1.中国一冶集团有限公司 湖北武汉 430081
摘要：通过武汉市普仁医院新建医技综合大楼深基坑支护工程实例，介绍了一套深基坑支护设计方案，解决了地基土中含水量多、基坑环境复杂、临近高层建筑基坑位移及沉降量难以控制、尤其是无法正常使用原排桩+内支撑+落地止水帷幕支护的难题。该方案采用水泥土墙范围内灌注桩施工工法，有效的解决了以上难题。通过后期基坑周边监测表明，基坑位移及附近建筑位移及沉降均满足规范及设计要求且止水效果良好。该工法应用的成功为富含地下水的基坑工程，特别是临江高层建筑、地处城市中心，周边有其它建筑的工程提供了一定的借鉴作用。
关键词：水泥土墙； 排桩； 深基坑； 支护设计
The application and analysis of the construction method of cast-in-place pile in cement-soil wall engineering of high rise building near river
[Abstract] Through the example of deep foundation pit support engineering of new medical technology building in Wuhan puren hospital.In order to solve the problem that the original row of piles + inner support + ground water stop curtain support can not be normally used in the construction site，it is solved by introducing the construction method of cast-in-place piles within the cement-soil wall.Through the monitoring of the construction period and service period of the foundation pit，the results show that the displacement of the foundation pit and settlement of the nearby buildings of the cast-in-place pile construction method within the scope of the cement wall meet the specification and design requirements；at the same time，the problem of the limitation of the construction site is solved；and the water sealing effects is well.It is concluded that the construction method has a certain successful reference for the foundation pit engineering rich in groundwater，especially for the high-rise buildings near the river，the projects located in the center of the city，and the projects with other buildings around.
[Key words] cement wall； rows of pile； deep foundation pit； supporting design
1 前言及项目介绍
当前我国经济仍在较快发展，城市规模不断扩大，城市基坑支护安全问题要求越来越高。目前基坑支护技术主要有地下连续墙、搅拌桩支护、灌注桩支护、锚杆支护、钢板桩支护等方式[1]。水泥土搅拌墙施工技术因具有止水性好、环境影响小、高施工效率、低成本等优点，广泛应用于国内外基坑施工中[2]。
武汉市普仁医院新建医技综合大楼在基坑位于青山区40街坊武汉市普仁医院院内。本工程包括新建医技综合大楼（二期）26层和三层地下车库。基坑周长约356 m，垂直开挖面积约7540 m²，基坑设计计算深度为15.9～17.2 m。本基坑重要性等级为一级。本基坑属于闹市区，最近的医院门诊楼距基坑红线距离只有2.5m，在基坑开挖期间正常使用，需要重点保护。
在选择深基坑支护方案的时候，主要需要重视两个层面的内容也就是深基坑支护架构的选型及类型等方面注意因素[3]。原支护设计为排桩+内支撑+落底连续水泥土墙进行基坑支护，落底水泥土墙每副2.4 m宽，水泥土墙f体深度为50～51 m。排桩采用混凝土灌注桩，桩径1.0～1.4 m，桩长28 m。采用2层内支撑支护，支撑混凝土标号为C40。
2 工程地质条件
2.1 地质条件
根据《武汉市普仁医院新建医技综合大楼岩土工程勘察报告》，主要岩土参数如表1
2.2 水文条件
勘察场地内地下水主要分为上层滞水和承压水两种类型。
上层滞水赋存于上部素填土层中，水位及水量受大气降水及地表水体影响。本次勘察未进行专门的水文地质勘察，根据武汉地区一级阶地水文地质条件，本场地地下水控制设计时，含水层综合渗透系数（K）可考虑选用20.0 m/d，当s=10.0 m时影响半径（R）约450 m（未考虑帷幕影响）。
表1 主要岩土参数
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3 支护方案的确定
普仁医院基坑采用排桩+内支撑+落底连续水泥土墙进行基坑支护。但基坑支护设计时未考虑门诊大楼地下室的位置，原设计排桩+落底止水帷无法正常施工。项目采用水泥土墙范围内灌注桩施工工法，此方法是将门诊大楼边的止水帷幕进行向内平移并加宽，为了保证其止水帷幕的质量与连续，在连接处进行斜向连续。同时在水泥土墙初凝之前，在原排桩设计位置进行灌注桩施工，进而保证了排桩支护系统的连续。通过加宽水泥土墙+排桩支护，从而达到原排桩+落底止水帷幕支护结构的效果。此方法可保证不改变支护形式的前提下对达不到施工条件的部分区域进行改良，从而保证排桩及止水帷幕等支护结构完整的一种改良工法。
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图1.门诊楼前支护方案改进图
