桩采用跳打法施工。固化剂采用PSA32.5矿渣硅酸盐水泥，水泥掺量18%，水灰比为0.45～0.55。
2.2施工工艺流程
桩位放样→开挖沟槽→钻机就位→检验、调整钻机→正循环搅拌下沉至设计深度以下0.3m→打开注漿泵→反循环搅拌提钻并喷水泥浆至桩顶标高上0.5m→重复搅拌下沉至设计深度→重复喷浆搅拌提钻至桩顶标高以上0.5m→成桩结束→施工下一根桩。
2.3主要施工设备
序号 设备名称 规格型号 数量 功率
1 三轴搅拌钻机 JB-160 2台 160kw
2 单轴搅拌桩机 CFG28 1台 110kw
3 压浆泵 BW-200 3台 15kw
4 空压机 9m3 3台 45kw
5 灰浆机 UJ250 3台 3kw
2.4主要工艺要点
1）场地平整及测量放线
施工前先进行场地平整，根据桩位布置图和业主提供的坐标基准点，计算出基坑支护止水帷幕桩位中心坐标。根据测设的测量控制网利用全站仪确定止水帷幕桩位中心并进行复核，并在点位上打设Φ12钢筋，保证桩孔中心移位偏差小于20mm，并请业主及监理验收。
2）开挖沟槽
为保证桩机的安全移位和施工现场的整洁，桩基施工前用0.4m3小挖掘机沿止水帷幕桩位中心线方向挖掘一条工作沟槽，根据本工程搅拌桩直径，取槽宽约1.0m，深度约0.6～1.0m。场地遇地下障碍物时利用镐头机将其破除干净，产生过大空洞需回填压实后重新开挖。 3）设置导架
在垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格200×200长度2.5m。再在平行沟槽方向放置两根定位型钢，规格为300×300长约8～12m。转角处H型钢采取与围护结构中心线成45°插入，H型钢定位采用H型钢定位卡。
4）桩机就位与垂直度校正
桩机就位后进行对中调平、调整桩机的垂直度，保证桩位偏差在20mm以内，钻杆垂直度偏差控制在0.5%内。采用桩机上悬挂1kg铅锤及经纬仪双向控制钻杆垂直度。每次桩机移位必须进行桩位及钻杆垂直度检查。
5）水泥浆拌制
深层搅拌桩机预搅下沉同时，后台拌制水泥浆液，待压浆前将浆液放入集料斗中。选用PSA32.5矿渣硅酸盐水泥拌制浆液，水灰比严格控制在0.45～0.55范围，水泥总体掺量为18%。
6）搅拌下沉及喷浆
桩机切土拌和下沉至设计高程以下0.3m后，桩机在两次搅拌提升均喷射水泥浆液，第一次提升时喷浆60%，第二次提升时喷浆40%。主要施工参数见下表。
参数名称 参 数 参数名称 参 数
浆液比重 ≥1.53g/cm3 注浆压力 0.3～0.8Mpa
水灰比 0.45～0.55 注浆流量 25-35L/min
搅拌下沉速度 0.8～1.0m/min 注浆量 0.375m3/延米
喷浆提升速度 0.5～0.8m/min 空压机压力 0.55～0.7Mpa
钻机在搅拌下沉时及喷浆搅拌上升时转速应均匀，水泥浆液要求应在拌制2小时内使用完毕。喷浆时应连续均匀，钻杆提升完毕，设计水泥浆液全部注完。
3 工程质量控制措施
为了保证深层水泥搅拌桩止水帷幕工程质量，起到良好的止水、截水防止基坑壁侧向渗流作用，在止水帷幕施工时主要采取以下控制措施。
1）深层水泥搅拌桩先进行3组试桩施工，确定水泥浆液水灰比、桩机提升速度等参数，然后正式施工。
2）保证桩基几何尺寸。实测实量钻头直径和钻杆长度，保证水泥搅拌桩直径和桩长。桩底应超深30cm，桩顶灌浆应超高50cm，以保证桩底进入隔水层。
