水泥搅拌桩重力式挡墙在基坑支护中的应用:重力式基坑支护

　　【摘 要】通过介绍某高层综合办公楼深基坑工程水泥搅拌桩墙支护结构的工程实例，着重叙述了水泥搅拌桩的作用机理和水泥土重力式挡墙的设计计算要点，指出严谨的设计、严格的施工和严密的监测是确保水泥搅拌桩重力式挡墙基坑工程成功的关键。
　　【关键词】水泥搅拌桩；基坑；支护结构；监测
　　1、引言
　　水泥搅拌桩挡墙是基坑支护工程中经常使用的一种围护结构。它是以水泥为固化剂主剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和水泥强制搅拌，利用水泥和软土之间的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的连续墙体。搅拌桩挡土墙既能防止土体滑塌破坏，也能防止地下水大量渗出后引起周围土体沉降。水泥土桩挡墙多应用于开挖深度不大于于6.0m，周边环境较简单且空间紧张的基坑支护中[1][2]。
　　2、工程实例
　　2.1工程概括
　　某综合楼深基坑工程平面似“扇”形，基坑面积约5000m2，基坑南侧和西侧为繁华道路, 北侧约8m为自行车市场，东侧约10m为富迪车站购物广场（2层砖混），拟建场地南侧道路边埋有自来水供水管道、天然气管道及市政泄水管道，基坑开挖深度为6.0m。
　　2.2地质条件
　　场地岩土地层由上至下主要有杂填土层（厚0.4～0.7m）、粉质粘土夹粉土（3.4～5.5m）、淤泥质粘土层（4.5～9.1m）、粘土层（3.4～13m）等，土层粘聚力和内摩擦角依次为10KPa、14°，18KPa、8°，10KPa、5°，18KPa、11°。场区地下水为赋存于杂填土层中的上层滞水和下部砂层中的微承压水，坑底有较厚的淤泥质粘土隔水层，则对基坑施工有影响的是上层滞水。
　　3、支护方案设计
　　根据该基坑地质情况及周围环境状况，本基坑支护形式采用坑顶放坡+水泥土搅拌桩墙的支护形式。
　　3.1水泥搅拌桩挡墙
　　根据土质条件和基坑开挖深度H先确定搅拌桩插入基坑底深度D，根据工程经验，一般要求D/H≥1.1～1.2，且宜插到不透水层，以阻止地下水的渗流[3][4]。墙体宽度B一般可取B/H=0.8～1.0，且不宜小于0.6，本土程墙厚2.9m，,考虑采用了7排水泥搅拌桩，桩顶标高-2.5m，设计孔深11.5m，有效桩长9m，全程复搅，桩径500mm，纵横向桩间距400mm。坑底采用8排水泥搅拌桩进行被动区加固，桩顶标高-6.0m，设计孔深12m，有效桩长6m，全程复搅，桩径500mm，纵横方向桩间距400mm。水泥采用32.5#普通硅酸盐水泥，喷灰量55±5Kg。平面布置见图1，支护剖面见图2。基坑坡壁的上层滞水采用集水沟疏导。
　　3.2坑顶放坡卸载
　　根据基坑周边环境，合理利用周边可用空间，从地面往下0～2.5米按1:1比例放坡卸载，并在搅拌桩顶设置宽2.9米宽平台。坡面编钢筋网喷砼，编网规格：面层钢筋网为φ6.5@250×250钢筋网；喷射混凝土采用32.5#普通硅酸盐水泥、中粗砂、5～15mm瓜米石材料，混凝土强度等级为C20，砼厚80～100mm。
　　3.3稳定性验算
　　整体稳定性最小安全系数Ko=1.199＞1.15，即整体稳定性安全。
　　抗滑移安全系数Ks=1.25>l.2，即满足抗滑移安全需要。
　　抗倾覆安全系数Kt=1.53>l.35，即满足抗倾覆安全需要。
　　抗隆起安全系数Kp=2.96>l.8，即满足抗隆起安全需要。
　　墙身压、拉和剪应力均满足水泥土墙强度要求。
　　4、支护施工
　　4.1施工流程
