大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构及其施工方法与流程

一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构及其施工方法

1.技术领域

2.本发明涉及明挖深基坑工程施工领域，尤其涉及一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构及其施工方法。

背景技术：

3.随着城市建设的快速发展，明挖深基坑的修建数量越来越多。由于基坑周边环境、堆载、挖深各不相同，会使基坑两侧的围护结构受力和变形有较大的区别，造成基坑偏压。传统的设计理念是采用平面分析法，只针对对称的深基坑开挖，两侧的支护体系承受水土压力均匀。大型圆基坑具有能够结合基坑体系的结构性能且力学上较合理的地下结构，近年来在大型地下工程中得到了广泛的应用，大型圆基坑开挖及两侧的支护体系因承受水土压力较大，存在施工难题。常规模板施工技术中，考虑到结构与土体的相互作用，需要解决基坑开挖引起围护结构的变形与应力和周围土体的变形问题。

4.申请号为201910828118.6的中国发明专利公开了一种圆基坑内衬墙模板施工体系及施工方法，包括吊模系统和模板系统，模板系统包括端模、底模和侧模，吊模系统固定在圆形深基坑的冠梁上，吊模系统包括沿冠梁均匀间隔设置的立向三角桁架，固定在立向三角桁架上的环形轨道，以及固定在环形轨道上、用于吊装侧模的带跑车电葫芦；底模包括定型双曲线钢底模和用于支撑定型双曲线钢底模的底模十字盘支撑架；端模包括端头板、型钢支撑加固装置、木工字梁、内衬墙水平钢筋甩筋和螺杆；侧模包括侧模本体、定型大模板吊钩、钢定型浇筑口、操作平台、高强螺杆和连接杆。该方法中吊模位于立向三角桁架上的环形轨道上，对于深度达21米的圆基坑而言，立向三角桁架的强度远远不能满足支护强度的要求。

5.三轴搅拌桩是长螺旋桩机的一种，同时有三个螺旋钻孔，施工时三条螺旋钻孔同时向下施工，是软基处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。目前在大型圆基坑的开挖支护过程中三轴搅拌桩的应用还未见有报道。

技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构及其施工方法，克服现有技术的不足，在护坡施工后，采用smw工法桩施工方案设立支护桩体，并在垂直沟槽方向放置沟槽定位型钢，用于固定三轴搅拌机，三轴水泥搅拌桩施工完毕后，向桩位中心插入h型钢，直到h型钢下沉到设计标高，最后以h型钢和地表的沟槽定位型钢为基础浇筑环形冠梁，最后待环形冠梁或围檩混凝土强度达到设计要求后即可开挖土体，完成大型圆基坑的开挖，基坑内不再另外搭设支护体。

7.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构，其特征在于，包括绕圆周均匀分布的水泥桩体、冠梁、围檩和护坡体，冠梁连接于水泥桩体的上端，围檩平行冠梁设于冠梁的下方的水泥桩体上，水泥桩体的上端突出地表并与护坡体相连接，所述水泥桩体为三轴搅拌桩机打孔注浆制成，水泥桩体内隔一插一设有内插h型钢，基坑的基底标高处设有混凝土垫层；所述冠梁的高度为1200-1350mm，厚度为750-850mm；所述围檩的高度为900-1100mm，厚度为750-850mm；所述护坡体与水平面的夹角为45度，护坡体底部设有插筋与底部土体相连接；护坡体外侧2-3米处设有排水沟。

8.一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构的施工方法，其特征在于，包括施工准备、护坡施工、三轴搅拌桩施工、冠梁和围檩施工、管井施工、基坑土方开挖施工各步骤。

9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）本发明在完成护坡施工后，采用smw工法桩施工方案设立支护桩体，并在垂直沟槽方向放置沟槽定位型钢用于固定三轴搅拌机，使相邻支护桩的垂直度得以保证，三轴水泥搅拌桩施工完毕后，向桩位中心插入h型钢，直到h型钢下沉到设计标高，最后以h型钢为基础浇筑环形冠梁，最后待环形冠梁或围檩混凝土强度达到设计要求后即可开挖土体，完成大型圆基坑的开挖，基坑内不再另外搭设支护体。2）冠梁与围檩呈圆环型，起到环形支撑的作用，故无需设内支撑即可开挖土方，经济性好，后期无需拆除。3）通过在围檩下部浇筑垫层超平，能有效保证围檩的施工质量。

附图说明

10.图1是本发明实施例结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是本发明实施例中沟槽定位型钢布置示意图；图4是本发明实施例中三轴搅拌机提升速度图；图5是本发明实施例三轴搅拌桩施工顺序图；图6是本发明实施例封井工艺图；图7是本发明实施例冠梁模板施工示意图。

