H型钢三轴水泥土搅拌桩技术及其应用

摘要：H型钢三轴水泥土搅拌桩技术就是在SMW工法中采用三轴大直径搅拌成桩后插入H型钢形成地下连续墙体的一种新技术，是在单轴水泥土搅拌桩工法的基础上，对单轴水泥土搅拌桩施工工艺参数做了进一步的改进，所形成的成果适用性更加广泛。该项技术解决了单轴水泥土搅拌桩成桩的不足，大大提高了工作效率，同时节省了工程费用，在桩基础施工中得到很好的应用。 关键词：H型钢 水泥土 三轴 搅拌桩 应用 一、H型钢三轴水泥土搅拌桩技术介绍

1、产生背景:H型钢三轴水泥土搅拌桩是在单轴水泥土搅拌桩工法的基础上，对施工工艺参数做了进一步的改进，使其适用性更加广泛，现已进入使用阶段。 2、原理:H型钢三轴水泥土搅拌桩就是SMW工法中采用三轴大直径搅拌成桩后插入H型钢形成的地下连续墙体。

3、工艺参数:桩径一般为Ф850mm-Ф1200mm，深度达到50m。搅拌桩内插的竖向增强体由小工字钢、微型钢管变成宽大的H型钢（700mm×300mm），大大提高了桩墙的整体刚度、模量、桩墙强度，抗弯能力也随之大幅提高。 4、工艺流程:（1）测量放线:根据建设方提供的坐标基准点，按照设

计图纸进行放样定位及高程引测工作，同时做好永久及临时标志。（2）开挖沟槽:在三轴搅拌桩施工过程中会从桩口返出部分泥浆，为了保证桩机的安全移位及施工现场的整洁，需要在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽，以收集返浆，沟槽的开挖尺寸要比搅拌桩成墙尺寸大。（3）桩机就位、搅拌桩施工:施工采用四搅四喷（搅拌下沉和搅拌上升时均喷浆）或者四搅两喷（只在搅拌上升或者搅拌下沉时喷浆）工艺。（4）H型钢定位:①在平行沟槽方向放置两根定位型钢规格32a的工字钢，长约10m，再在垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为200×200的槽钢，长约2.5m。②H型钢定位采用型钢定位卡，定位型钢布置见下布置图。（5）吊放型钢:施工完毕后，吊车应立即就位，准备吊放H型钢，H型钢在吊入前应涂好减摩涂料，便于后期回收拔起。（6）插入H型钢:在沟槽定位型钢上设置H型钢定位卡，固定插入型钢的平面位置，型钢插入过程中应随时调整型钢的水平误差和垂直误差。（7）拔出H型钢:当基坑内部地下室施工完毕，基坑和地下室之间完成土方回填后，拔出H型钢，回收再用。 二、H型钢三轴水泥土搅拌桩技术的应用情况 1、应用案例

H型钢三轴水泥土搅拌桩在“广州花都湖某地块项目基坑支护工程”项目中得到使用，具体情况如下述。 1）工程基本概况

本项目位于广州市花都区新华街道某水产市场东侧，占地面积约210X190平方米。拟建建筑物设地下室2层,基坑周长约829m，开挖深度约7.5~10.05m 。基坑安全等级基坑侧壁安全等级西北侧为一级，重要性系数γ0=1.10；其余部分为二级，重要性系数γ0=1.0。 2）、工程地质概况 （1）地层分布

场地地层自上而下分述如下：

①素填土（Qal）：主要由砂性素填土和粘性素填土组成，填成时间超过5年,层厚0.3~4.5米。

②冲积土（Qal）：按土的颗粒级配、塑性指数及物理力学性质划分为5层： ②-1淤泥质土（Qal）：深灰色，流塑，具臭味，含少量腐殖质及粉砂。小部分勘探孔可见，顶板埋深0.3~4.5米，层厚0.6~4.5米。