3）严格控制桩体垂直度。检查起吊设备的平整度和用经纬仪检查校直导向架及钻杆的垂直度，保证垂直度小于0.5%桩长。
4）保证桩间的有效搭接咬合。为提高水泥搅拌桩的隔水效果，三轴搅拌桩施工采用连续套打一孔工艺，保证桩间有效搭接≤200mm，三轴搅拌桩施工顺序如图。
单轴搅拌桩采用隔桩跳打工艺，施工顺序如下图。
桩位之间搭接咬合不当则很容易出现漏水，如下图。
5）严格控制搅拌桩下沉速度和搅拌提升速度，并保持匀速下沉（提升），保证输浆连续。
6）桩基施工必须连续作业，每天三班倒直到施工完毕，桩与桩的搭接时间不得大于12小时。相邻桩间施工间隔超过24小时，应采取补桩措施使止水帷幕保持连续。由于电压过低或其它原因造成停机，为防止断桩在搅拌机重新启动后，将深层搅拌钻头下沉到停浆点以下0.5m，待恢复供浆后再喷浆提升。
4 工程质量检验
1）施工前应检查水泥的质量、桩位、桩机垂直度及各种计量设备完好程度。水泥必须具有供应商提供的出厂合格证和质保书，并按批次取样检测合格后方能使用。
2）施工过程中逐桩检查桩位、桩长、桩顶高程、桩身垂直度、桩身水泥掺量、喷浆速度、水灰比、搅拌和喷浆起止时间、喷浆的均匀度、搭接桩施工间歇时间等。
3）施工结束后应检查桩体强度、桩体直径、防渗效果及地基承载力。
4）水泥土搅拌桩桩身强度应符合设计要求
水泥土搅拌桩的桩身强度应采用试块试验确定，试块试验方法：每根桩制作一组7.07×7.07×7.07cm规格試块，水泥土试块采用自然养护测定28天后无侧限抗压强度。测得的28天无侧限抗压强度应不小于1.0MPa。
5）水泥搅拌桩实测项目要求见下表。
项次 检查项目 单位 规定值或允许偏差 检查方法或频率
1 桩距 mm ±20mm 钢卷尺：每桩检查
2 桩径 mm 不小于设计 钢卷尺：每桩检查
3 桩身倾斜 % 0.5% 经纬仪：每桩检查
4 桩长 m 不小于设计 测量钻杆：每桩检查
5 每延米水泥用量 kg 不小于设计 查施工记录：每桩检查
5 深层水泥搅拌桩止水效果
基坑开挖过程坑内设置15口深水井能有效排除坑内地下水，基坑侧壁无大面积渗漏水现象，局部渗漏通过堵漏处理就能解决。通过基坑外侧设置的地下水位观测孔、管线沉降监测点、地面沉降监测和周边建筑物沉降监测点等的沉降观测记录，地下水位未出现较大的下降，基坑开挖结束至地下室施工完毕基坑回填6个月时间内基坑支护桩桩顶最大水平位移为8.4mm，周边管线、路面未出现沉降，周边建筑物未出现沉降、变形，避免了由于基坑开挖引起地下水下降，而出现周边管线、路面及建筑物的沉降变形等安全问题。
6结语
武汉积玉桥万达广场一期工程，临近长江地下水位高，采用深层水泥搅拌桩对施工区域进行加固，切断地下水渗流通道起到了止水、加固地基的作用，确保了降水效果，对今后类似工程地质条件施工提供了良好借鉴。
参考文献：
[1]姚兵.三轴水泥土搅拌桩在软弱地基处理的应用[J].铁道建筑，2010，（2），84-86.
[2]王美华；卜昌富.三轴搅拌桩加固施工技术在上海浦东国际机场地下联络道中的应用[J].建筑施工，2005，27（11）：8-9，16.
[3]杜开福、焦绍林.水泥搅拌止水帷幕桩不成桩原因及成功解决途径[J].重庆建筑，2013，（2）：1-4.
[4]李红标.水泥土桩墙支护止水帷幕在某工程中的应用[J].山西建筑.2010，36（1）：149-151.
[5]聂庆科.深基坑双排桩支护结构设计理论与运用[M].北京：中国建筑工业出版社.2008.