　　施工准备→测量放线→水泥搅拌桩施工→监测点布置与监测→四周排水沟及硬化路面施工→桩养护期满→第1层土方开挖→第1层喷砼施工→砼压顶板施工→第2层土方开挖→保留0.5m厚土保护层，进行承台开挖施工→清底至设计基坑深度→施工完毕
　　4.2施工要点
　　①保证水泥土各种参数。水泥掺入比为15%，水灰比为0.45。外加剂：木质素磺酸钙0.2%；三乙醇胺0.05%。水泥土28天无侧限抗压强度qu>0.8MPa。
　　②土方应均匀开挖，按施工图纸严格确定表层土卸土厚度及范围，同时在挖土过程中要对工程桩体加以保护防止施工机械对其产生破坏。
　　③在水泥土搅拌桩墙顶须设置钢筋混凝土盖板，配筋率满足钢筋混凝土构造要求。
　　④加强观测和监控，防止施工中可能出现的各种意外情况，发现问题及时会同有关单位采取措施解决。
　　5、基坑监测
　　本工程为梯形深基坑，基坑监测点取三边及东北侧建筑，并在施工过程中做好施工监测。
　　5.1监测项目
　　监测项目主要有土体侧向位移，基坑顶面沉降量和水平位移，临近建筑物沉降，周边地面沉降等。
　　5.2位移监测
　　基准点须设置在变形区以外的稳定地点，观测点沿基坑周边布置，采用经纬仪观测角度，钢尺测量距离的方法进行支护结构的顶部总位移监测。基坑开挖过程中每天观测一次，测定其垂直偏移量。
　　5.3沉降监测
　　基准高程控制点必须设在非沉降影响区，并在沿基坑周边每20m各布置一个沉降观测点，形成一个高程控制观测网，对周边环境进行沉降监测。采用水准仪按水准测量方法施测，用中丝读数进行闭合观测。土方开挖过程中，每天应对各测点进行1～2次的沉降观测，观测应在标志稳定的情况下才能进行。
　　5.4裂缝监测
　　施工过程应密切监测场外地面是否出现裂缝，若发现裂缝，应严格监测其发展变化，并及时用水泥浆封闭裂缝以防地面水渗入。
　　基坑变形观测[5][6]，一是监测地面下沉值，一是监测水平位移值，现场监控测量对喷锚网支护技术尤为重要，掌握边坡的稳定安全程度，提供准确数据信息，以便设计和施工方案做出相应调整，达到设计和施工最优化，确保深基坑支护的稳定可靠性。
　　本工程共观测30余次，基坑三边（东北、东南、西北）的最大水平位移分别为10mm、6mm、9mm,最大沉降分别为12m、8mm、11mm，建筑监测最大沉降5mm，不均匀量为3mm，道路不均沉量5mm，基坑支护结构稳定安全可靠，基坑未发生涌水和坑底隆起等现象，，说明该支护方案的设计及施工符合质量安全要求，满足相关规范标准。
　　6、结语
　　采用水泥搅拌桩挡墙支护结构方案可以在地质条件和周围环境较差的情况下达到预期目标，同时能建设单位减少投资并缩短工期。
　　在施土过程中各单位紧密合作并严格控制施土质量，土与水泥均匀搅拌，桩体笔直且连接紧密，墙体墙体无渗水与开裂，基坑无积水，因此保证了施土安全。
　　在整个施工中，必须对施工周围的环境进行全面的监控，包括对邻近房屋、道路与地下管线的监控。从而更好的为施工服务。
　　总之，在施工中要不断优化设计和施工工艺，采用信息化施工，加强对施工的监控，对出现的问题及时采取有效的处理措施，确保施工安全。
　　参考文献
　　[1]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].
　　[2]DBJ/T 15-20-97,建筑基坑支护工程技术规程[S].
　　[3]黄强.建筑工程基坑支护技术规程应用手册[M].北京:中国建材工业出版社1999.
　　[4]黄强.深基坑支护工程设计技术[M].北京:中国建材工业出版社1998.
　　[5]余志成,施文华.深基坑支护下程设计与施下[M].北京:中国建筑工业出版社1997.
　　[6]江正荣.基坑工程.北京:机械工业出版社2004.