11.图中：1-水泥桩体，2-冠梁，3-围檩，4-护坡体，5-内插h型钢，6-插筋，7-土体，8-排水沟，9-双向钢筋网片，10-素砼面层, 11-吊筋，12-基底，13-沟槽定位型钢，14-型钢定位卡，15-基坑内边线，16-桩位中心线，17-木塞，18-微膨胀水泥，19-滤料，20-井管，21-盖板，22-胶合板，23-木方，24-钢管，25-对拉螺栓，26-梁底垫层，27-支撑梁，71-粉性充填土层，72-淤泥质冲填土层，73-粉质黏土夹粉土层，74-粉土粉砂层，75-粉质黏土夹粉土层。

具体实施方式

12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

13.见图1-2，是本发明一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构实施例结构示意图，包括绕圆周均匀分布的水泥桩体1、冠梁2、围檩3和护坡体4，冠梁2连接于水泥桩体1的上端，围檩3平行冠梁2设于冠梁2的下方的水泥桩体1上，水泥桩体1的上端突出地表并与护坡体4相

连接，水泥桩体1为三轴搅拌桩机打孔注浆制成，水泥桩体1内隔一插一设有内插h型钢5，基坑的基底标高处设有混凝土垫层12；冠梁2的高度为1200-1350mm，厚度为750-850mm；围檩3的高度为900-1100mm，厚度为750-850mm，围檩3与水泥桩体1之间设有吊筋11，吊筋为25号钢筋。护坡体4与水平面的夹角为45度，护坡体4底部设有插筋6与底部土体7相连接；护坡体4外侧2-3米处设有排水沟8。

14.护坡体4的结构由位于表面的素砼面层10和底部的双向钢筋网片9组成，双向钢筋网采用平面梅花形分布，插筋6与双向钢筋网垂直固定连接，素砼面层10厚度不少于80mm。土体7由地面向下依次为2200mm厚的粉性充填土层71、3000mm厚的淤泥质冲填土层72、11200mm厚的粉质黏土夹粉土层73、8400mm厚的粉土粉砂层74、6700mm厚的粉质黏土夹粉土层75。内插h型钢5安装前表面涂有减摩剂，内插h型钢5的顶部位于冠梁2中的部分缠有1~3层牛皮纸。内插h型钢5上的焊缝位于基坑的基底标高下方2.5米处。

15.本发明一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构的施工方法，包括施工准备、护坡施工、三轴搅拌桩施工、冠梁和围檩施工、管井施工、基坑土方开挖施工各步骤，其具体操作步骤如下：一）施工准备1）测量仪器校准，本工程所用测量工具必须经过法定计量单位检验校准，并确保使用时在有效检测周期内；2）复核水准点及坐标点，对施工现场的水准点和坐标点进行复测，确保基准数据的准确性，水准点和坐标点设置不少于三个；3）对施工现场内影响施测的各种障碍进行处理，确保施工测量的顺利进行；根据本工程的施工总平面图中给出的拟建工程城市坐标及建筑轴线尺寸，选用极坐标法进行建筑物定位放线测量。为提高定位放线的精度，采用电子全站仪，具体叙述如下：（1）为便于施工测量，根据甲方提供的结构外边线，我方施工围护体系：控制围护体系的内边线与结构的外边线静距离控制在1.0m以上。

16.（2）控制点设置应避开施工用水、用电线路、料场等地方，沿施工循环道边缘布置控制点，控制点用混凝土固定，必要时设防护栏杆。

17.高程控制，本工程高程控制采用水平仪2台以及钢卷尺等测量器械。在红线内设置3个高程控制点，并读取读数，在施工前，首先应对上述3个高程控制点进行复测，准确无误后方可使用。在基坑挖土成型后以及整个基础结构施工完毕后应分别复核校正。

18.二）护坡施工1）放坡开挖前应准确定出外边线，根据基坑开挖图放出基坑开挖上口线，并作标记，以备开挖后测放边线，以确保放坡的坡度准确无误；2）根据放坡的标高分层开挖，基坑土方开挖要与护坡施工密切配合，开挖应尽量根据场地情况对称进行，分层分段开挖，以保证围护结构均匀、缓慢承受荷载，保证每一个已挖开的工作面在24小时内必须完成喷锚施工，以尽最大可能地保持原状土体的自承载能力，从而切实保证基坑整体安全；3）坡面采用挂网喷浆处理，网片采用φ16.5@200

×

200双向钢筋网片，网片由φ16@1500（长度l=1000mm）垂直插筋固定，呈平面梅花形布置；

4）喷射砼施工应符合《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，砼面层80mm厚，分两次喷射，第一次喷射厚度40mm，第二次喷射厚度40mm。