作者简介：
（1977-）男、工程师、湖北武汉人、2001年毕业于武汉理工大学房屋建筑工程专业，主要从事房建与市政工程基坑支护结构技术方面的研究与应用。
关键词：深基坑支护；深层搅拌桩；止水帷幕
深层水泥搅拌桩就是在地基深部，通过深层搅拌机械将软土和水泥固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理-化学作用，使软土凝结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥柱状加固桩体。深层搅拌桩由于其造价低、整体刚度好、无振动、无噪声等特点，目前作为止水帷幕在高层建筑深基坑支护中应用越来越多。但在复杂地层中这类桩作止水帷幕失败的例子很多，如何在长江边等地下水位高的地层条件进行应用，本文就此进行论述。
1 工程概况
1.1基坑概况
武汉积玉桥万达广场一期工程地下2层地上42层，±0.00标高相当于黄海高程26.90m，位于武汉市武昌区积玉桥。基坑长148m宽97m周长约500m，面积约13600m2，开挖深度为-11.85m，局部深度-16.7至-18.45m，土方量约17.5万方。
基坑围护体系：内侧单排Φ1200@1500钻孔灌注桩+一道钢筋砼内支撑，外侧深层水泥搅拌桩止水帷幕，被动土区采用Φ1000@800高压旋喷桩加固。
基坑深层水泥搅拌桩止水帷幕沿基坑周边支护桩外围布置。AB、AF、DE及EF段止水帷幕为单排Φ900@600三轴深层搅拌桩，桩顶标高为-3.9m；BCD段为双排Φ500@400单轴搅拌桩，内排桩顶标高为-2.4m，外排桩顶标高为-2.4m。深层搅拌桩有效桩长22m，进入基坑底部不小于4m。地下水控制型式为深井降水。
图1 基坑支护平面布置图
1.2工程地质条件
根据工程地质勘察报告，场区地层上部为填土层，其下为第四系长江冲洪积物阶地，根据钻探深度揭露，自上而下的地层划分为6层，各土层主要特征见下表。
土层名称 层底埋深（m） 层厚（m） 状态 压缩性
（1-1）杂填土 0.5～3.5 0.5～3.5 松散 高
（1-2）杂填土 1.9～5.0 0.7～4.0 软塑～松散 高
（2）粉质粘土夹粉土 9.8～21.7 6.5～19.6 可塑 高
（3-1）粉土夹粉砂 15～25.9 2.4～8.9 可塑～稍密 中～高
（3-2）粉质粘土夹粉土 21.3～28.5 2.3～9.5 可塑 中～高
（4-1）粉砂夹粉土 26.8～33.9 2.0～8.5 稍密～中密 中～高
（4-2）细砂 40～44.6 8.8～16.6 中密～密实 中～低
（5）砂砾石 41.6～46 0.3～3.0 中密 低
（6-1）粉砂岩泥岩互层（强风化） 43.7～49.5 1.3～4.9 强风化 低
（6-2）粉砂岩泥岩互层（中～微风化） 未揭穿 未揭穿 强风化 低
1.3水文地质条件
基坑离长江干堤近仅800米，有上层滞水及孔隙承压水两种地下水类型。
1）上层滞水主要赋存于（1-1）杂填土及（1-2）素填土层中，大气降水、地表水和生产、生活用水渗入是其主要的补给来源，勘察期间其稳定水位埋深为0.5～1.8m。
2）孔隙承压水主要赋存于（3-1）粉土夹粉砂、（4-1）粉细砂夹粉土、（4-2）细砂及（5）卵石类土中，与长江水具有水力联系，其上覆粘性土层及下伏基岩为相对隔水层。根据区域资料，承压水位丰水季节绝对高程为22m左右，承压水水头高度年变化幅度在3～5m之间。
2 深层搅拌桩施工方案
2.1施工组织
基坑围护体系总体施工顺序为：先施工基坑外侧深层水泥搅拌桩坑外止水帷幕，7天后开始沿已施工完毕的止水帷幕内侧施工基坑支护钻孔灌注桩，相应部位基坑支护桩施工完转至坑内被动土区高压旋喷桩加固。
