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关键词：基坑支护 三轴搅拌 止水帷幕
中图分类号：TU7文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
本工程为天和林溪雅园，位于天津市武清区下朱庄街。有10栋建筑，总建筑面积65890平方米；地上16层，地下1层；建筑高度44.71米；为剪力墙结构。
本工程1#、2#楼基坑开挖深度为4.65m，3#-5#楼为1.98m，6#-9#楼为3.48m，10#地下车库为4.3m。根据不同高度和周边的环境，采取不同的支护形式。
1#、2#楼北侧距离围墙只有4米，围墙北面3米，就是公路；2#楼东侧、车库东侧和9#楼东侧，距离市政管线只有3米，距离公路只有5米。其他部位，全为空地，可以自然放坡。
平面图
地基土主要为粘土或粉质粘土。
地下水埋深为0.5米，表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化。
二、基坑支护选择
本工程的基坑支护需要考虑的部位是1#楼北侧、2#楼东北侧、9#楼东侧、10楼东侧。
由于开挖深度没有到5米，不需要专家论证，施工单位就不重视基坑支护工作。我单位根据天津地区土质软，承载力低，对基坑支护非常重视，进行了重点探讨。
1、采用自然放坡，放坡系数为1:1.2，需要空间为7米，大于4米，不可行。
2、采用单排32b型钢间距300mm支护，采用悬臂支护变形很大，要采取型钢上部固定。固定的方法有三种：土钉拉锚、上部钢绳拉结、基坑内部支撑。
由于土质比较软，不能满足拉锚要求；由于附近是围墙和道路，上部钢绳拉没有固定点；由于基坑宽度有30米，内部支撑难度很大。综合考虑，不能采取此方法。
3、主要考虑采用现浇钢筋混凝土工字形灌注桩、钢板桩、内插型钢水泥土止水帷幕搅拌桩。
三、方案一：工字形现浇钢筋混凝土桩施工方案
3.1设计剖面图：
3.2采用特殊成槽机械施工，其工艺流程为：
（1）沿工字桩轴线先施工砼导墙。导墙的水平面作为施工作业的平台，以准确控制桩的平面位置、标高和垂直精度。
（2）在导墙水平面上划分出桩位。
（3）工字形桩成槽，泥浆循环护壁。
（4）达到要求后在孔内下放钢筋笼。
（5）在孔中下放一根灌注砼的导管，用灌灰机关注水下砼。
（6）待工字形桩水下混凝土达到设计强度后，桩间施工水泥土止水桩。
四、方案二：钢板桩施工方案
4.1钢板桩设计
4.2、钢板桩施工前准备
（1）钢板桩种类选择，采用36b工字钢；
（2）钢板桩的设置位置应便于基础施工，即在地下结构边缘之外，并留有支拆模板的工作面；
（3）钢板桩不直的平面位置，应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便充分利用标准钢板和便于设置支撑；
（4）打设钢板液压打压机，将工字钢压入；
（5）钢板桩长度选择为10m。
4.3、钢板桩的打入
（1）钢板桩打设方式采用“单独打入法”。从板桩墙一角开始，逐根打入，直至打桩工程结束；
（2）钢板桩打设工艺程序：
测量定位放线—桩基导架安装机就位—测桩机垂直和水平度—吊车板桩就位插桩—套上桩帽—轻轻加以锤击—桩打设至标高—桩机移位—重复施工程序至打桩结束—桩上部支撑安装；
（3）钢板桩打设技术要求
a)在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，以内感两台经纬仪在两个方向加以控制；
b）打设桩前，测量定位放线，桩按线插入就位；
c）为防止锁口中心线平面移位，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，防止板桩移位；
d）钢板桩墙的设计长度尽量按钢板桩标准码数的整倍数，最终合拢带来不必要的难度；
e）封闭式拉伸钢板桩缝搭接法打设板桩墙的封闭，铰接；
f）打桩时，开始打设的第一、二块钢板桩的打入位置和方向要确保精度，它可以起样板导向作用，一般每打入1m应测量一次。
4.4、钢板桩的拔除
在地下结构桩施工完成后，进行基坑回填土时，要拔除钢板桩，以便修整再重复使用。
4.5、钢板桩加固支撑设置
a）北侧钢板桩墙上部设置钢筋拉锚，逐根加设焊接；
b）东侧采用200mm厚砼板，内铺设两层钢筋网片。
五、方案三：内插型钢三轴水泥止水帷幕搅拌桩施工方案
5.1剖面设计
5.2原理及施工要求
三轴搅拌钻机以水泥为固化剂，通过三轴螺旋钻头对地基土进行原位上下、左右旋转翻滚式强制搅拌，其主要为切削土体，剪切力为主，在下沉搅拌、提升搅拌过程中喷浆，同时加入高压空气，使水泥土充分、均匀搅拌。搅拌水泥土未固化前，其比重约为1.5～1.6kg/cm3，其工艺对周围环境影响小，同时高压空气不断释放壓力，也在一定程度上减少了对周围土体侧向压力。
三轴水泥搅拌桩采用650三轴搅拌桩设备进行套接一孔法施工，采用两喷两搅的施工工艺，桩体范围内必须做到水泥搅拌均匀，桩体垂直偏差不得大于1/200。三轴水泥搅拌桩采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为20%，水灰比1.5，桩体28天无侧限抗压强度不小于1.0MPa。
