水泥攪拌樁在基坑支護中的應用

【摘要】：隨著建筑行業的不斷發展，城市建設的發展，高層建筑的不斷增多，合得基坑開挖深度不斷的加大，在其中基坑支護也變得越來越為重要。水泥攪拌樁具有較好的經濟效益和社會效益，因為其具有安全無公害、較快的施工速度、施工過程無噪音、無地面隆起、無振動、不排土、不污染環境、不排污、對相信建筑物不產生有害影響等優點。因此在基坑的支護中，水泥攪拌樁起到了重要的作用，被廣泛的使用。

【關鍵詞】：基坑；水泥攪拌樁；基坑支護；應用；施工

在目前，水泥攪拌法，不僅在我國各地區工業、民用建筑，地基加固中得到了廣泛的應用。在近些年來，隨著高層建筑的不斷增加，深層基坑支護也越來越多，對水泥攪拌法的應用也越來越頻繁。深層水泥攪拌樁支護，其造價低、整體剛度、設備簡單、無噪音、止水效果好、無振動、無污染、工期短等優點，故在支護工程中得到廣泛的應用。

1 水泥攪拌樁的作用機理

通過機械攪拌，把水泥、軟土混合形成水泥土，是一種物理和化學的反應過程，水泥土硬化，是水泥在具有活性的、粘土介質中進行，作用緩慢而復雜。水泥土的抗壓強度，除了與被加固土體的性質有關外，還與水泥的摻合量、齡期、標號、外加劑等有密切的關系。水泥標號愈大，強度增加愈大，水泥的摻入比，愈大，水泥土的強度，逐漸增加。水泥土的強度，隨著養護齡期的增大而增大，超過3個月后，強度的增長才開始穩定，一般采用3個月的齡期作為標準。如木鈣、三乙醇胺和石膏等，對加固土起早強、緩凝、減水和節省水泥的作用，但必須避免污染環境。

2 深層水泥土攪拌樁在基坑支護中的設計與計算

（一）深層水泥土攪拌樁在基坑支護中的設計

水泥土攪拌樁，作為基坑的支護結構，其形式類似于混凝土灌注樁。但水泥土樁身的強度、剛度，是遠遠低于鋼筋混凝土樁。其受力性能，在很大程度上類似于，重力式擋土結構。因而，水泥土樁作為支護結構時，其設計與計算，就不能按照混凝土樁墻來進行，而應按照重力式擋土結構來考慮。

水泥攪拌樁支護結構，是將攪拌樁搭接而成，平面布置可采用壁狀體。若壁狀體的擋墻，寬度不夠時，可加大寬度，做成格柵狀支護結構。即在支護結構寬度內，不需整個土體都進行攪拌加固，可按一定間距，將土體加固成相互平行的縱向壁，再沿縱向，按一定間距加固肋體，用肋體將縱向壁連接起來。

其設計步驟歸納為三點：

1、計算擋土墻上的主動、被動土壓力等；

2、確定水泥土的物理力學指標，(如：水泥土的綜合重度、無側限抗壓強度、內聚力、內摩擦角等)，得出擋墻的高、厚、入土深度等等；

3、進行擋土墻抗滑動與抗傾覆等穩定性的驗算。

（二）深層水泥土攪拌樁在基坑支護中的計算

某公司單層排架鋼筋混凝土工業廠房，該場地較寬闊，有放坡條件，采用按1：2.5的比例放坡卸土1m。其下設有井式爐地坑1座，設計坑深4.73m。場地地下水主要為淺層孔隙潛水，除表面填土含水性較差，滲透性弱，主要接受大氣降水、地表河流補給。

該基坑支護應同時滿足擋土、止水雙重功能，所以，決定采用深層水泥攪拌樁重力式擋土墻支護方案。取墻體寬度b=4．2m，插入坑底深度d=6．27m，墻體總高度為10m。地面均布荷載q，取10kPa。設計樁徑0700mm，相鄰樁體搭接200rD_ITI，采用425#普通硅酸鹽水泥，水泥摻合量為濕土容重的15％，分別為水泥量的0．2％、2％，漿液水灰比0．5：1，水泥土試塊30d齡期無側限抗壓強度大于1．0MPa，抗拉強度150kPa～250kPa。

1、土壓力計算

按照《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120—99)，土壓力由下式求得：

主動土：eaj=a，O一2c～／K(1)；

被動土：et，jk=2Cik～／K(2)式中，KK為第i層土主動土、被動土壓力系數；c、為土的內聚力(kPa)和內摩擦角。

2、穩定性驗算

（1）抗滑穩定驗算

重力式結構在側向土壓力作用下，除了沿墻底前趾角，產生轉動外，同時具有向坡體外側、基坑內側滑動的可能。為了保證其滑動穩定，應具有一定的安全系數K^，則有：—W／～EpKh=．’(5)口式中：為墻體基底與土的摩擦系數，根據該工程的勘察報告取0．35。代人數據求得：K=×_瑟=1．45>1．3。

（2）抗傾覆穩定驗算．

重力式圍護結構，在土壓力作用下墻體，可能繞前趾，轉動而發生破壞，為了保證重力式圍護結構的穩定，應考慮一個安全系數，E分別為墻前、墻背、各土層的土壓力，kN／m；W為重力式圍護結構墻體自重，kN／m；b為重力式圍護結構墻體寬度，m；hh分別為各層主動被動土壓力合力，距墻前趾的距離，m。代人數據求得：1961．97798xK=———1?67>1?5(滿足)

（3）墻身應力驗算

經測試，該工程中水泥土試塊30d齡期，無側限抗壓強度q大于1．0MPa，計算中取1．0IVIPa；內摩擦角9=25。取c=0．2qK=2，代人數據得[]=250kPa，[r]=277．50kPa。

根據上述已知量，取坑底處做驗算：=297．65／4．2=70．87<[](滿足)r=79．08—297．65×0．45／4．2=一13．06<[r](滿足)通過實際的監測，整個施工階段基坑變形較小，墻體的最大水平位移量為20ITIITI，未超過規范要求的50mm，坑內的防水隔滲效果也很好。

3 總結

在我國目前深開挖施工中，最為經濟實用的擋土技術，就是水泥攪拌樁技術。應用深層水泥攪拌樁，組成重力式擋土墻作為基坑開挖的土體支護、止水手段，其在施工時，擠土現象輕微、振動小、整體穩定性好、抗滲性能好、工程造價、低可方便下一步的基坑施工。采用深層水泥攪拌樁重力式擋土墻支護方案，在經濟和安全方面，均取得了良好的效益，但是仍需不斷探索與研究，以便提高水泥攪拌樁技術的發展。

參考文獻

[1]俞躍平深層攪拌樁法在深基坑圍護中的應用2011年012期

[2]劉建偉水泥攪拌樁在高層建筑地基處理中的設計與應用2009年06期

[3]吳蕾水利工程中水泥攪拌樁支護結構的應用研究2010年05期

[4]張家軍、岳紅建水泥攪拌樁在高層建筑中的設計與應用20011年05期