19.5）喷射砼应采用强度等级为c20细石砼，水泥强度等级为42.5；空压机风量不宜小于9m3，气压0.3～0.5mpa，喷头水压不宜小于0.15mpa，喷射距离控制在0.6～1.0m，通过外加速凝剂控制砼初凝时间在5～10min；6）喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下向上，喷射砼终凝2h后，应喷水养护，养护时间为3～7h；7）坡顶注浆钢管使用φ48钢管，钢管尾端封闭，管壁开直径为8mm的注浆孔，孔间距1000mm，呈螺旋状布置，采用打入法施工；8）注浆钢管采用不小于0.6mpa压力注浆，注浆采用水泥浆，注满后保持压力3～5分钟；注浆用水灰比0.5～0.6，加入适量的早强剂，水泥强度等级42.5；9）土方开挖至基底标高时，应及时浇注混凝土垫层，最大限度地防止基坑暴露过久；三）三轴搅拌桩施工根据设计文件，本标段支护桩采用smw工法桩支护，smw工法桩采用φ850三轴搅拌桩，内插h700

×

300

×

13

×

24型钢，桩长21m，三轴搅拌桩工程量70幅，h型钢70根。

20.工艺流程为：测量放线

→

开挖沟槽

→

清除地下障碍物、平整场地

→

三轴搅拌机就位

→

水泥浆配置

→

成桩钻进与搅拌

→

插入h型钢（送桩）

→

弃土处理

→

钻机移位至下一孔位。

21.首先放线定位：根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作,并做好永久及临时标志。放样定线后做好测量技术复核单，提请监理进行复核验收签证。确认无误后进行搅拌施工。

22.其次开挖沟槽：以基坑内边线15和桩位中心线16为基准，采用0.4m3挖机开挖沟槽，并清除地下障碍物，沟槽尺寸如图3，开挖沟槽余土应及时处理，以保证smw工法正常施工,并达到文明工地要求。定位型钢放置：垂直沟槽方向放置两根沟槽定位型钢13，规格为200

×

200，长约2.5m，再在平行沟槽方向放置两根定位型钢规格300

×

300，长约8～20m，转角处h型钢采取与围护中心线成45

°

角插入，h型钢定位采用型钢定位卡14。三轴搅拌桩孔位定位：三轴搅拌桩三轴中心间距为1200mm，根据这个尺寸在平行于h型钢表面用红漆划线定位。

23.第三清除地下障碍物、平整场地。

24.三轴搅拌机就位操作步骤：1）桩机就位，由当班班长统一指挥，桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正；桩机应平稳、平正，并用线锤对龙门立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm；2）搅拌速度及注浆控制，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。根据设计要求和有关技术资料规定，

①

段下沉速度不大于1m/min，

②

段在桩底部分适当持续搅拌注浆，

③

段提升速度不大于2m/min，

④

段为桩底高位做持续搅拌注浆，做每次成桩的原始记录，见图4；

3）制备水泥浆液及浆液注入，在施工现场安装自动拌浆施工平台，采用散装水泥，在开机前应进行浆液的搅制，水泥浆液的水灰比为1.5～2.0，每立方搅拌水泥土水泥用量为360kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，注浆压力为1.5mpa ～2.5 mpa，以浆液输送能力控制。搅拌土体28天抗压强度不小于0.5 mpa；4）h型钢插入，三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放h型钢；起吊前在距h型钢顶端0.07m处开一个中心圆孔，孔径约4cm，装好吊具和固定钩，然后用50t吊机起吊h型钢，用线锤校核垂直度,必须确保垂直；在沟槽定位型钢上设h型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将h型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制；根据甲方提供的高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据标高钢筋同定位型钢焊接固定；若自沉不到位需用振动锤送桩至设计标高，送桩标高误差控制在

±

5cm以内；待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除；若h型钢插放达不到设计标高时，则采取提升h型钢，重复下插使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制h型钢垂直度；h型钢表面涂刷减摩剂；5）h型钢回收，待地下主体结构完成并达到设计强度后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收h型钢，用水泥砂浆自流充填h型钢拔除后的空隙，减少对邻近建筑物及地下管线的影响；实施例中根据施工工艺的要求，采用日本进口的三轴深搅设备，其型号为pas— 200var，投入两台，根据工程的规模和工期的要求以及现场场地条件和临时用电等情况，合理确定设备的投入力量和机械的配套工具，详见下表:表1 smw工法主要施工设备表smw工法施工采用套接一孔工艺（如图4，套接处水泥掺量不重复计算），保证墙体的连续性和接头的施工质量，该施工顺序一般适用于n值小于50的地基土，水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。

25.施工过程中由专人负责记录，详细记录每根桩的下沉时间、提升时间和h型钢的下插情况，记录要求详细、真实、准确。及时填写当天施工的报表记录，隔天送交监理。施工过程中由专人负责记录，详细记录每根桩的下沉时间、提升时间和h型钢的下插情况，记录要求详细、真实、准确。及时填写当天施工的报表记录，隔天送交监理。施工过程一旦出现意外

