同济大学 200092
摘要：本论文提出一种超前搅拌桩斜桩基坑支护技术并对其进行研究，通过分析，可以看出超前搅拌桩能够提高斜桩基坑支护的中斜桩的支撑力，减少基坑变形。这种支护模式特别适合在深度6-9m的深基坑支护工程中使用，相比其他平行钢筋混凝土支撑、斜抛撑、自稳式基坑支护模式，它的费用低、工期短，具有显著的经济性。
关键词：超前搅拌桩 斜桩支护 ABAQUS
1、前言
在国家近几年房地产发展，小区规模越来越大，地下室面积也越来越大，深度也越来越深。在深度6-12m的深基坑工程中，或在对变形控制有特别要求的基坑里，一般采用内支撑、桩锚支撑、斜抛撑以及自稳式基坑的支护模式。但以上常用基坑支护模式各自都有不同的缺点，如：内支撑支护模式一般费用大、工期长；桩锚支护会经常受红线影响，变形较大；斜抛撑因留土，二次土方开挖等原因，工期一般也较长。自稳式基坑可以一次性开挖，对于变形控制也较为有利，但在深度7-10m的深基坑工程中，其控制变形的能力并不出彩，故本论文提出一种超前搅拌桩斜桩基坑支护技术并对其进行研究，通过分析，可以看出超前搅拌桩能够提高斜桩基坑支护的中斜桩的支撑力，减少基坑变形。这种支护模式特别适合在深度6-9m的深基坑支护工程中使用，相比其他支护模式，它的费用低、工期短，具有显著的经济性。
2、ABAQUS数值模拟
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超前搅拌桩斜桩基坑支护数值模型
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附图5-2-11 减少斜桩桩长超前搅拌桩与减少斜桩斜桩的立面变形图比较图
从比较图中我们可以看出，有超前搅拌桩作用下基坑顶点的变形在2.2cm左右。在无超前搅拌桩作用下，基坑顶点变形在4.0cm。大约减少了50%左右。说明超前搅拌桩作用还是显著的。我们据此得到这样的一个推测，在同样斜桩桩长情况下，在一定长度范围内（可以认为在接近基坑底面深度范围内），超前搅拌桩作用对于减少基坑变形是有显著作用的。
3、施工工艺流程流程图
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附图1超前搅拌桩斜桩基坑支护施工流程
4、施工工艺
根据我们初步设想，超前搅拌桩施工采用三轴搅拌机施工，在三轴搅拌机施工后，流水跟进施工斜桩、斜桩施工可采用2种工艺，一种采用压桩机带斜压装置进行斜桩施工。一种采用履带式顶管机进行施工或采用震动液压锤进行施工。因为2种工艺较为复杂，故本章做简要说明。
A、测量放线
测量放线工作在本工艺中，有一项特殊的测量工作，主要是如何保证斜桩可以准确进入到达超前搅拌桩位置，在这里有几点需要特别注意。
（1）、在测量放线的时候要在现场标注出搅拌桩的四个角点的位置，同时放样出斜桩打入点的位置，并进行校核。如附图6-2-2所示。
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附图6-2-2 超前搅拌桩斜桩基坑支护测量放样示意图
（2）测量放线需要注意斜桩的中心线需要和超前搅拌桩的中心相对应，不得偏移，误差不超过5cm。见附图6-2-3。
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附图6-2-3 超前搅拌桩斜桩基坑支护测量放样示意图
（3）打斜桩的时候需要专门用经纬仪测量打桩斜角度，根据设计要求，不得偏差。
B、支护桩施工
支护桩施工可以采用多种形式，比如预制管桩，钻孔灌注桩，三轴搅拌桩内插型钢等。这些属于常规施工工艺。见相关基坑施工规范要求。
C、三轴搅拌桩施工
三轴搅拌桩施工与普通三轴搅拌桩坑内加固施工相同，但需要特别注意以下几点。
（1）三轴搅拌机搅拌头采用叶片式搅拌头，同时注浆压力控制在1Mpa左右，目的是使三轴搅拌桩搅拌出的水泥混合体尽量均匀。
（2）三轴搅拌机的水灰比一般在1.5左右。控制根据地层，现场实际控制。水泥掺入量为30%以上。
（3）三轴搅拌机在设计加固深度内，下沉速度控制在0.5m~0.8m之间，提升速度控制在0.8~1.1之间。目的是确保水泥与土体的混合和均匀程度，从而保证水泥混合体强度达到1Mpa以上。
D、斜桩施工
目前斜桩采用的有管桩，预制方桩，钢管桩等，根据目前比较成熟的工艺，主要是钢管桩，钢管桩施工主要注意以下几点。
（1）斜桩施工的时间节点，时间控制在三轴搅拌桩施工后1天内开始施工。要注意时间节点要求，如果延误会导致斜桩施工困难，同时无法在钢管和水泥土间有效产生粘结。
（2）斜桩施工必须注意2点，斜桩施工的插入点，需要精确定位，同时在施工钢管桩时候，要注意钢管桩的倾斜角度，保证倾斜度的一致性。为了保证倾斜度，需要有一定加工角度固定装置。见附图6-2-3。
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附图6-2-4 斜桩施工角度纠正器
（3）斜桩施工可以采用由长臂挖掘机改装成的液压振动锤进行施工。这里特别注意钢管桩的施工角度及长度问题。见附图6-2-5。
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附图6-2-5 斜桩施工示意图
（4）预钻孔施工
如果斜桩长度很长，或地层比较坚硬，需要采用锚杆桩机进行预钻孔施工，施工时候需要注意施工角度，以及施工长度问题，预施工到超前搅拌桩前即可，不可进入超前搅拌桩，因为考虑到预钻孔的泥浆会影响到斜桩和超前搅拌桩的粘结。
见附图6-2-6 预钻孔施工。
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附图6-2-6 预钻孔施工
（5）冠梁施工及斜桩浇筑节点
在斜桩施工完毕后，即开始冠梁施工，同时将钢管桩浇筑在冠梁中，这里需要注意斜桩的浇筑的节点，必须有加强筋。这个节点需要注意。
见附图6-2-7。
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附图6-2-7 斜桩与圈梁抗剪件示意图
（6）土方开挖及垫层施工
在斜桩及冠梁施工后，到达设计强度80%后，土方可以开始开挖，这里需要注意的是，土方开挖必须分片开挖，每段不超过20m。每段完成后24小时内，及时浇筑垫层及施工底板。同时在斜桩与底板交接处设置止水钢板。
5、结论
本文的研究工作初步探讨了超前搅拌桩对于斜桩基坑支护中的作用，建立摩尔库伦数值模型进行研究，探讨不同参数下及不同超前搅拌桩大小及角度对斜桩基坑支护的影响，总结出2条、第一条：角度在45度及以上对变形的控制越为有利，第二：超前搅拌桩的设计可以使得变形控制减少50%左右。利用实际案例进行分析模拟，总结出3种超前搅拌桩形式。第一种：在斜桩端底增加搅拌桩适合基坑深度不深，斜桩长度不是太长情况下。第二种：在基坑底下方和斜桩底都增加搅拌桩适合基坑开挖深度较深，斜桩长度较长的情况下。第三种：在超前搅拌桩中加打承台桩（或）利用工程桩，适合在淤泥层厚度较厚的情况下。这三种超前搅拌桩的形式为我们后续现场施工及实验工法的实施是有的帮助和借鉴宜意义的。主要考虑到斜桩和超前搅拌桩施工工艺的复杂性，对工艺工法做了阐述和注意点，对后续施工及工法实践是有帮助和借鉴意义的。
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