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复合围护技术在深基坑支护中的应用
一、 工程概况
###########位于辽宁路71号，地上14层，地下l层，总高度54.5m，钢筋混凝土剪力墙结构，建筑面积9086m2。基桩承台复合基础，人工挖孔灌注桩直径800mm~1200mm，长7m。地下室外墙周长120m，底板埋深6m，基坑开挖深度为6.07m。地下室混凝土强度等级C35，抗渗等级S8。
该工程施工场地十分狭小，基础外侧东距崂山路2.9m，西侧6.8m，为5层厂房，南距辽宁路13m，北侧6m有一7层住宅楼和3层仓库。
二、 地质情况
场区地质复杂，原地貌为山前古河道地带，地下水位埋深1m，属青岛海滩冲积反回填地区，俗称明霞路大沟”。该处土质软弱，含水量高，抗剪强度极低。基坑支护处地层自上而下依次为：①杂填土；②中粗砂；③粉质粘土；④淤泥质粉质粘土；⑤粉质粘土；⑥砾砂；⑦强风化花岗岩、煌斑岩。地下水呈弱碱性，为第四系空隙潜水——微承压水。
三、 方案的选择
为降低工程造价，加快施工进度，经分析比较和论证，根据场区周边条件不同而采用不同的支护方案。
(1) 对于崂山路一侧，由于基坑开挖边距人行道只有2m无法放坡，且在人行道地下埋有高压电缆。另外崂山路又是土方运输和材料运输等重型车辆必经之路，因此支护段主动土体不能产生明显位移，确保人行道、路面及管线的安全稳定和畅通。该部分采用粉喷桩——钢管桩组合式支护止水方案。
(2) 对于基坑周边其他部位，在预留施工通道后，尚有3m左右的放坡空间，不能完全采用放坡方案。可在利用粉喷桩防渗功能的同时，利用其桩体强度同时起到部分挡土的作用，故采用：粉喷桩——土坡组合式支护止水方案。
(3) 具体为：钢管桩桩排距为0.9m(受场地限制)，共2排。内排桩距为0.5m，长10.5m；外排桩距为1m，长9m，桩与桩、排与排之间用槽钢连接形成框架整体。粉喷桩设计为：桩程500mm，桩长10.5m，采用搭接5cm布桩方式。单排桩中心间距0.45m，两排桩中心间距0.4m。
四、 支护结构的施工
(一) 粉喷桩的施工
粉体喷射深层搅拌桩(简称“粉喷桩”)是利用水泥等材料做固化剂，通过特制的粉体喷射深层搅拌机在含水量较高的软弱土层内，就地将软土和水泥干粉强制搅拌，使软土硬结成具有一定整体性、水稳性和足够强度的水泥土体，从而起到加固地基或
坑壁支护挡水的作用。
1．施工工艺及施工参数
(1) 施工工艺
1) 成桩采用四次搅拌，二次喷粉施工工艺。
2) 施工工序为：平整场地，桩位放样，开挖导槽→施工机械就位→无粉预搅下沉至设计深度→提升喷粉搅拌至孔口→重复无粉搅拌至设计深度→提升喷粉搅拌至孔口→施工机械移位。
(2) 施工参数
1) 无粉预搅钻杆的钻进速度为lm/min；
2) 第一次喷粉提升的速度为0.5m/min，水泥用量50kg/m；

3) 重复下沉钻进速度为0.5m/min；
4) 第二次喷粉提升的速度为0.5m/min，水泥用量10kg/m。
2．质量保证措施
(1) 严格控制桩位和桩身垂直度，以确保足够的搭接长度和整体性。桩位对中偏差不超过20mm，桩身垂直度偏差不超过1%。
(2) 水泥必须无受潮、无结块，并且有出厂质保单及出厂合格证，发现水泥有结硬块，严禁投料使用。
(3) 桩机操作者与粉体喷射机操作人员保持密切联系，保证喷射机供粉连续，因故停粉时，须立即通知桩机操作者，并从地面重新开始钻进喷粉，不得中途开始工作。