桩体施工必须保持连续性，采用套接一孔法施工，形成水泥土搅拌墙，确保防渗可靠性。施工时如因故停浆，应在恢复压浆前将深层搅拌机提升或下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。
5.3施工流程
水泥土搅拌桩土利用ZKD650-3三轴搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，达到止水的效果。
三轴水泥搅拌桩，直径650间距1200，有效桩顶标高-1.800m，有效桩长12.0m，桩数为460组。组内咬合200mm。搅拌桩固化剂采用42.5普硅水泥，水泥掺入比不小于20%，水灰比1.5，要求全程两搅两喷。
其布置形式详见图5-1。
图5-1 三轴水泥搅拌桩套接一孔法施工布置图
水泥土搅拌桩施工流程详见图5-2。
图5-2 水泥土搅拌桩施工流程
六、方案比较
6.1方案技术比较
方案一设计安全可靠，基坑变形为20mm；方案二设计没有计算数据，且场地有限， 没有工程实例参考；方案三是SMW工法，基坑变形为50mm。
6.2施工难度比较方案一施工湿作业多，人工施工多，难度最大；方案二顶板需要浇筑混凝土，场地需要平整；方案三机械作业。
6.3方案进度比较
方案一要19天，混凝土强度需要时间；方案二要16天；方案三要15天；
6.4施工安全
方案一需要泥浆护臂，钢筋加工多，施工安全隐患多；方案二型钢施工多，打击难度大，噪声大；三轴搅拌机施工，型钢插入水泥土内，施工方便。
6.5方案经济比较
方案一需要155万元，方案二需要131万元，方案三需要91万元，
序号 比较项目 方案一 方案二 方案三 备注
1 技术比较 变形20mm 无数据 变形50mm 方案一、三可行
2 施工难度比较 湿作业多 需要浇筑混凝土 机械作业 方案二、三可行
3 进度比较 19天 16天 15天 方案二、三可行
4 施工安全比较 安全隐患多 噪音大 施工方便 方案三可行
5 经济比较 155万元 131万元 91万元 方案三经济
综合 选择方案三
七、现场施工确定及效果
通过综合比较，最后选择方案三，基坑变形在控制范围内，工程顺利进行，取得了很好的社会效果和经济效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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中图分类号：TU7文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
本工程为天和林溪雅园，位于天津市武清区下朱庄街。有10栋建筑，总建筑面积65890平方米；地上16层，地下1层；建筑高度44.71米；为剪力墙结构。
本工程1#、2#楼基坑开挖深度为4.65m，3#-5#楼为1.98m，6#-9#楼为3.48m，10#地下车库为4.3m。根据不同高度和周边的环境，采取不同的支护形式。
1#、2#楼北侧距离围墙只有4米，围墙北面3米，就是公路；2#楼东侧、车库东侧和9#楼东侧，距离市政管线只有3米，距离公路只有5米。其他部位，全为空地，可以自然放坡。
平面图
地基土主要为粘土或粉质粘土。
地下水埋深为0.5米，表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化。
二、基坑支护选择
本工程的基坑支护需要考虑的部位是1#楼北侧、2#楼东北侧、9#楼东侧、10楼东侧。
由于开挖深度没有到5米，不需要专家论证，施工单位就不重视基坑支护工作。我单位根据天津地区土质软，承载力低，对基坑支护非常重视，进行了重点探讨。
1、采用自然放坡，放坡系数为1:1.2，需要空间为7米，大于4米，不可行。
2、采用单排32b型钢间距300mm支护，采用悬臂支护变形很大，要采取型钢上部固定。固定的方法有三种：土钉拉锚、上部钢绳拉结、基坑内部支撑。
由于土质比较软，不能满足拉锚要求；由于附近是围墙和道路，上部钢绳拉没有固定点；由于基坑宽度有30米，内部支撑难度很大。综合考虑，不能采取此方法。
3、主要考虑采用现浇钢筋混凝土工字形灌注桩、钢板桩、内插型钢水泥土止水帷幕搅拌桩。
三、方案一：工字形现浇钢筋混凝土桩施工方案
3.1设计剖面图：
3.2采用特殊成槽机械施工，其工艺流程为：
（1）沿工字桩轴线先施工砼导墙。导墙的水平面作为施工作业的平台，以准确控制桩的平面位置、标高和垂直精度。
（2）在导墙水平面上划分出桩位。
（3）工字形桩成槽，泥浆循环护壁。
（4）达到要求后在孔内下放钢筋笼。
（5）在孔中下放一根灌注砼的导管，用灌灰机关注水下砼。
（6）待工字形桩水下混凝土达到设计强度后，桩间施工水泥土止水桩。
四、方案二：钢板桩施工方案
4.1钢板桩设计
4.2、钢板桩施工前准备
（1）钢板桩种类选择，采用36b工字钢；
（2）钢板桩的设置位置应便于基础施工，即在地下结构边缘之外，并留有支拆模板的工作面；
