1.辽宁地质工程勘察施工集团有限责任公司 辽宁沈阳 110032；2.辽宁地矿建设集团有限公司 辽宁沈阳 110013
摘要：随着社会的发展，城市的建设，地下工程的建设规模逐步扩大，基坑开挖深度逐渐加大，对支护体系的要求也越来越高。目前钢筋混凝土桩作为一种支护结构在我国基坑支护工程中应用十分广泛。其具有可靠性高，承载力大，施工成本低，技术成熟，适用范围广等多方面优点，但是由于基坑支护属于临时性工程，旨在保证基坑开挖过程中地下结构施工及基坑周边环境的安全，在回填之后就失去了其使用价值，这些钢筋混凝土结构构件如果一次使用，不能回收再用，将造成巨大的资源浪费，且这些构件在地下永久存在成为了后续地下空间开发的障碍，这与我国的国情和绿色可持续发展的政策方向相违背。因此发明一种抗弯刚度大、成桩容易、可应用于砂卵石地层甚至一般岩层、施工对周边环境影响小的、可回收重复利用的型钢支护桩就显得很有现实意义；型钢水泥土桩可完全解决上诉问题。
关键字：型钢、水泥土、基坑支护
1、工程背景资料
目前应用较多的基坑支护结构体系是锚拉式支挡结构，其主要构件为：钢筋混凝土灌注桩、预应力锚索、型钢或混凝土腰梁、钢筋混凝土冠梁、桩间旋喷或者二次喷护等，这些构件大多属于一次性使用构件，不具备多次循环利用条件。基坑支护结构体系属于临时性工程，旨在保证基坑开挖过程中地下结构施工及基坑周边环境的安全，在回填之后就失去了其使用价值，这些锚拉式支挡结构构件如果一次使用，不能回收再用，将造成巨大的资源浪费，且这些构件在地下永久存在成为了后续地下空间开发的障碍，这与我国的国情和绿色可持续发展的政策方向相违背。
节能环保的要求逐步提高，可回收或部分可回收支护桩型将是技术发展的趋势，发明一种可重复循环使用的刚度大强度高的基坑支护体系具有很大的现实意义。
近几年利用SMW工法施工的型钢水泥土墙，在我国的上海、杭州、南京等地推广非常迅速。SMW工法是利用专门的多轴搅拌就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，在各施工单元之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前再将型钢或其他加劲材料插入搅拌桩体内，形成具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下连续墙体，该墙体可作为地下开挖基坑的档土和止水结构。型钢截面分布合理，能充分发挥钢材的强度高和刚度大优势，是理想的支护桩材料。
但SMW工法一般采用三轴或双轴搅拌桩机，在砂卵石地层、一般岩石地层钻进搅拌成桩较为困难。另外很多时候在强透水性的砂卵石地层，地下水丰富，含水层深厚，仅靠型钢搅拌桩连续墙无法起到完全止水的效果，还需通过降水方式控制水位，做连续墙无特别大的意义，只能造成成本增加和材料浪费。由此可见SMW工法在砂卵石等地层内应用存在一定弊端。
因此发明一种抗弯刚度大、成桩简单、可应用于砂卵石地层甚至一般岩层 、施工对周边环境影响小的、可回收重复利用的型钢支护桩就显得很有现实意义。
基于上述问题型钢水泥土桩可以较好的解决，该支护结构安全可靠、施工成本低、速度快、方便回收、可重复利用、对环境污染小，而且通过钻机预钻孔大幅度的扩大了适用范围，便于大规模推广使用。
2、工艺原理
本支护结构施工的主要内容为在桩位采用钻孔设备预成孔，然后孔内灌注水泥砂浆等材料形成水泥土桩体，最后桩体内安放型钢，使水泥土桩体包裹在型钢周围，形成可回收型钢水泥土桩，在型钢水泥土桩完成支护性能后拔出型钢。型钢水泥土桩是一种抗弯刚度大、强度大、运输方便、成桩容易、可应用于填土、软土、粘土、砂土地层、施工对周边环境影响小的、可回收重复利用的基坑竖向支护构件即可回收型钢水泥土桩。
3、施工工艺流程及操作要点