深层水泥搅拌桩止水帷幕采用两喷两搅工艺、三轴搅拌桩采用套接一孔法施工，单轴搅拌桩采用跳打法施工。固化剂采用PSA32.5矿渣硅酸盐水泥，水泥掺量18%，水灰比为0.45～0.55。
2.2施工工艺流程
桩位放样→开挖沟槽→钻机就位→检验、调整钻机→正循环搅拌下沉至设计深度以下0.3m→打开注漿泵→反循环搅拌提钻并喷水泥浆至桩顶标高上0.5m→重复搅拌下沉至设计深度→重复喷浆搅拌提钻至桩顶标高以上0.5m→成桩结束→施工下一根桩。
2.3主要施工设备
序号 设备名称 规格型号 数量 功率
1 三轴搅拌钻机 JB-160 2台 160kw
2 单轴搅拌桩机 CFG28 1台 110kw
3 压浆泵 BW-200 3台 15kw
4 空压机 9m3 3台 45kw
5 灰浆机 UJ250 3台 3kw
2.4主要工艺要点
1）场地平整及测量放线
施工前先进行场地平整，根据桩位布置图和业主提供的坐标基准点，计算出基坑支护止水帷幕桩位中心坐标。根据测设的测量控制网利用全站仪确定止水帷幕桩位中心并进行复核，并在点位上打设Φ12钢筋，保证桩孔中心移位偏差小于20mm，并请业主及监理验收。
2）开挖沟槽
为保证桩机的安全移位和施工现场的整洁，桩基施工前用0.4m3小挖掘机沿止水帷幕桩位中心线方向挖掘一条工作沟槽，根据本工程搅拌桩直径，取槽宽约1.0m，深度约0.6～1.0m。场地遇地下障碍物时利用镐头机将其破除干净，产生过大空洞需回填压实后重新开挖。 3）设置导架
在垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格200×200长度2.5m。再在平行沟槽方向放置两根定位型钢，规格为300×300长约8～12m。转角处H型钢采取与围护结构中心线成45°插入，H型钢定位采用H型钢定位卡。
4）桩机就位与垂直度校正
桩机就位后进行对中调平、调整桩机的垂直度，保证桩位偏差在20mm以内，钻杆垂直度偏差控制在0.5%内。采用桩机上悬挂1kg铅锤及经纬仪双向控制钻杆垂直度。每次桩机移位必须进行桩位及钻杆垂直度检查。
5）水泥浆拌制
深层搅拌桩机预搅下沉同时，后台拌制水泥浆液，待压浆前将浆液放入集料斗中。选用PSA32.5矿渣硅酸盐水泥拌制浆液，水灰比严格控制在0.45～0.55范围，水泥总体掺量为18%。
6）搅拌下沉及喷浆
桩机切土拌和下沉至设计高程以下0.3m后，桩机在两次搅拌提升均喷射水泥浆液，第一次提升时喷浆60%，第二次提升时喷浆40%。主要施工参数见下表。
参数名称 参 数 参数名称 参 数
浆液比重 ≥1.53g/cm3 注浆压力 0.3～0.8Mpa
水灰比 0.45～0.55 注浆流量 25-35L/min
搅拌下沉速度 0.8～1.0m/min 注浆量 0.375m3/延米
喷浆提升速度 0.5～0.8m/min 空压机压力 0.55～0.7Mpa
钻机在搅拌下沉时及喷浆搅拌上升时转速应均匀，水泥浆液要求应在拌制2小时内使用完毕。喷浆时应连续均匀，钻杆提升完毕，设计水泥浆液全部注完。
3 工程质量控制措施
为了保证深层水泥搅拌桩止水帷幕工程质量，起到良好的止水、截水防止基坑壁侧向渗流作用，在止水帷幕施工时主要采取以下控制措施。
1）深层水泥搅拌桩先进行3组试桩施工，确定水泥浆液水灰比、桩机提升速度等参数，然后正式施工。
2）保证桩基几何尺寸。实测实量钻头直径和钻杆长度，保证水泥搅拌桩直径和桩长。桩底应超深30cm，桩顶灌浆应超高50cm，以保证桩底进入隔水层。