②-2砾砂（Qal）：灰色、灰黄色，局部灰白色，稍密，顶板埋深1.1~7.5米，层厚2.6~16.9米。

②-3粉质粘土（Qal）：灰黄色、棕红色，局部灰白色，干强度中等，顶板埋深5.5~17.5米，层厚0.9~11.1米。

②-4砾砂（Qal）：灰黄色、灰白色，稍密，局部中密，饱和，顶板埋深8.5~24.6米，层厚1.4~18.3米。

②-5粉质粘土（Qal）：灰黄色、棕红色，顶板埋深8.5~31.5米，层厚0.8~14.6米。

③基岩（C）：为灰岩，灰色为主，局部浅灰色、青灰色、灰白色，顶板埋深14.5~42.6米，揭示厚度5.1~17.4米。岩石坚硬程度为较硬岩，岩体完整程度为较完整，综合判定岩体基本质量等级分类为Ⅲ级。 （2）地下水位

勘察提供地下水位埋深0.00~1.90m，水位标高在7.500m至10.2m之间。 3）、支护型式的选择

本基坑采用以下支护型式：H型钢大直径搅拌桩+锚索支护，局部采用双排H型钢大直径搅拌桩支护的支护型式。 4）、工艺流程及参数

（1） 本项目整体施工流程：按施工方案要求进行。

（2）桩径为850mm，搭接250mm。搅拌桩水泥掺量≥20%，桩身强度以28天无侧限抗压强度qu≥1.0MPa为准。采用42.5R硅酸盐水泥，水泥用量不少于360kg/立方（折合单轴每米200kg），水灰比1.2~1.5。钻杆提升速度不得大于0.6m/min，相邻两桩施工间隔不得超过12h。

（3）型钢施工：型钢的布置方式采用插一跳一法。 2、成品效果

根据所完成地下连续墙，稳定性良好，墙体变形控制良好，止水效果好，造价和工期均达到预期，周边环境安全，项目已通过验收并投入使用。 三、H型钢三轴水泥土搅拌桩技术的先进性

通过在项目中的实际应用，可以总结出该技术的先进性：

（1）操作简单：工艺和工法相对简单，对现场场地要求低，适应周边环境要求低，操作简单，易于实现。

（2）对周围环境影响小：采用三轴水泥土搅拌桩机就地切削土体，

使土体与水泥浆液充分搅拌混合形成水泥土，保持地下水泥土总量平衡，从而可以减少对邻近土体的扰动，降低对邻近地面、道路、建筑物、地下设施的危害。 （3）防渗性能好：桩径增大后，采用套接一孔工法施工，实现了相邻体完全无缝衔接，使浆液与土体第一时间充分混合形成较为均匀的水泥土，与传统的围护形式相比具有更好的隔水性，水泥土渗透系数很小，一般可以达到10-7-10-8cm/s，止水效果良好。

（4）环保节能：施工过程泥浆反量小。型钢在地下室施工完毕后可以回收利用，是一种绿色工法。

（5）适用于多种岩土层：适用土层范围较广，包括填土、淤泥质土、黏性土、粉土、砂性土、饱和黄土等，也用于较硬质岩层。

（6）工期短：墙整体刚度和模量大，强度和抗弯性能好，可以代替地下连续墙、灌注排桩等围护形式。与地下连续墙、灌注排桩等围护形式相比，该技术工艺简单，成桩速度快，能有效缩短施工工期。

（7）节省投资：造价方面，施工完毕后，除永久性支护不能拔除外，绝大多数情况内插型钢可以拔除，实现型钢的重复利用降低工程造价。 四、H型钢三轴水泥土搅拌桩技术的前景与展望

H型钢三轴搅拌桩技术施工工艺简单，环保节能，工期短，造价省，适应地层广，对环境影响小，施工效果好，可在施工项目中推广使用。

参考资料：

【1】刘国彬、王卫东主编 《基坑工程手册》（第二版）. 【2】叶书麟主编 《地基处理工程实例应用手册》.

【3】中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012.

【4】中华人民共和国行业标准《热轧H型钢和部分T型钢》GB/T1 1263-2017.