情况导致施工冷缝的产生必须采取在冷缝处搅拌桩外侧采用高压旋喷桩补搅。

26.质量检验过程：a、施工前应检查水泥的质量、桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度。水泥必须具有供应商提供的出厂合格证和质保书，并按批次取样送检测中心试验合格后方能使用。b、施工中质量检验包括机械性能、材料质量、掺合比试验等资料的验证，以及桩位、桩长、桩顶高程、桩身垂直度、桩身水泥掺量、喷浆速度、水灰比、搅拌和喷浆起止时间、喷浆量的均匀度、搭接桩施工间歇时间等。c、施工结束后，应检查桩体强度、桩体直径、防渗效果等。d、水泥土搅拌桩桩身强度应符合设计要求。

27.主要施工参数（暂定）下沉速度：0.6～0.8m/min提升速度：0.8~1m/min搅拌转速：30～50rod/min浆液流量：140~160l/min浆液配比：水：水泥=1.5：1注浆压力1.5～2.5mpa实施例中，h型钢采用12m桩长和9m桩长两段型钢进行焊接，12m桩长型钢放在上部，以保证接头位置位于基底标高以下2.5m。

28.四）冠梁和围檩施工1）首层土方开挖至冠梁底500mm，桩头的余桩浮浆凿除处理干净，用c20素砼找平，绑扎钢筋，再支设外侧模板，浇筑砼；浇注冠梁时，埋设在冠梁中是h型钢部分必须用牛皮纸将其与混凝土隔开，否则将影响h型钢的起拔回收。

29.2）支撑梁底模采用18mm厚胶合模板，主筋连接采用绑扎形式连接，其搭接长度应满足45cm且绑扎接头应错位布置，即两接头错开距不小于1.3倍搭接长度；搭接长度区内接头面积最大百分率25%。支撑汇交结点与立柱的连接点、钢筋均应采用焊接连接，同一截面钢筋的焊接点不得超过50%；3）模板采用胶合板22制作，外加50*100方木23做围檩及钢管24横撑，采用双拼脚手管加对拉螺杆25、扣件钢管作为支撑体系，对拉螺杆直径为φ12mm，间距@450mm，支撑梁底部的梁底垫层26采用与侧模相同的木模板，木模板之间设支撑梁27固定尺寸，见图7；模板内侧应刷脱膜剂，并保证深刷均匀，板面应平整，接缝应严密不漏浆，安装时注意其线形保护层偏差，满足稳定性要求。

30.五）管井施工本发明降水施工方案采用管井工艺降水，降水井材质采用无砂管。共布置5口，井深,18米。

31.管井技术指标（1）含砂量：≤1/50000（粗砂）；≤1/20000（中砂）；≤1/10000（细砂）；（2）材料质量及制作要求：a、井管内壁光滑，管无裂缝、缺损及暗伤；b、管径公差：≤

±

3mm；c、壁厚公差：≤

±

2mm；d、井管弯曲：≤

±

3mm/m；e、滤管孔径：35mm；f、滤管孔隙率：50%；g、滤网：双层60～80目；h、缠丝间隙：0.75mm；

i、滤网在运输和施工中采取保护措施，井管置放过程，必须经监理验收。

32.滤料要求：a、滤料必须筛选、冲洗、水清砂净，无杂质，颗粒形状近似圆形，砂粒粒径范围：2～3mm；b、中值粒径：d50=1.3mm泥浆要求：a、泥浆比重：1.15～1.20黏度：24s；b、希浆比重：＜1.08黏度20s。

33.管井施工工艺如下：1）井位放样，根据井位平面布置图测放井位，当布设的井点受地面障碍物或施工条件影响时，现场可作适当调整，但需经工区技术人员同意后方可变动；2）埋设护口管，护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土填实封严，防止施工时管外返浆，护口管高出地面10cm～30cm；机台应安装稳固水平，吊钩对准孔中心，吊钩、转盘与孔的中心三点成一线。

34.3）钻进成孔，降水井孔径为φ700mm，钻进开孔时应吊紧钢丝绳，轻压慢转，管井钻进开孔时应保证开孔钻进的垂直度，采用干取土钻机清水成孔；垂直度应控制在1％内，钻进过程中对水位、涌砂、气体逸出等情况进行观察，记录，发现问题及时处理；钻至设计深度后，经和现场监理验收合格后，再进行下道工序；冲孔换浆，钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.5m，进行冲孔清除孔内杂物，孔底沉渣小于20cm；4）管井安放，井管进场后用铁丝固定牢固，防止下管过程脱落，下管前测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下管，下管时在滤水管上下两端各设一套扶正器，保证滤水管能居中，有足够的透水能力，井管20焊接要牢固、垂直、下到设计深度后，井管焊接要牢固、垂直、下到设计深度后，井口居中固定；下井管过程中应注意，井管顶部应高出地面30～50cm；滤水管设置在渗透系数较大的土层中和井底部位，以保证降水效果。