3）严格控制桩体垂直度。检查起吊设备的平整度和用经纬仪检查校直导向架及钻杆的垂直度，保证垂直度小于0.5%桩长。
4）保证桩间的有效搭接咬合。为提高水泥搅拌桩的隔水效果，三轴搅拌桩施工采用连续套打一孔工艺，保证桩间有效搭接≤200mm，三轴搅拌桩施工顺序如图。
单轴搅拌桩采用隔桩跳打工艺，施工顺序如下图。
桩位之间搭接咬合不当则很容易出现漏水，如下图。
5）严格控制搅拌桩下沉速度和搅拌提升速度，并保持匀速下沉（提升），保证输浆连续。
6）桩基施工必须连续作业，每天三班倒直到施工完毕，桩与桩的搭接时间不得大于12小时。相邻桩间施工间隔超过24小时，应采取补桩措施使止水帷幕保持连续。由于电压过低或其它原因造成停机，为防止断桩在搅拌机重新启动后，将深层搅拌钻头下沉到停浆点以下0.5m，待恢复供浆后再喷浆提升。
4 工程质量检验
1）施工前应检查水泥的质量、桩位、桩机垂直度及各种计量设备完好程度。水泥必须具有供应商提供的出厂合格证和质保书，并按批次取样检测合格后方能使用。
2）施工过程中逐桩检查桩位、桩长、桩顶高程、桩身垂直度、桩身水泥掺量、喷浆速度、水灰比、搅拌和喷浆起止时间、喷浆的均匀度、搭接桩施工间歇时间等。
3）施工结束后应检查桩体强度、桩体直径、防渗效果及地基承载力。
4）水泥土搅拌桩桩身强度应符合设计要求
水泥土搅拌桩的桩身强度应采用试块试验确定，试块试验方法：每根桩制作一组7.07×7.07×7.07cm规格試块，水泥土试块采用自然养护测定28天后无侧限抗压强度。测得的28天无侧限抗压强度应不小于1.0MPa。
5）水泥搅拌桩实测项目要求见下表。
项次 检查项目 单位 规定值或允许偏差 检查方法或频率
1 桩距 mm ±20mm 钢卷尺：每桩检查
2 桩径 mm 不小于设计 钢卷尺：每桩检查
3 桩身倾斜 % 0.5% 经纬仪：每桩检查
4 桩长 m 不小于设计 测量钻杆：每桩检查
5 每延米水泥用量 kg 不小于设计 查施工记录：每桩检查
5 深层水泥搅拌桩止水效果
基坑开挖过程坑内设置15口深水井能有效排除坑内地下水，基坑侧壁无大面积渗漏水现象，局部渗漏通过堵漏处理就能解决。通过基坑外侧设置的地下水位观测孔、管线沉降监测点、地面沉降监测和周边建筑物沉降监测点等的沉降观测记录，地下水位未出现较大的下降，基坑开挖结束至地下室施工完毕基坑回填6个月时间内基坑支护桩桩顶最大水平位移为8.4mm，周边管线、路面未出现沉降，周边建筑物未出现沉降、变形，避免了由于基坑开挖引起地下水下降，而出现周边管线、路面及建筑物的沉降变形等安全问题。
6结语
武汉积玉桥万达广场一期工程，临近长江地下水位高，采用深层水泥搅拌桩对施工区域进行加固，切断地下水渗流通道起到了止水、加固地基的作用，确保了降水效果，对今后类似工程地质条件施工提供了良好借鉴。
参考文献：
[1]姚兵.三轴水泥土搅拌桩在软弱地基处理的应用[J].铁道建筑，2010，（2），84-86.
[2]王美华；卜昌富.三轴搅拌桩加固施工技术在上海浦东国际机场地下联络道中的应用[J].建筑施工，2005，27（11）：8-9，16.
[3]杜开福、焦绍林.水泥搅拌止水帷幕桩不成桩原因及成功解决途径[J].重庆建筑，2013，（2）：1-4.
[4]李红标.水泥土桩墙支护止水帷幕在某工程中的应用[J].山西建筑.2010，36（1）：149-151.
[5]聂庆科.深基坑双排桩支护结构设计理论与运用[M].北京：中国建筑工业出版社.2008.
作者简介：
（1977-）男、工程师、湖北武汉人、2001年毕业于武汉理工大学房屋建筑工程专业，主要从事房建与市政工程基坑支护结构技术方面的研究与应用。