发明内容
本发明的目的提供一种插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方法，不必要施工钻孔灌注桩，解决传统基坑支护中钻孔灌注桩施工受条件限制、造价高、工期慢的问题。
本发明施工步骤包括：
(1)开挖沟槽
根据基坑围护内边控制线，清除地下障碍物并开挖沟槽。
(2)水泥搅拌桩就位
搅拌桩桩架垂直度偏差不大于1％。在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5％内。
(3)水泥搅拌桩施工
搅拌机提升速度为0.8～1m/min，喷浆泵压力控制在0.4～0.6MPa。对于砂质粉土层土质，先压入按一定比例配置的膨胀土浆液，再喷入水泥浆。
对于标贯值小于50的土层，采用间隔式复搅拌法；对于用于标贯值大于50的土层，采用连续式复搅拌法。
相邻水泥搅拌桩搭接时间不应大于24h，如超过24h，则在第二根水泥搅拌桩施工时增加注浆量20％，同时减慢提升速度。
施工过程中发现水泥搅拌桩喷浆不正常等异常情况时，可以在异常水泥搅拌桩外围补桩，搭接厚度大于10cm。
(4)Y型预制桩插入
在沟槽上设置Y型预制桩定位卡进行固定，Y型预制桩定位卡必须牢固、水平，而后将Y型预制桩底部中心对准桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内，使用经纬仪或线锤控制Y型预制桩插入的垂直度。插入搅拌桩内的Y型预制桩施工必须在搅拌桩成桩后4h内完成。
(5)围檩制作
插Y型预制桩的水泥搅拌桩通过围檩连接，围檩采用C30混凝土。
(6)钢支撑施工
将支撑接至坑边围檩，施加预应力固定。支撑的架设顺序，必须按基坑变形大的位置先施工的原则进行，最大限度减小基坑变形。
挖土、支撑严格按施工工况要求坚决做到先撑后挖。每根支撑两端同时架设，两端同时施加预应力，在24h内同时完成。
钢支撑预应力施加做到分段加荷，持荷时间为2min。通过应力值与围护墙向外位移值两个指标控制预应力施加。
当钢支撑距离长于20m时，预应力施加端采用八字撑以外的可调节型装置。
本发明中水泥挡土墙厚度按下式确定：
h=12EsIsEc(1.73H+R)3---(1)]]>
式中Es为Y型预制桩弹性模量；Is为Y型预制桩惯性矩；Ec为混凝土弹性模量，H为Y型预制桩竖直段长度；R为水泥挡土墙厚度。
本发明具有挡水、挡土、工艺简单、操作方便等特点，适用于各类土层，且施工周期短、抗渗能力较强，降低工程造价。与同类型单排水泥搅拌桩止水帷幕+钢筋混凝土钻孔灌注桩围护体单位延长米上的成本比较，本发明能节约成本20％，获得了良好的经济效益。
具体实施方式
工程概况
明丰大厦基坑呈长方形，占地面积约为1.14万m2。由13层主楼和裙房组成。基坑长68m、宽23m，围护总长度约为182m，基坑深度为7m，挡土墙采用水泥搅拌桩内插Y型预制桩。基坑围护的支撑系统采用两道钢支撑，支撑平面布置形式为井字对撑的形式，混凝土围檩的强度等级为C30。
地质状况
土层物理力学指标如表1所示。
表1土层物理力学指标
土层
土层
名称
层厚/m
天然含水
率
重度
压缩模量
Es1-2/MPa
地基土
承载力
/kPa
桩周侧
摩阻力
/kPa
桩端阻力
/kPa
1
黏土
2.3
45.6
18.05
3.12
60
11
2
砂质粉土
6.8
39.8
18.63
5.23
130
16
3
淤泥
15.2
72.3
16.45
1.62
45
6
4
淤泥质黏
土
3.6
52.5
18.05
3.01
70
10
5
黏土
5.2