35.5）回填滤料，填料前采用木塞17和微膨胀混凝土18充填封闭井管上部管口，管口顶部由盖板21封闭，木塞17下方为粘土充填，井管居中，采用循环水法填料，滤料19采用5～15mm粒径砂石、中粗砂，级配须符合要求，杂质含量不大于3％。用铁锹均匀的抛撒在井管四周，砾料填至地面4m深的位置，以上部分用优质粘土回填密实。

36.6）井口封闭，在砾料上面采用优质粘土回填至地表。回填时沿井管进行围填，注意少放慢下，在井管口处封闭严密；7）洗井，洗井洗至井水基本不含泥沙为止，泥浆比重小于1.05；8）降水运行，洗井结束后，在降水井内放入潜水泵，降水运行过程中将水排至场地四周的排水沟内，通过排水沟将水排入指定地点；9）维护及封井，见图5，降水运行期间，设专人对降水情况进行观察，并详细记录出水量、水位、水泵运行状况，发现异常情况及时处理；主体结构完成后，将深井作为泄水孔封堵；采用循环方式成井，若降水井遇较大卵石不能成井时，采用冲击钻成井。

37.实施例中填料为粒径3-7mm的硬圆状砾料，严禁使用片状、针状的石屑，要避免填料速度过快或不均造成滤管偏移及砾料在孔内架桥现象，洗井及抽排水过程滤料下沉时应及时补填砾料。要求首次实际填砾量不小于理论计算量95%。

38.洗井要求达到水清砂净，下管、填料完成后立即进行洗井，特殊情况如上路施工，成井-洗井间隔不能超过24小时。

39.质量验收标准

表2管井质量验收标准设备检查安装降水抽水泵前应对泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。检验电动机的旋转方向，各部螺栓是否拧紧，润滑油是否足，电缆接头的封口有无松动，电缆线有无破损等情况，然后在地面上转1min左右,如无问题，方可投入使用。潜水电动机、电缆及接头应有可靠绝缘，每台泵应配置一个控制开关。安装完毕应进行试抽水，满足要求始转入正常工作。

40.降水运行注意事项：

①

降水的设备（主要是潜水泵）在施工前及时做好调试工作，确保降水设备在降水运行阶段运转正常。

②

工地现场要备足抽水泵，数量多于井数的2台。使用的潜水泵要做好日常保养工作，应经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时换泵，坏泵应立即修复，无法修复的应及时更换。

③

降水井在降水运行阶段，电源必须保证，如遇电网停电，有关单位须提前两个小时通知降水施工人员，以便及时启动备用发电机。

④

做好井口的保护工作，严禁将井管碰坏以及杂物掉入井内。经常检查排水管、沟是否畅通。

⑤

沟槽四周设有总排水沟，成井施工过程中的污水经三级沉淀池沉淀过滤后排入市政下水道。

⑥

降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员应认真做好各项质量记录，做到准确齐全。

41.六）基坑土方开挖施工1）施工准备，办理各种施工手续，缴纳有关费用，并主动与执法部门取得联系，得到谅解和支持；踏勘、熟悉现场，校验基准点并进行施工图纸、施工要点、现场地下管线图、控制点、水准点相关技术交底；在施工现场出土口处建立冲洗台、沉淀池，将沉淀后的清水排水现场就近的市政管道；准备潜水泵用于排除基坑内积水。

42.踏勘、熟悉现场，会同建设单位、监理共同测定场地原始标高，并签证。校验基准点并进行施工图纸、施工要点、现场地下管线图、控制点、水准点等技术交底。

43.为避免运土车辆土方外运时污染道路，在施工现场出土口处建立冲洗台、沉淀池，将沉淀后的清水排水现场就近的市政管道。

44.准备约10人在工地文明施工用。准备潜水泵若干台，用于排除基坑内积水。

45.2）土方开挖，土方开挖遵循分层分块的开挖原则，不得超挖；基坑开挖方法采用反铲挖土机，采用退挖方法，挖土机下铺设走道板；基坑内采用1台小型挖机翻土（25t汽车吊吊至基坑内），坑外采用1台长臂挖机向坑外挖土。

46.3）挖土至基坑底部离基底桩顶标高300mm处采用人工找平，保证基底平整；挖土时，纵横向间距2m左右打入竹片或短钢筋来控制标高；严格按照设计图纸与施工方案施工；在土方开挖后应尽快施工垫层混凝土，在24小时内浇注完成，减少基坑暴露时间；严禁在基坑周边堆土，土方全部外运；4）基底施工与处理挖土至基坑底部后，混凝土垫层可按边挖边捣，见底后24小时