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3.1测量、放线。定位放线，准确标出桩位。
3.2施工准备。现场搅拌水泥砂浆等桩体材料，连接管线。平整场地，保证钻机底座填土密实，以免产生不均匀沉陷。
3.3钻机钻进。根据现场地质情况等选择合适钻机（如长螺旋钻机、旋挖钻机等等），本工艺流程按照旋挖钻机施工讲解。埋设钢护筒；护筒上部设置进水口，下端外侧采用黏土填实，以防止护筒四周出现漏水现象，护筒应埋设进入稳定土层。旋挖钻机的钢护筒既有保护孔口又是钻斗的导向装置，护筒埋设时，护筒中心应与桩中心重合，其偏差不得大于50mm，垂直度偏差不宜大于1/100，护筒顶端应高出地面300mm；护筒埋置后要求筒口水平，再次利用十字线测量护筒位置是否正确。
旋挖钻机施工时采取膨润土造浆护壁，泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力，以确保孔壁的稳定，所以泥浆的比重则起到保持这种压力差的关键作用。如果钻孔中的泥浆比重过小，泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用；如果泥浆的比重过大，则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难，使成桩质量难以得到保证；掺合物膨润土含量不小于20%，黏土含量不小于15%。钻机就位后钻进成孔，成孔孔深要适当长于型钢长度，成孔后钻机移位施工下一钻孔。
3.4灌注水泥砂浆。成孔之后向孔内灌注制备好的水泥砂浆等形成水泥土桩体，水灰比为0.5，掺合物膨润土含量不小于20%，水泥含量不小于15%。
3.5安放H型钢。采取吊车吊装H型钢，将H型钢底部中心对正桩位中心徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内；根据高程控制点，测量出H型钢顶标高与钢护筒顶标高的高度差，在型钢上焊2φ8吊筋控制H型钢顶标高；吊放H型钢入孔时，不得碰撞孔壁，H型钢安放前在型钢表面均匀涂刷脱模剂。
3.6冠梁施工。为保证整体受力，增加桩顶约束，在支护桩桩顶设置冠梁，施工冠梁前在再次在型钢表面均匀涂刷脱模剂。
3.7待强度满足要求即可对基坑进行开挖，开挖过程中严禁机械刮碰型钢。土方开挖时采取分层、分段、对称、平衡的开挖方式。
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图1 基坑开挖
3.8待基坑完成使用价值后对基坑进行回填施工，回填完成采取拔桩机将型钢回收。
4、应用实例
沈阳市长青街快速路工程（长青桥扩建）桥台支护工程位于长青桥南北桥头处，属于一级公路，道路超载值较大，且由于施工场地狭小，需保证施工质量及业主要求，支护桩采用水泥土H型钢桩，采取旋挖钻机预成孔，孔径为0.6m，孔间距为0.7m，泵入水泥土浆，H型钢桩采用内插长度为8m、12m、16m、18m。
如采用其它支护桩结构形式，施工工艺不仅施工时间长，而且在支护使用功能完成后仅土体内部留下水泥土解决了一般支护结构使用完成后成为了后续地下空间开发的障碍的问题，该工艺造价低，效率高不会造成自然环境的污染。此工艺通过基坑支护方案专家论证会评审，得到业主和相关部门的一致认可。
5、结语
型钢水泥土桩施工工艺可在填土、软土、粘土、砂卵石地层地区快速施工，钻机预钻孔大幅度的扩大了适用范围，可有效解决三轴或双轴搅拌桩机，在砂卵石地层、一般岩石地层钻进搅拌成桩较为困难；同时回收的H型钢符合当今提倡的绿色施工，该工艺取得了良好的经济效益和社会效益，具有良好的实用和推广价值。
参考文献
[1]陈德美. 内插H型钢水泥土搅拌桩墙在佳阳大厦基坑支护中应用与研究[D]. 南昌大学，2012.
[2]周卜飞. 型钢水泥土桩在某扩建工程深基坑支护中的应用[J]. 山西建筑，2014(19).