(4) 为了不使喷口堵塞，无粉预搅下沉时，需连续不断喷出压缩空气；提升喷粉时，为防止粉体溢出地面污染环境，搅拌钻头提升距地面30~50cm时应关闭粉体发送器。
(5) 桩排之间的搭接时间不应超过12h，如因故超过上述时间时，应采取局部补桩措施。
(6) 粉体喷射机必须有粉量的计量装置，并在喷粉过程中随时监测其喷粉量，对喷粉量达不到设计要求的桩立即复搅复喷。
(二) 土方开挖施工
1．施工中采用一台反铲挖掘机进行分层分段开挖法，由内向外依次后退开挖，内留坡道，最后集中到施工出口。
2．整个基坑分三层挖至设计标高。坚持挖完一层再挖第二层的原则，杜绝在同一地点连续挖到底，以保证土体的能量得到缓慢均匀释放，防止支护桩突然临空。
3．首先控制好第一层的开挖深度不能超过2m，其下即将开挖线内移2m，开始放坡，再下挖第二层，深度仍不能超过2m，
第二层施工要边挖土边修整边坡，使边坡坡度不大于1：1。第三层与第二层开挖方式相同，一直挖到设计基坑底面。
4．防止边坡堆土，随挖随运。开挖机械和运土车辆要紧凑有序，挖掘机操作要准确，在接近支护桩和粉喷桩连续墙时，要适当减小幅度和放慢速度，严禁在开挖过程中碰撞损坏围护结构。
5．运输车辆在接近基坑时要放慢速度，以减小地面动载对围护结构的影响。
6．由于在开挖深度内各土层分布均匀且厚度变化较大，土体结构、湿度和强度都存在差异，因而在土方开挖和放坡过程中，会出现局部土体滑塌等现象。应及时组织人员用草袋装土进行坡面防护，以保证边坡的稳定和规则。
(三)基坑降水
在围护结构施工完成后和土方开挖施工前，先设置几处降水点(水坑)提前疏干基坑内原有的储存水量，降低坑内地下水位，减少土体含水量，保证开挖的顺利进行。
在土方开挖过程中，基坑内设置多处汇水沟和集水坑，将坑内余水和雨水汇集到一起，采用明排方式抽出，保证坑底干燥和边坡的稳定，便于土方开挖和运输。
五、支护监测
为了确保基坑在开挖和地下室结构施工过程中围护结构的安全，在基坑开挖和地下室结构施工期间，进行了工程环境监测，以实现信息管理，指导施工。
在基坑四周共设置8处监测点，对整个围护结构的动态进行定期观测，根据监测结果分析，各点均存在不同程度的位移现象，但其发展趋势由大到小，并趋于稳定。铜管桩支护段中间部位桩顶位移最大为132mm，其他支护部分桩顶位移均不超过20mm。
由于采取坑内降水，沉降几乎为0，四周建筑物包括地下的上下水管、电缆均未发生异常变化。
六、 工程效果
本工程的围护结构经过几种方案的比较、论证，最终采用水泥土搅拌桩——钢管桩；搅拌桩——土坡复合形式。基坑于99年10月中旬开挖，2000年1月22日地下室施工完毕，在这期间挡墙经受住了特大降雨量的考验。
本方案充分发挥水泥土搅拌桩抗压强度高和施工速度快、造价低的特点，使其既可受压挡土，又可自闭止水，局部加上钢管或土坡，加强其抗弯能力，提高其整体刚变。这一复合支护技术较青岛地区常采用的钻孔灌注桩相比，降低造价60多万元，工期缩短近一半。
在土方开挖方面，做到了分层、分块、对称，随挖随护。克服了挖土中引起的应力场、应变场的变化。利用放坡土体本身的
强度，结合粉喷桩自身特点，控制了地下水丰富的沙层和流变性较大的软土等复杂地层的位移和地节水的渗透，保证了支护整体稳定性，使周围环境、建筑、道路和地下其他设施得到了安全保护，也给地下室结构施工提供了安全可靠的施工空间