（3）钢板桩不直的平面位置，应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便充分利用标准钢板和便于设置支撑；
（4）打设钢板液压打压机，将工字钢压入；
（5）钢板桩长度选择为10m。
4.3、钢板桩的打入
（1）钢板桩打设方式采用“单独打入法”。从板桩墙一角开始，逐根打入，直至打桩工程结束；
（2）钢板桩打设工艺程序：
测量定位放线—桩基导架安装机就位—测桩机垂直和水平度—吊车板桩就位插桩—套上桩帽—轻轻加以锤击—桩打设至标高—桩机移位—重复施工程序至打桩结束—桩上部支撑安装；
（3）钢板桩打设技术要求
a)在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，以内感两台经纬仪在两个方向加以控制；
b）打设桩前，测量定位放线，桩按线插入就位；
c）为防止锁口中心线平面移位，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，防止板桩移位；
d）钢板桩墙的设计长度尽量按钢板桩标准码数的整倍数，最终合拢带来不必要的难度；
e）封闭式拉伸钢板桩缝搭接法打设板桩墙的封闭，铰接；
f）打桩时，开始打设的第一、二块钢板桩的打入位置和方向要确保精度，它可以起样板导向作用，一般每打入1m应测量一次。
4.4、钢板桩的拔除
在地下结构桩施工完成后，进行基坑回填土时，要拔除钢板桩，以便修整再重复使用。
4.5、钢板桩加固支撑设置
a）北侧钢板桩墙上部设置钢筋拉锚，逐根加设焊接；
b）东侧采用200mm厚砼板，内铺设两层钢筋网片。
五、方案三：内插型钢三轴水泥止水帷幕搅拌桩施工方案
5.1剖面设计
5.2原理及施工要求
三轴搅拌钻机以水泥为固化剂，通过三轴螺旋钻头对地基土进行原位上下、左右旋转翻滚式强制搅拌，其主要为切削土体，剪切力为主，在下沉搅拌、提升搅拌过程中喷浆，同时加入高压空气，使水泥土充分、均匀搅拌。搅拌水泥土未固化前，其比重约为1.5～1.6kg/cm3，其工艺对周围环境影响小，同时高压空气不断释放壓力，也在一定程度上减少了对周围土体侧向压力。
三轴水泥搅拌桩采用650三轴搅拌桩设备进行套接一孔法施工，采用两喷两搅的施工工艺，桩体范围内必须做到水泥搅拌均匀，桩体垂直偏差不得大于1/200。三轴水泥搅拌桩采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为20%，水灰比1.5，桩体28天无侧限抗压强度不小于1.0MPa。
桩体施工必须保持连续性，采用套接一孔法施工，形成水泥土搅拌墙，确保防渗可靠性。施工时如因故停浆，应在恢复压浆前将深层搅拌机提升或下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。
5.3施工流程
水泥土搅拌桩土利用ZKD650-3三轴搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，达到止水的效果。
三轴水泥搅拌桩，直径650间距1200，有效桩顶标高-1.800m，有效桩长12.0m，桩数为460组。组内咬合200mm。搅拌桩固化剂采用42.5普硅水泥，水泥掺入比不小于20%，水灰比1.5，要求全程两搅两喷。
其布置形式详见图5-1。
图5-1 三轴水泥搅拌桩套接一孔法施工布置图
水泥土搅拌桩施工流程详见图5-2。
图5-2 水泥土搅拌桩施工流程
六、方案比较
6.1方案技术比较
方案一设计安全可靠，基坑变形为20mm；方案二设计没有计算数据，且场地有限， 没有工程实例参考；方案三是SMW工法，基坑变形为50mm。
6.2施工难度比较方案一施工湿作业多，人工施工多，难度最大；方案二顶板需要浇筑混凝土，场地需要平整；方案三机械作业。
6.3方案进度比较
方案一要19天，混凝土强度需要时间；方案二要16天；方案三要15天；
6.4施工安全
方案一需要泥浆护臂，钢筋加工多，施工安全隐患多；方案二型钢施工多，打击难度大，噪声大；三轴搅拌机施工，型钢插入水泥土内，施工方便。
6.5方案经济比较
方案一需要155万元，方案二需要131万元，方案三需要91万元，
序号 比较项目 方案一 方案二 方案三 备注
1 技术比较 变形20mm 无数据 变形50mm 方案一、三可行
2 施工难度比较 湿作业多 需要浇筑混凝土 机械作业 方案二、三可行
3 进度比较 19天 16天 15天 方案二、三可行
4 施工安全比较 安全隐患多 噪音大 施工方便 方案三可行
5 经济比较 155万元 131万元 91万元 方案三经济
综合 选择方案三
七、现场施工确定及效果
通过综合比较，最后选择方案三，基坑变形在控制范围内，工程顺利进行，取得了很好的社会效果和经济效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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