PCMW工法在物联网科技综合楼基坑支护工程中的应用

【摘 要】 pcmw工法作为支护的新技术、新工艺，在工业与民用建筑中已开始应用。本文结合南京邮电大学物联网科技综合楼工程实践，阐述了PCMW工法的施工工艺、施工方法和质量控制要点。

【关键词】 PCMW工法；三轴搅拌桩；预应力管桩

【中图分类号】 TU753.4 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）06-002-02

PCMW工法，是一种新型深基坑支护方法，就是通过多轴深层搅拌机钻头将土体切散至设计深度，同时自钻头前端将水泥浆注入土体并与土体反复搅拌混合，为了使水泥土拌合更加均匀液化还在钻头处加以高压气流扫射土层。在制成的水泥土尚未硬化前插入预应力管桩，如此就形成了连排桩式地下桩墙，这充分发挥了水泥土搅拌的止水优点，管桩挡土的作用，最终构成深基坑侧向支护体新结构。

1 工程地质、水文概况

南京邮电大学物联网科技综合楼，位于南京市新模范马路北侧，其主楼高28层，裙楼4层，地下室2层，框架-剪力墙结构。基础埋深10米，设计±0.00标高暂定为11.00米。

根据野外钻探、原位测试及室内土工试验资料，勘探揭示的基坑开挖影响深度范围内的岩土层性状描述如下：

1层杂填土：杂色，松散，主要由建筑垃圾和粘性土组成，含碎砖、碎石等硬杂质10～40左右，填龄一般大于5年。场区普遍分布，厚度：0.80～3.30m，平均2.22m；层顶标高：10.50～11.35m，平均10.81m。

2-1层粉质粘土：灰黄色，软塑，低塑性，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇震反应。场区普遍分布，百度：0.40～3.90m，平均2.20m；层底标高：7.35～9.95m，平均8.43m；层底埋深：0.80～3.60m，平均2.37m。

2-2层粉土夹粉砂：灰色，或灰黄色，中密，局部稍密，很湿，摇震反应迅速，无光泽反应，低干强度，夹稍密粉砂。场区普遍分布，厚度：3.10～10.40m，平均6.62m；层顶标高：4.70～7.11m，平均6.21m；层顶埋深：3.60～5.80m，平均4.59m。

2-2A层粉质粘土夹粉砂：灰色，软塑，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇震反应，夹稍密状粉砂，局部呈互层状。场区局部分布，厚度：0.70～7.00m，平均3.42m；层顶标高：-2.09～3.50m，平均0.00m；层顶埋深：7.00～13.00m，平均10.77m。

3-1层粉砂：青灰色，中密，饱和，颗粒成分主要为长石、石英、云母，级配一般，局部夹薄层软塑粉质粘土。场区普遍分布，厚度：7.20～12.60m，平均8.97m；层顶标高：-5.03～-0.89m，平均-3.26m；层顶埋深：11.50～16.00m，平均14.05m。

3-2层粉细砂：青灰色，密实，饱和，颗粒成分主要为长石、石英、云母，级配一般。场区普遍分布，厚度：10.60～15.50m，平均13.15m；层顶标高：-14.45～-10.95m，平均-12.23m；层顶埋深：21.70～25.20m，平均23.03m。

3-3层粉质粘土：灰色，可塑，局部硬塑，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇震反应，局部含少量卵砾石。场区普遍分成，厚度：1.80～8.70m，平均5.65m；层顶标高：-27.30～-23.65m，平均-25.24m；层顶埋深：34.30～38.30m，平均36.01m。

2 基坑支护设计

本工程基坑深度11.1～11.6m，属于一级深基坑，要求基坑支护安全可靠。基坑支护采用三轴深层搅拌桩（ф850×23700@1200）内插预应力管桩（GZH-800Ⅲ-160@1200～19000）的复合挡土与止水支护方式，基坑设二道钢筋混凝土支撑（900×800、800×700），基坑内设疏干排水井。

3 三轴水泥搅拌桩施工

管桩主要施工工艺为：场地平整、测量放线、挖掘导槽、管桩插前定位、桩机就位、浆液制备、注浆搅拌、管桩吊装、插管桩。

套接一孔法施工工艺：为了保证搅拌均匀、桩孔垂直、搭接有效，三轴搅拌桩采用套接一孔法施工工艺，即沿挡墙方向间隔一孔搅拌施工第一遍（俗称“大幅”）后，回头套接“大幅“一孔施工间隔空位部分（俗称“小幅”），在套接孔内插入预应力管桩。

3.1 场地平整。①三轴搅拌机施工前，必须先平整场地，软弱或沟塘区域用建筑垃圾回填碾压，确保接地耐压力不小于100KPa；②现场施工区域内浅层埋设地下管线时，应做好标记，上铺设走道板及钢板后方可行走，如管线比较敏感，则应合理迁移；③场地平整的基本要求是在走道箱板或钢板铺垫条件下满足大型机械（搅拌桩机与70吨吊机）带负荷行走。

