淺析地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合式基坑支護(hù)

周 階

(廣西建工集團(tuán)第三建筑工程有限責(zé)任公司 531000)

淺析地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合式基坑支護(hù)

周 階

(廣西建工集團(tuán)第三建筑工程有限責(zé)任公司 531000)

基坑支護(hù)就是為保證基坑開挖，基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁以及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護(hù)措施。基坑支護(hù)體系是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，安全儲(chǔ)備較小，具有較大風(fēng)險(xiǎn)，基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性。不同水文，工程地質(zhì)環(huán)境條件下基坑工程的差異很大。基坑工程環(huán)境效應(yīng)復(fù)雜，基坑開挖不僅要保證基坑本身的安全穩(wěn)定，而且要有效的控制基坑周邊地層移動(dòng)以及保護(hù)周圍環(huán)境。

本文作者通過欽州污水提升泵站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，綜合闡述槽板式地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁在施工實(shí)踐的組合式使用。分析了地下連續(xù)墻+水泥攪拌樁組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)和使用價(jià)值。

地下連續(xù)墻+水泥土攪拌樁；組合式地下連續(xù)墻；基坑支護(hù)

引言：地下連續(xù)墻+水泥攪拌樁組合式支護(hù)施工，綜合了地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)，此施工方法具有施工方便、施工效率高、避免環(huán)境污染、加快工程進(jìn)度及保證基坑安全的優(yōu)點(diǎn)，又具有節(jié)約成本、工程質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.工程概況

1.1 工程簡介

欽州江二橋頭（西邊）建設(shè)污水提升泵站，是欽州城市污水管網(wǎng)改造A干線的一部分。目的是將原來流向江邊的污水，通過收集后提升到較高管網(wǎng)排放讓其自流到污水處理廠。污水提升泵站建設(shè)地點(diǎn)東近欽州江，南靠濱江一巷，西臨110萬伏變電站（如圖）。建筑結(jié)構(gòu)為框架二層，檐高11.2米，建筑面積280平方米。污水池9米×12米開挖深度-8.40，為地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻同時(shí)作為污水提升泵站的基礎(chǔ)。

1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

1.2 .1 工程地質(zhì)層分布與特征

欽州市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院提供的巖土工程勘察報(bào)告，建設(shè)地點(diǎn)黃海高程為8.07米，建筑結(jié)構(gòu)±0.000相對黃海高程點(diǎn)8.37米，地質(zhì)分布與特征見表：

序號 土層結(jié)構(gòu) 土層厚度（M） 土層特征描述1 一 1.40 素填土，黃褐～深褐，土質(zhì)不均，成分以粘性土為主，局部含少量灰渣及磚瓦碎塊等，2 二 2.10 淤泥質(zhì)土，淺灰黃色～灰白色，沖積粉質(zhì)粘土及砂類土3 三 4.50細(xì)砂，灰黃色，成份以石英、長石為主，云母片及暗色礦物次之，局部下部夾中砂透鏡體或含較多中砂顆粒4 四 1.60 砂礫，黃褐～灰黃色，局部頂部夾粉細(xì)砂透鏡體。級配差。較密實(shí)5 五 2.20強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，棕黃～淺棕紅，土質(zhì)較均勻，具塊狀結(jié)構(gòu)（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)平均值N＝36.5-61.0）6 六 中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖

1.2 .2 水文地質(zhì)條件

①建筑地點(diǎn)地下水位-4.50，距離欽江邊約50米，處在欽州江出海口，受潮汐影響地下水位會(huì)相應(yīng)變化。

②水質(zhì)PH值=6.8，有弱腐蝕性。

1.3 地質(zhì)條件分析

素土層，該層土組成物質(zhì)復(fù)雜，顆粒粒度極不均勻，土性差異大，結(jié)構(gòu)松散，含磚塊、混凝土塊對機(jī)械作業(yè)不利。

細(xì)砂層，在地下水位以下，極不穩(wěn)定水下開挖時(shí)，會(huì)隨著水的沖擊而跨坍，對泥漿保護(hù)膜層形成極為利。

2.地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合施工的選定

2.1 地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

2.1 .1 地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)分析

①施工時(shí)振動(dòng)小，噪音低，非常適于在城市施工。

②墻體剛度大，用于基坑開挖時(shí)，極少發(fā)生地基沉降或塌方事故。

③防滲性能好。

④可用于逆作法施工。

⑤適用于多種地基條件。

⑥可用作剛性基礎(chǔ)。

⑦占地少，可以充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間，充分發(fā)揮投資效益。

⑧工效高，工期短，質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)效益高。

2.1 .2 地下連續(xù)墻的缺點(diǎn)分析

①在一些特殊的地質(zhì)條件下（如很軟的淤泥質(zhì)土，含漂石的沖積層和超硬巖石等），施工難度很大。

②如果施工方法不當(dāng)或地質(zhì)條件特殊，接頭處理困難可能出現(xiàn)相鄰槽段不能對齊和漏水的問題。

③地下連續(xù)墻如果用作臨時(shí)的擋土結(jié)構(gòu)，比其它方法的費(fèi)用要高些。

④在城市施工時(shí)，廢泥漿地處理比較麻煩。

2.2 水泥土攪拌樁適用條件和優(yōu)點(diǎn)