内完成该处混凝土垫层，面层要拍平，配合垫层分块施工，地基验槽应分段分块进行；5）当冠梁或围檩混凝土强度达到设计要求后方可开挖土体。

47.基坑开挖注意事项针对基坑挖土实际情况，土方开挖遵循分层分块的开挖原则，不得超挖。

48.基坑开挖方法采用反铲挖土机，采用退挖方法。挖土机下铺设走道板，便于挖土机挖土，局部采用pc-50挖机收底。挖土至基坑底部离基底桩顶标高300mm处采用人工找平，保证桩身被挖机破坏及基底平整。挖土时，为保证基底平整，纵横向间距2m左右打入竹片或短钢筋来控制标高。挖土时，由现场管理人员全方位负责与指挥，严格按照设计图纸与施工方案施工。安排专人对进出土方车辆进行统一调度与指挥，在车辆进出的大门口，路面应铺设草包或垫麻袋，避免车轮带泥，影响市容卫生。在土方开挖后应尽快施工垫层混凝土，在24小时内浇注完成，减少基坑暴露时间。同时，土方施工应注意避开阴雨天气进行。严禁在基坑周边堆土，以免造成围护结构为移，土方全部外运。基底施工与处理挖土至基坑底部后，混凝土垫层可按挖土边挖边捣，见底后24小时内完成该处垫层。面层要拍平，为配合垫层分块施工，地基验槽应分段分块进行。当地质情况与地质报告不符的，应及时与设计联系，采取必要的设计处理措施。环形冠梁或围檩混凝土强度达到设计要求后方可开挖土体。

49.土方开挖时的周边环境保护：基坑开挖前聘请专业的监测队伍对围护结构位移进行监测，进行原始数据积累，做到信息化施工，确保土方开挖后的基坑安全。整个挖土施工前，紧密结合基坑的具体情况，做好周密的施工部署，包括施工，编制详细的专项施工方案并报设计监理同意后方可施工。严格控制挖土标高，避免超挖，应做好标高控制工作。挖土过程要严密控制基坑墙体和周边号房桩基的位移变形情况，如有异常，应采取有效措施后再继续挖土。

50.基底挖土过程中，基底垫层应在开挖后24小时内浇筑，垫层分块浇筑，做到挖一块浇一块，防止基底土受到扰动。基坑开挖后和开挖时基坑周边不得大量长时间堆土，基坑边不得有重型车辆停留。挖土机械严禁在围护体压顶直接行走。

51.土方开挖的其他事项：在挖土期间可采用挖掘机形成接力形式，逐渐缩小开挖面。土方挖掘完后马上进入砼垫层、基础地梁砖胎模等施工，待大面积垫层浇注完成后穿插进行基坑中间集水井、电梯井等土方挖掘。基坑开挖过程中，不同土面标高须报驻地监理、业主确认并做好记录。当基底土层与设计要求不符合时或地基承载力要求达不到要求时，及时通知设计、监理处理。基坑开挖中，根据塔吊基础的位置，围护结构应沿塔吊外侧将塔吊基础全部围挡，塔吊基础的施工按塔吊基础专项施工方案。

52.土方开挖遵循分层分块、控制基坑开挖的时空效应，但本工程开挖深度较浅，仅采用分块开挖的原则控制基坑的时空效应。挖土时应在坑边试挖，无漏水时再大面积开挖。基坑边5m范围内荷载控制在20kpa，严禁堆载和大型施工机械行走。

53.土方回填技术要求：回填土宜选用含水量在10%左右的干净粘性土。若土过湿，要进行晾晒或掺入干土、白灰等处理；若土含水量偏低，可适当洒水湿润。分段填夯时，交错处做成阶梯形，上下接搓距离不小于1.0m。基坑回填应在相对两侧或四周同时进行，基础墙两侧标高不可相差太多。回填土要分层铺摊夯实，蛙式打夯机每层铺土厚度为200-250mm；人工夯实时不大于

200mm。每层至少夯击三遍，要去一夯压半夯。

54.注意事项：施工时，基坑墙体达到一定强度后，才能进行回填土的施工，以免对结构基础造成损坏。严禁用水浇使土下沉的“水夯法”。土虚铺过厚、夯实不够会造成回填土下沉，而导致地面、散水裂缝甚至下沉。雨期施工时，防止地面水流入坑内浸泡基土。