3.2 测量放线。①为防止支护桩侵入基坑内边线，管桩中心线可向外偏差100mm，沟槽宽度1200mm；②在沟槽外侧1.5m设置桩位相对控制线（点），以便控制搅拌桩与管桩桩位的准确与便利定位。

3.3 挖掘导槽，清理障碍。①用挖土机开挖沟槽，沟槽宽度1.2M，深度至少2.0M；②发现有地下障碍物时，应挖除干净，如果需要开挖较深与较阔时，要用素土回填至地面，碾压结实后再重新开槽；③开挖沟槽时如遇地下管线，应插旗警示，合理安排桩位，管线位置作为缝处理。

3.4 管桩插前定位。平行沟槽方向并在沟槽的外侧放置定位H型钢，规格为700×300×13×24，然后在H型钢上刻画出，再在平行管桩的中心线，侧定出H型钢的标高。定位型钢必须放置牢靠，必要时用电焊进行相互连接固定；预应力管桩定位采用专用定位装置。

3.5 桩机就位。①搅拌桩机应平稳地就位，履带平行沟槽方向，搅拌护筒三点与桩位相对控制线（点）对齐，调整桩架垂直度；②正式搅拌前，施工质检人员用卷尺检查钻头底心与桩位相对控制线点的距离，偏差值应小于2cm

3.6 浆液制备。实际操作过程中采用专用搅拌桶制备水泥浆液，搅拌桶内设制水容量控制装置，先定量控制每桶用水量（设备每桶额定水量1000kg），然后根据水灰比，计算并螺旋管称量相应每桶水泥用量（水灰比1.5时，每桶水泥量625kg），则每桶制浆量1160L，将搅拌桶的水泥浆储存到储浆池内，由注浆泵泵至搅拌桩内。

3.7 注浆搅拌。搅拌参数包括标准幅面积、水泥掺入量、大幅与小幅用浆量、水灰比、下沉搅拌速度、上提搅拌速度、注浆排量。

第一，搅拌与注浆施工时，应保证前台（搅拌）与后台（供浆）的密切配合，禁止断浆；第二，开始搅拌时，先喷浆，再搅拌钻进。如因故停浆，应在恢复压浆前将三轴搅拌机上抬0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性；第三，因故搁置超过2h以上的拌制浆液，应作为废浆处理，严禁再用；第四，三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。下沉速度0.6～0.8m/min，提升速度0.8～1.0m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，开挖面以上适当控制下沉速度及提升速度，做好每次成桩的原始记录；第五，搅拌桩施工时应严格控制搅拌桩架垂直度，以保证搅拌桩体的垂直度，要求垂直度控制在1%内。

4 内插管桩的施工

4.1 管桩插入的工艺流程。管桩的插入是在三轴搅拌桩采用套接一孔法插桩法的施工工艺，即沿挡墙方向间隔一孔搅拌施工第一遍（俗称“大幅”）后，回头套接“大幅”一孔施工间隔空位部分（俗称“小幅”），在套接孔内插入预应力管桩。

4.2 管桩沉桩、送桩方法。平行沟槽方向并在沟槽的外侧放置定位H型钢，规格为700×300×13×24，然后在H型钢上刻画出，再在平行管桩的中心线，侧定出H型钢的标高。定位型钢必须放置牢靠，必要时用电焊进行相互连接固定；预应力管桩定位采用专用定位装置，如图2所示。

依靠管桩的自重在搅拌孔内缓慢自沉，基本可以到达设计标高。

如果由于搅拌沉淀影响，尚有1-2m未自沉插入，则采用DZ90振动器液压钳夹紧送桩器，依靠强迫共振沉桩，实践证明效果很好。

4.3 管桩桩顶标高控制措施。一般情况下管桩可以靠自重下沉到设计标高，少部分高出或低于设计标高，对于此部分的管桩采取以下措施控制：①当管桩桩顶标高高于设计桩顶标高2m以内时，采用振动器助沉的方法；②当管桩桩顶标高高于设计桩顶标高大于2m时，原则上不采用震动助沉的方法，而是将管桩拔出，重新施工深搅桩后插入管桩；③对于桩顶标高低于设计标高时，此部分只有极少部分，采用以后圈梁施工时用钢筋混凝土接桩的措施；④当管桩采用助沉后仍然无法到达设计标高时，如可以拔出管桩，采用再次搅拌的方法；如管桩无法拔出，根据现场实际情况采取补桩措施，高出部分管桩用切割工具割除。

4.4 管桩垂直度控制措施。管桩的垂直度控制主要靠三轴深搅的垂直度控制、孔口定位控制和沉桩垂直度控制联合保证，其中三轴深搅的垂直度控制非常重要。

三轴深搅桩依靠自身的水平控制仪和搅拌轴、平行垂直线，确保桩身垂直度的控制。管桩沉桩时在水平90度的方向放置两台经纬仪，管桩慢慢下沉时，利用孔口定位器控制桩身的垂直度，发现管桩发生倾斜时，要将桩拔出重新插桩，确保偏差在设计范围之内。

5 结语

基坑开挖施工过程中，其侧向变形均在允许范围内，确保了基坑的稳定和安全。实践证明该工程采用PCMW工法，具备安全、经济、环保、快速与节能的优点。