①適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土；

②對周邊建筑物無影響（或很小）；

③攪拌時(shí)無振動(dòng)、無污染、無噪音、可在市區(qū)密集建筑群中施工；

④不會(huì)產(chǎn)生附加沉降；

⑤節(jié)約成本。

2.3 地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合施工的綜合分析

2.3 .1 施工條件分析

①本工程按設(shè)計(jì)標(biāo)高污水池底在第四層砂礫層上，中間有約4.5米的砂層，砂層中水滲透性強(qiáng)，不易形成表面泥漿膜；

②污水池基礎(chǔ)與110萬伏變電站建筑物的距離較近，開挖深度與變電站的距離比為8.4：10，在濱江一巷路邊有一條高壓埋地電纜，在開挖范圍內(nèi)。屬于一級基坑；

③現(xiàn)場不宜開放式降水作業(yè)，但可在周邊做降水帷幕；

④施工場地較小不具備泥漿制作條件；

⑤市區(qū)內(nèi)清運(yùn)費(fèi)泥漿成本較高；

2.3 .2 地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合

充分利用地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)，

①利用水泥土攪拌樁的適用多種地下土質(zhì)條件，在緊靠地下連續(xù)墻內(nèi)、外側(cè)邊線做連續(xù)嚙合的雙排水泥土攪拌樁做為隔水帷幕；（如圖）

②地下連續(xù)墻板槽在開挖時(shí)利用水泥土攪拌樁做護(hù)壁，免去制作泥漿、不用處理費(fèi)泥漿從而不造成新的環(huán)境污染，節(jié)約成本，提高社會(huì)效益。

③利用水泥土樁邊作為導(dǎo)墻免去導(dǎo)墻的制作，干式挖土，提高效率節(jié)約成本。

3.施工組織設(shè)計(jì)

3.1 施工場地布置

為清理素土層中磚塊和水泥塊對水泥土攪拌樁的影響，確保樁的平面位置和垂直度，將素土層再刨低1米，清理土中的塊狀物；

清理素土層操作面要保證施工機(jī)械的操作和回轉(zhuǎn)所需要的場地；設(shè)置連續(xù)封閉式圍擋，進(jìn)行封閉式施工。

3.2 水泥土攪拌樁施工工藝

①采用濕法攪拌樁施工方法，雙排樁支護(hù)樁徑直φ500，兩樁之間咬合搭接150，攪拌深度為9米，樁底到達(dá)強(qiáng)風(fēng)化巖層；

②施工放線定位攪拌樁的軸線，一般對中誤差不超過2.0cm，攪拌軸向偏差不超過1.0%；

③樁機(jī)移動(dòng)要平穩(wěn)，攪進(jìn)過程中注意觀察和調(diào)整鉆桿垂直；

④海潮漲潮時(shí)停止攪拌施工；

⑤漿液配制：采用普通硅酸鹽水泥P.O42.5，每米摻入量55kg/m，相當(dāng)于每立方米土摻加水泥量280kg/m3，按水泥摻加量3%摻入木質(zhì)素磺酸鈣減水早強(qiáng)劑，水灰比 0.45～0.50；因該場地地下水豐富地質(zhì)又以砂層為主，所以水泥摻入值取得比較大確保凝結(jié)效果。

⑥按“二噴三攪”法攪拌，在提升噴漿時(shí)提升速度不得大于0.5m/min，水泥漿必須充分拌和均勻；

⑦根據(jù)施工的實(shí)際需要，取樣養(yǎng)護(hù)送檢，檢查28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為合格。3.3地下連續(xù)墻施工工藝

①攪拌樁經(jīng)28天養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行地下連續(xù)墻施工，首先清理攪拌樁浮在上面的泥漿露出樁頂；采用MHL-60100AY型、液壓抓斗和KH180履帶式起重機(jī)配套的槽壁挖掘機(jī)。

②利用攪拌樁作導(dǎo)墻直接開挖，由于兩邊有水泥土攪拌樁支護(hù)，所以無需泥漿護(hù)壁，開挖時(shí)嚴(yán)遵守“開槽支撐、隨挖隨撐、分層開挖、嚴(yán)禁超挖。”的原則施工，雖有水泥攪拌樁支護(hù),但為了施工人員的安全有必要增加內(nèi)支撐,內(nèi)支撐主要由φ48鋼管、頂托、松木方條、大板組成，支撐點(diǎn)水平距離2.5米，垂直距離2.5米，上面第一排支撐從地面下1米開始。結(jié)構(gòu)見附圖；

