混凝土灌注樁+高壓旋噴樁支護形式與PCMW工法的對比探討

劉亞鑫

摘要：分析了混凝土灌注樁+高壓旋噴樁支護和PCMW工法的施工工藝和工作原理上的區別，通過項目現場實施情況對比其優缺點，得出各自的適用范圍，為類似工程的設計和施工提供一些借鑒。

關鍵詞：基坑支護;混凝土攪拌樁;高壓旋噴樁;PCMW工法;對比

隨著城市內的大型建筑不斷興建，深基坑工程迅速增多，但由于建筑場地工程地質條件的不確定性，基坑支護的設計方法還不十分成熟，施工管理往往不夠規范，因此基坑工程事故時有發生，這給社會造成巨大的經濟損失。文章在前人研究論證的基礎上，通過對蚌埠市第一人民醫院綜合病房大樓項目在雜填土較厚，地下水位豐富，施工場地局限等條件下所采用的兩種支護形式的工作原理、施工工藝、實施效果等方面進行了對比分析，為之后類似的基坑工程的設計和施工提供一些借鑒。

1 工程實例

1.1 基坑支護設計概況

蚌埠市第一人民醫院綜合病房大樓項目周圍有1～5層的建筑物，距離較近。基坑大致上為規則矩形，開挖深度12m，基坑周長410m，面積8000㎡，。原支護方案設計為PCMW工法（典型平面見圖1），即攪拌樁內插預制樁，采用隔一插一方式。預制樁采用混合配筋預應力混凝土管樁（700、600PRC樁），預制樁水平間距為1.20m;攪拌樁直徑為800mm，水平間距為0.6m，攪拌樁兼做止水帷幕。但由于場地條件有限，三軸攪拌樁機無法施工在基坑轉角處的攪拌樁，因此后期經變更將部分PCMW工法樁變更為混凝土灌注樁+高壓旋噴樁（典型平面見圖2）的基坑支護形式，混凝土灌注樁直徑800mm，水平間距為1600mm;高壓旋噴樁直徑500mm，水平間距為300mm。PCMW工法樁及混凝土灌注樁+高壓旋噴樁均與預應力錨索結合，形成樁錨支護結構。

1.2 工程地質條件

項目場地地貌類型為淮河南岸一級階地，場地原為池塘，后使用建筑垃圾填平。開挖范圍內地層分布自上而下為：雜填土層，厚度1.10～8.10米粉質黏土層，硬塑，厚度0.50～4.60米粉土層，厚度2.20～5.40米。地下水情況為：第一含水層組為上層滯水，穩定水位埋深在0.68～3.04米，第二含水層組為承壓水，埋深約為5.00～8.10米。

2 工作原理與施工工藝對比

2.1 工作原理對比

混凝土灌注樁+高壓旋噴樁的工作原理為利用高壓旋噴樁與的混凝土灌注樁重疊（約1/3），封閉混凝土灌注樁之間的間隙，形成封閉的具有支護和截水作用的混凝土及水泥連續墻，樁頂與冠梁連接，側面與預應力錨索連接，成為一個完整的樁錨支護體系。該支護形式已較為成熟，在全國各地的施工項目有著廣泛的應用。

預應力管樁水泥土攪拌墻（PCMW工法），亦稱“勁性攪拌樁”，該支護形式是在相互套接的水泥土攪拌樁體內插入預應力管樁，從而形成具有止水和擋土功能的復合結構。水泥土攪拌樁的相互搭接咬合主要起到了止水作用，而插入預應力管樁抵抗水土壓力，彌補了攪拌樁抗彎強度、抗拉強度低的弱點。該支護形式作為一種新型的支護形式，近幾年來在華東地區得到廣泛的應用。

2.2 施工工藝對比

混凝土灌注樁+高壓旋噴樁施工工藝：定位放線→灌注樁鉆孔→吊入鋼筋籠→澆筑混凝土→高壓旋噴樁施工。主要使用機械有SWDM250旋挖機、25t汽車吊、76型旋噴鉆機、制漿后臺。

PCMW工法施工工藝：定位放線→三軸攪拌樁施工→管樁定位→插入管樁。主要施工機械有JB160A三軸式連續墻鉆孔機及其制漿后臺、80t履帶吊。

3 實施效果對比

3.1 支護效果

支護效果主要從基坑監測成果反應，整個基坑布置冠梁水平位移監測點11個，PCMW工法樁位置的共9個，混凝土灌注樁+高壓旋噴樁位置的共2個。監測成果反映兩種支護形式下的冠梁水平位移基本均為6mm。深層土體唯一監測點也為11個，PCMW工法樁位置的共9個，混凝土灌注樁+高壓旋噴樁位置的共2個，監測成果反映PCMW工法樁的深層土體位移較大，達14mm;混凝土灌注樁的深層土體位移較小，為7mm，但位移均在限值以內。

3.2 止水效果

PCMW工法的主要漏水點為錨索孔，經過封堵后基本無其他漏水點，但存在微量的滲水情況，水泥土攪拌樁經長期滲水影響，表面呈現微綠色，整體止水效果較好，對基坑內施工無影響。

混凝土灌注樁+高壓旋噴樁施工完成后，在開挖過程中發現由于場地內雜填土縫隙較大，高壓旋噴樁成樁后樁體不規則，在樁間有漏水點，經過不斷的沖刷，逐漸導致土體滑移，在支護結構外形成直徑約2m的空腔。經后期注漿處理后消除了漏水及安全風險。并且由于高壓旋噴樁的樁體不規則，部分樁體需后期剔鑿。整體止水效果較差。

3.3 施工條件

施工PCMW工法的JB160A三軸式連續墻鉆孔機由于為軌道式的行走方式，因此需要施工場地內較為平坦，施工部位需要較為連續，且要求施工現場的供電總功率要達到600KW以上。PRC管樁需要由專業廠家定制，且運輸至現場后需要堆放暫存，因此要求場地內較為寬闊，且管樁需能保證連續供應。

混凝土灌注樁的施工機械旋挖鉆機和高壓注漿機為履帶式的行走方式，且無需供電，對現場條件要求較低。

3.4 經濟效果

按照設計方案綜合計算，混凝土灌注樁+高壓旋噴樁比PCMW工法在每米支護上造價高出1200元，PCMW工法較為經濟。

3.5 其他方面

就成型效果來看，PCMW工法由于管樁為成品樁，成型后整個基坑顯得更為整齊美觀，并且預應力錨索的鋼腰梁與管樁貼合的更好，無需后期補塞墊片。混凝土攪拌樁由于需要泥漿池，且旋挖鉆掏出的泥漿均需堆在場地內，因此對現場的環境影響較大。

4 結語

混凝土灌注樁+高壓旋噴樁支護形式與PCMW工法在支護效果、止水效果、施工條件、經濟效果等其他方面對比各有優劣勢，整體來說PCMW工法的實施效果更好，但是需要有持續不間斷的管樁供應，對施工組織與協調的能力要求高。混凝土灌注樁+高壓旋噴樁的支護形式在粉土、粉質黏土等天然地質條件下的施工效果好，但在雜填土較厚的人工地質條件下止水效果較差，且造價成高，但支護效果更好，更為穩定，且施工技術較為成熟，。在今后的設計與施工中，事前做好場地地質條件及當地生產資源的調查，將會起到事半功倍的效果。