55.以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。技术特征：

1.一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构，其特征在于，包括绕圆周均匀分布的水泥桩体、冠梁、围檩和护坡体，冠梁连接于水泥桩体的上端，围檩平行冠梁设于冠梁的下方的水泥桩体上，水泥桩体的上端突出地表并与护坡体相连接，所述水泥桩体为三轴搅拌桩机打孔注浆制成，水泥桩体内隔一插一设有内插h型钢，基坑的基底标高处设有混凝土垫层；所述冠梁的高度为1200-1350mm，厚度为750-850mm；所述围檩的高度为900-1100mm，厚度为750-850mm；所述护坡体与水平面的夹角为45度，护坡体底部设有插筋与底部土体相连接；护坡体外侧2-3米处设有排水沟。2.根据权利要求1所述的一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构，其特征在于，所述护坡体的结构由位于表面的素砼面层和底部的双向钢筋网片组成，所述双向钢筋网采用平面梅花形分布，插筋与双向钢筋网垂直固定连接，素砼面层厚度不少于80mm。3.根据权利要求1所述的一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构，其特征在于，所述土体由上至下依次为粉性充填土层、淤泥质冲填土层、粉质黏土夹粉土层、粉土粉砂层、粉质黏土夹粉土层。4.根据权利要求1所述的一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构，其特征在于，所述围檩与水泥桩体之间设有吊筋，吊筋为25号钢筋。5.根据权利要求1所述的一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构，其特征在于，所述内插h型钢安装前表面涂有减摩剂，内插h型钢的顶部位于冠梁中的部分缠有1~3层牛皮纸。6.根据权利要求1所述的一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构，其特征在于，所述内插h型钢上的焊缝位于基坑的基底标高下方2.5米处。7.权利要求1所述的一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构的施工方法，其特征在于，包括施工准备、护坡施工、三轴搅拌桩施工、冠梁和围檩施工、管井施工、基坑土方开挖施工各步骤，其具体操作步骤如下：一）施工准备1）测量仪器校准，本工程所用测量工具必须经过法定计量单位检验校准，并确保使用时在有效检测周期内；2）复核水准点及坐标点，对施工现场的水准点和坐标点进行复测，确保基准数据的准确性，水准点和坐标点设置不少于三个；3）对施工现场内影响施测的各种障碍进行处理，确保施工测量的顺利进行；二）护坡施工1）放坡开挖前应准确定出外边线，以确保放坡的坡度准确无误；2）根据放坡的标高分层开挖，开挖后及时施工喷面，土坡暴露时间不得超过24h；3）坡面采用挂网喷浆处理，网片采用双向钢筋网片，网片由垂直插筋固定，呈平面梅花形布置；4）喷射砼施工应符合《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，砼面层80-100mm厚，分两次喷射，第一次喷射厚度40-50mm，第二次喷射厚度40-50mm；5）喷射砼应采用强度等级为c20细石砼，水泥强度等级为42.5；空压机风量不宜小于9m3，气压0.3～0.5mpa，喷头水压不宜小于0.15mpa，喷射距离控制在0.6～1.0m，通过外加速凝剂控制砼初凝时间在5～10min；6）喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下向上，喷射砼终凝2h后，应喷水养

护，养护时间为3～7h；7）坡顶注浆钢管尾端封闭，管壁开注浆孔，注浆孔间距为1000mm，呈螺旋状布置，采用打入法施工；8）注浆钢管采用不小于0.6mpa压力注浆，注浆采用水泥浆，注满后保持压力3～5分钟；注浆用水灰比0.5～0.6，加入适量的早强剂，水泥强度等级42.5；9）土方开挖至基底标高时，应及时浇注混凝土垫层，最大限度地防止基坑暴露过久；三轴搅拌桩施工1）桩机就位，由当班班长统一指挥，桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正；桩机应平稳、平正，并用线锤对龙门立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm；2）搅拌速度及注浆控制，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，根据设计要求和有关技术资料规定，

①

段下沉速度不大于1m/min，

②

段在桩底部分适当持续搅拌注浆，

③

段提升速度不大于2m/min，

④

段为桩底高位做持续搅拌注浆，做每次成桩的原始记录；3）制备水泥浆液及浆液注入，在施工现场安装自动拌浆施工平台，采用散装水泥，在开机前应进行浆液的搅制，水泥浆液的水灰比为1.5～2.0，每立方搅拌水泥土水泥用量为360kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，注浆压力为1.5mpa ～2.5 mpa，以浆液输送能力控制，搅拌土体28天抗压强度不小于0.5 mpa；4）h型钢插入，三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放h型钢；起吊前在距h型钢顶端0.07m处开一个中心圆孔，孔径约4cm，装好吊具和固定钩，然后用50t吊机起吊h型钢，用线锤校核垂直度,必须确保垂直；在沟槽定位型钢上设h型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将h型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制；根据甲方提供的高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据标高钢筋同定位型钢焊接固定；若自沉不到位需用振动锤送桩至设计标高，送桩标高误差控制在

±

5cm以内；待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除；若h型钢插放达不到设计标高时，则采取提升h型钢，重复下插使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制h型钢垂直度；h型钢表面涂刷减摩剂；5）h型钢回收，待地下主体结构完成并达到设计强度后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收h型钢，用水泥砂浆自流充填h型钢拔除后的空隙，减少对邻近建筑物及地下管线的影响；四）冠梁和围檩施工1）首层土方开挖至冠梁底，桩头的余桩浮浆凿除处理干净，用素砼找平，绑扎钢筋，再支设外侧模板，浇筑砼；浇注冠梁时，埋设在冠梁中是h型钢部分必须用牛皮纸将其与混凝土隔开，否则将影响h型钢的起拔回收；2）支撑梁底模采用胶合模板，主筋连接采用绑扎形式连接，其搭接长度应满足45cm且绑扎接头应错位布置，即两接头错开距不小于1.3倍搭接长度；搭接长度区内接头面积最大百分率25%，支撑汇交结点与立柱的连接点、钢筋均应采用焊接连接，同一截面钢筋的焊接