42.8
18.11
3.26
110
14
600
6
粉质黏土
14.6
30.6
18.92
18.28
210
21
1100
Y型预制桩是根据等截面周边扩大的原理发展起来的。众所周知，圆形与正方形、正三角形的等截面积周边比率为1∶1.13∶1.30，而与Y形相比可达1∶1.60。周边长增加，相应侧摩力增加，等截面、等桩长的Y形桩与方桩、圆桩相比与外侧水泥搅拌桩结合较好。
钢支撑采用对撑结合角撑的形式，这样布置具有如下优点：①对撑杆件受力明确，易于控制基坑变形；②由基坑内的挖土空间较大，挖土施工方便。
施工步骤包括：
(1)开挖沟槽
根据基坑围护内控制线，清除地下障碍物并开挖沟槽，沟槽深度为0.5～0.7m，宽度为1～1.2m。
(2)水泥搅拌桩就位
搅拌桩桩架垂直度偏差不大于1％。在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5％内。
(3)水泥搅拌桩施工
加筋水泥挡土墙厚度按式1确定，厚度为0.9m，轴心距为600mm，搅拌桩搭接250mm。搅拌机提升速度为0.8m/min，喷浆泵压力控制在0.4～0.6MPa，防止出现夹心层或断浆情况。
砂质粉土层土质不易搅拌均匀，在不易搅透的土层中进行多次复搅，先压入按一定比例配置的膨胀土浆液，再喷入水泥浆。此种方法的优点是成本投入较小，但浆液的配比需按实际土层情况予以调整。陶土粉与水重量比为0.08～0.1，浆液拌制后应放置24h，使其物理性能更趋稳定。
根据地质情况，采用间隔式复搅拌法，如图3所示。
相邻水泥搅拌桩搭接时间不应大于24h，如超过24h，则在第二根水泥搅拌桩施工时增加注浆量20％，同时减慢提升速度。
施工过程中发现水泥搅拌桩喷浆不正常等异常情况时，可以在异常水泥搅拌桩外围补桩，搭接厚度大于10cm。
(4)Y型预制桩插入
为确保Y型预制桩插入搅拌桩居中和垂直，在沟槽上应先放置Y型预制桩定位架，定位架按现场和Y型预制桩有关尺寸制作、放置并固定好。吊机起吊Y型预制桩后，应用经纬仪调整其垂直度，然后将垂直的Y型预制桩底部中心对正插入，沿定位架徐徐插入搅拌桩内，当插入搅拌桩内1/3后可快放，直放至设计标高位置；如不能下放到位，可借助挖掘机或振动器将Y型预制桩送到位，此时必须确保Y型预制桩居中垂直，利用水准仪控制Y型预制桩的顶部标高；Y型预制桩插入过程中应随时调整Y型预制桩的水平误差和垂直误差。插入搅拌桩内的Y型预制桩施工必须在搅拌桩成桩后4h内完成。
(5)围檩制作
作为挡土的支护结构，插Y型预制桩的水泥搅拌桩通过围檩连接，围檩采用C30混凝土，宽度为700mm，高度为700mm。
(6)钢支撑施工
将支撑接通至坑边围檩，施加预应力固定。支撑的架设顺序，必须按基坑变形大的位置先施工的原则进行，最大限度减小基坑变形。
挖土、支撑严格按施工工况要求坚决做到先撑后挖。每根支撑两端同时架设，两端同时施加预应力，支撑施工在24h内同时完成。
钢支撑预应力施加严格按要求进行，并做到分段加荷，持荷时间为2min。支撑两端共用2只油泵，4只千斤顶，由专人统一指挥，同步协调，并用双控即应力值与围护墙向外位移值控制。
本工程支撑预应力分两次施加到位。在达到设计预加应力值后，随着挖土面的深入，根据基坑周边的监测数据和轴力计数据，确定是否需复加应力，如监测数据达到报警值，则需复加应力，使支撑应力始终在受控状态下。支撑的设计预应力为800kN，分两次加载。除角撑外，支撑均为两端同时施加预应力。
由于本工程钢支撑距离长，为弥补可能由于支撑体系单方向过长造成的预应力损失，预应力施加端采用八字撑以外的可调节型预应力装置。