③地下連續(xù)墻支承在強(qiáng)風(fēng)化層上，入強(qiáng)風(fēng)化層1m，實(shí)際從地面起開挖深度8m，墻厚800mm；

④根據(jù)擬定的槽段施工順序開挖（如圖）。

開挖時(shí)一般先兩端后中間，使抓斗兩端的阻力平衡。使用接頭管時(shí)抓斗一側(cè)插入時(shí)應(yīng)切鎖口管外緣，不宜超挖，也不能欠挖。成槽后，應(yīng)檢查槽位、槽深等，合格后進(jìn)行抓斗清槽。

⑤如有少量存水可有潛水泥漿泵抽走，并清理基槽；槽段開挖好后進(jìn)行平面位置、深度、壁面垂直度、端面垂直度檢測，不符合進(jìn)行修整；

⑥鋼筋籠的吊放過程中，一定要經(jīng)過仔細(xì)研究推敲，以確保鋼筋籠起吊的絕對安全。插入鋼筋籠時(shí)，使鋼筋籠的中心線對準(zhǔn)槽段的縱向軸線，徐徐下放；

⑦槽段接頭清刷：用吊車吊住刷壁器對槽段接頭工字鋼壁進(jìn)行上下刷動(dòng)，以清除工字鋼壁上的雜物；

⑧混凝土澆搗按混凝土施工規(guī)范要求進(jìn)行。

4.基坑穩(wěn)定性分析

4.1 地下連續(xù)墻基槽穩(wěn)定性驗(yàn)算

本工程基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)是地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁組合結(jié)構(gòu)，在施工過程當(dāng)中先需要驗(yàn)證地下連續(xù)墻基槽開挖時(shí)的穩(wěn)定性。基槽的穩(wěn)定性驗(yàn)算主要是對支護(hù)結(jié)構(gòu)（水泥土攪拌樁）進(jìn)行抗滑移，抗傾覆驗(yàn)算。

4.1 .1 抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算（見圖）

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012重力式水泥土墻的抗滑移穩(wěn)定性應(yīng)符合下式規(guī)定：

G—水泥土墻自重=0.85×9×1.5=11.475t/m×10=114.75kn/m

C—水泥土墻底面下土層的粘聚力，查本工程地質(zhì)勘察報(bào)告=11.2kpa

Φ—內(nèi)摩擦角，查本工程地質(zhì)勘察報(bào)告=350

B—水泥土墻底面寬度=0.85m

代入公式計(jì)算

滿足安全要求。

4.1 .2 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算（見圖）

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012重力式水泥土墻的抗傾覆穩(wěn)定性應(yīng)符合下式規(guī)定：

式中：Kov—抗滑移安全系數(shù)，其值不應(yīng)小于1.3

代入公式計(jì)算

滿足安全要求。

4.2 基坑穩(wěn)定性分析

本工程基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)是地下連續(xù)墻和水泥土攪拌樁組合結(jié)構(gòu)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是兩個(gè)工法穩(wěn)定性的疊加，支護(hù)結(jié)構(gòu)之一的水泥土攪拌樁穩(wěn)定性滿足施工要求，即可判定基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。同時(shí)，基坑的底部落在砂礫層上，支護(hù)結(jié)構(gòu)落在強(qiáng)風(fēng)化巖上，可不進(jìn)行基坑底隆起，抗?jié)B流穩(wěn)定性，管涌等各種穩(wěn)定性驗(yàn)算。

5.結(jié)論

（1）在地下連續(xù)墻成槽施工前采用水泥攪拌樁加固施工方法，對地下連續(xù)墻周圍的土體進(jìn)行加固，使后續(xù)地下連續(xù)墻成槽過程中，槽壁穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。克服了地下連續(xù)墻施工過程中常見的問題。

（2）水泥攪拌樁、地下連續(xù)墻組合式支護(hù)施工效果比較理想。因此被廣泛應(yīng)用到支護(hù)工程中，特別在市區(qū)建筑較密集地區(qū)開挖深基坑，和不良地質(zhì)條件下施工。

（3）地下連續(xù)墻與水泥土攪拌樁組合施工工藝，增加了攪拌樁的費(fèi)用，但在施工過程中，減少了導(dǎo)墻施工工序、減少了泥漿的制備和廢泥漿的處理、槽段開挖可干式作業(yè)提高效率，對環(huán)境無污染具有良好的社會(huì)效益。（4）在施工過程中要加強(qiáng)技術(shù)管理和培訓(xùn)，加強(qiáng)對質(zhì)量通病的防范，不斷的總結(jié)和改進(jìn)，對工期、造價(jià)、質(zhì)量有著更重要意義。

[1]王圣濤《沿海地區(qū)填石層地段地下連續(xù)墻施工技術(shù)》安徽建筑;2009年 02期

[2]中國建筑工程總公司.地基與基礎(chǔ)工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn).中國建筑工 業(yè)出版社,2003

[3]叢靄森。地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)施工與應(yīng)用。中國水利水電出版社， 2001

[4]中化人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012，中國建筑工業(yè)出版社，2012

[5]中化人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》JGJ94-2008，中國建筑工業(yè)出版社，2008

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1007–6344（2015）01–0032–02