4 水泥土墙范围内灌注桩施工工法施工
4.1 等厚水泥土墙施工
项目采用抓斗施工进行水泥土墙挖槽施工，施工前需要先进行导墙浇筑，保证槽体不发生斜向偏移。同时在技术上进行水泥土试验，水泥浆配比原则按照土体重量的20%添加水泥，水泥浆水灰比 1.5 -2.0，即每立方土加入450 kg水泥浆，对同条件试块进行抗剪试验，试验结果表示掺量20%水泥搅拌墙7天强度约为1-1.2 MPa，远小于旋挖机所施工的落底岩层强度，因此，完全可以施工。
施工时确保正常不间断施工，并进入搅拌机充分搅拌，利用注浆机打入槽体中。保证横向与纵向连接均不少于40 cm。
4.2 灌注桩施工
钢筋混凝土支护桩施工需要按照水泥土试块试验结果指导进行。如果水泥土硬度太高，整个引孔过程钻机磨损严重极易造成损坏[4]。经同条件试块结果，在水泥搅拌墙浇筑后3-7天内进行钻孔施工为宜，此时水泥土已经凝结成型不具备流动性，同时强度在0.8-1.2 MPa之间，旋挖钻机可以施工。
桩基施工时保证，桩位偏差不应大于 50 mm，桩身垂直度偏差不大于 1：200。
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图2.工法成型效果图
5 工程实例对比分析
5.1 监测方案
①在水泥土墙范围内灌注桩施工工法与周边原设计排桩+水泥土墙施工期间，选取临近建筑物进行了沉降观测，以监测两种工法对原地层的扰动性。
②在基坑开挖期间，对支护结构变形及周边地面沉降进行了沉降监测，以监测两种工法进行基坑支护施工的效果。
③在基坑抽水期间，设置了连续墙隔水性能的抽水试验，检验不同施工工法成墙的降渗效果。
其中，沉降观测采用相对高程，基点设置在外围建筑物相对不动的基础上。按照规范要求，沉降观测的监测控制值和警戒值如表3所列。
表2 监测控制值和警戒值
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5.2 监测数据
在水泥土墙范围内灌注桩施工工法与周边原设计排桩+水泥土墙施工期间，周边建筑物沉降监测数据如表3~4所列。
表3 沉降观测点监测数据（水泥土墙范围内灌注桩施工工法）
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表4 沉降观测点监测数据（排桩+水泥土墙施工）
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②基坑开挖期间支护结构最大水平位移速率和累计位移变化规律如表5~6所示
表5 支护结构水平位移观测点监测数据（水泥土墙范围内灌注桩施工工法）
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表6 支护结构水平位移观测点监测数据（排桩+水泥土墙施工）
Table 6 monitoring data of horizontal displacement observation point of supporting structure（construction of pile row + cement earth wall）
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③施工完成后，在抽水试验（抽水时间5h后停止）数据如表7所列，内外水位差变化曲线如图3所示。
表7 抽水试验数据
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图3.水位差变化表
5.3 数据分析
由表3~4可知，基坑支护施工期间，水泥土墙范围内灌注桩施工工法与周边原设计排桩+水泥土墙施工对周边建筑物有一定沉降，分别为6.24mm和5.43mm。沉降总量和沉降速率均低于预警值，满足设计要求。
由表5~6可知，基坑开挖期间，水泥土墙范围内灌注桩施工工法与周边原设计排桩+水泥土墙施工，支护结构的最大累计位移变化规律12.29mm和12.59mm。位移速率与累计位移均较小，且均低于预警值，满足设计要求。
基坑抽水停止后基坑内外水位差的变化呈较小趋势，在前五个小时，能较好的维持基坑内水位，止水效果较好，八个小时后水位差减小至1m以下，因此，基坑内抽水时间间隔宜小于8h。
5.4 经济性对比
水泥土墙范围内灌注桩施工工法一般用于在不能使用正常排桩+止水帷幕施工段，代替地连墙施工。下表为采用以上两种支护施工的各项参数对比及分析。
表8 经济性数据对比
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材料单价为2018年9月武汉市建筑市场材料指导信息价。
应当对筛选出来的各项深基坑支护案进行全方位优选与比较，以便确保在保证整体施工安全以及量的基础上，将工程整体的经济性以及难易性考虑进来[5]。对应此基坑尤为重要的是，水泥土墙范围内灌注桩施工工法可以配合排桩+支护桩支护系统在部分予以进行改进施工，若要采取地连墙则需要整个基坑支护结构换成地连墙，从而增加更多的成本，对施工现场条件也有更高的要求。经对比，本工法与地连墙施工工艺相比，具有施工时间短、经济、高效等一系列的优势。
6 结论
通过对比水泥土墙范围内灌注桩施工工法与周边原设计排桩+水泥土墙施工，并通过工程实例对两种施工方法的扰动性、支护效果、防渗效果和经济性进行了分析，有如下结论。
1.水泥土墙范围内灌注桩施工是目前较为先进的一种施工工法，具有对场地扰动较小、适应复杂施工条件和复杂地质条件、施工质量较高的特点，具有较好的推广价值。
2.水泥土墙范围内灌注桩施工在对场地的扰动性，土方开挖后的变形控制以及水泥土墙的防渗性能均满足要求。
3.水泥土墙范围内灌注桩施工与采用传统地连墙支护相比，具有极强的经济性，泥土墙范围内灌注桩施工工法不仅大大节约了施工成本，也能满足较为苛刻的施工环境。
参考文献：
[1]孙超，郭浩天.深基坑支护新技术现状及展望[J].建筑科学与工程学报，2018，v.35；No.132（3）：108-121.
[2]李晓芳.深基坑支护施工技术的研究与应用[D].天津大学，2008.
[3]杨春波.深基坑支护方案优选设计与应用研究[D].华北水利水电大学，2018.
[4]杨凤灵.高压旋喷桩复合地基在高层住宅楼中的应用[D].杭州：浙江大学，2004.
[5]王双峰.深基坑支护方案优选与施工管理[J].科技风，2017（12）：102.