点不得超过50%；3）模板采用木模板，侧模采用九夹板制作，外加方木做围檩及钢管横撑，采用双拼脚手管加对拉螺杆、扣件钢管作为支撑体系，支撑梁底部采用与侧模相同的木模板；模板内侧应刷脱膜剂；五）管井施工1）井位放样，根据井位平面布置图测放井位；2）埋设护口管，护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土填实封严，防止施工时管外返浆，护口管高出地面；3）钻进成孔，管井钻进开孔时应保证开孔钻进的垂直度，采用干取土钻机清水成孔；垂直度应控制在1％内，钻进过程中对水位、涌砂、气体逸出等情况进行观察，记录，发现问题及时处理；钻至设计深度后，经和现场监理验收合格后，再进行下道工序；冲孔换浆，钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.5m，进行冲孔清除孔内杂物；4）管井安放，井管进场后用铁丝固定牢固，防止下管过程脱落，下管时在滤水管上下两端各设一套扶正器，保证滤水管能居中，井管焊接要牢固、垂直、下到设计深度后，井口居中固定；下井管过程中应注意，井管顶部应高出地面30～50cm；5）回填滤料，采用循环水法填料，滤料采用粒径砂石、中粗砂，级配须符合要求，杂质含量不大于3％，砾料填至地面4m深的位置，以上部分用优质粘土回填密实；6）井口封闭，在砾料上面采用优质粘土回填至地表，回填时沿井管进行围填，注意少放慢下，在井管口处封闭严密；7）洗井，洗井洗至井水基本不含泥沙为止，泥浆比重小于1.05；8）降水运行，洗井结束后，在降水井内放入潜水泵，降水运行过程中将水排至场地四周的排水沟内，通过排水沟将水排入指定地点；9）维护及封井，降水运行期间，设专人对降水情况进行观察，并详细记录出水量、水位、水泵运行状况，发现异常情况及时处理；主体结构完成后，将深井作为泄水孔封堵；六）基坑土方开挖施工1）施工准备，办理各种施工手续；踏勘、熟悉现场，校验基准点并进行施工图纸、施工要点、现场地下管线图、控制点、水准点相关技术交底；在施工现场出土口处建立冲洗台、沉淀池，将沉淀后的清水排水现场就近的市政管道；准备潜水泵用于排除基坑内积水；2）土方开挖，土方开挖遵循分层分块的开挖原则，不得超挖；基坑开挖方法采用反铲挖土机，采用退挖方法，挖土机下铺设走道板；3）挖土至基坑底部离基底桩顶标高300mm处采用人工找平，保证基底平整；挖土时，纵横向间距2m左右打入竹片或短钢筋来控制标高；严格按照设计图纸与施工方案施工；在土方开挖后应尽快施工垫层混凝土，在24小时内浇注完成，减少基坑暴露时间；严禁在基坑周边堆土，土方全部外运；4）基底施工与处理挖土至基坑底部后，混凝土垫层可按边挖边捣，见底后24小时内完成该处混凝土垫层，面层要拍平，配合垫层分块施工，地基验槽应分段分块进行；5）当冠梁或围檩混凝土强度达到设计要求后方可开挖土体。8.根据权利要求7所述的一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构的施工方法，其特征在于，所述基坑边5m范围内荷载控制在20kpa，严禁堆载和大型施工机械行走。

技术总结

本发明涉及明挖深基坑工程施工领域，尤其涉及一种大型圆基坑三轴搅拌桩支护结构及其施工方法，其特征在于，包括绕圆周均匀分布的水泥桩体、冠梁、围檩和护坡体，冠梁连接于水泥桩体的上端，围檩平行冠梁设于冠梁的下方的水泥桩体上，水泥桩体的上端突出地表并与护坡体相连接，所述水泥桩体为三轴搅拌桩机打孔注浆制成，水泥桩体内隔一插一设有内插H型钢，基坑的基底标高处设有混凝土垫层。与现有技术相比，本发明的有益效果是：因冠梁与围檩呈圆环型，起到环形支撑的作用，故在开挖大型圆基坑时无需设置内支撑即可开挖土方，经济性好，后期无需拆除。通过在围檩下部浇筑混凝土垫层超平，能有效保证围檩的施工质量。能有效保证围檩的施工质量。

技术研发人员：齐萧 孙鹏 王敏 张荣福 关宏生

受保护的技术使用者：鞍山三冶建筑工程有限公司

技术研发日：2022.02.22

技术公布日：2022/6/14