淺析加筋水泥土攪拌樁在軟土基坑的應用

胡 漢 平

(山西冶金巖土工程勘察有限公司第四分公司，山西 臨汾 041000)

1 工程概況和周邊環境

該工程位于天津市××經濟區內，主要擬建建筑物有辦公樓、門衛室，其中辦公樓擬采用框架結構，地上9層，地下1層(主要功能是車庫)?；娱L約104 m，寬約33 m，基坑深度4.9 m，±0=4.4 m，地面平均標高3.0 m(-1.4 m)?；訓|側、西側、南側均為市政道路，北側有一河道通過，距基坑較近(11.68 m～13.50 m)。工程總平面圖見圖1。

2 工程地質與水文地質條件

2.1 工程地質條件

場地地處華北平原，屬沖積、海積平原。據了解，擬建場地原為耕地，經濟區建設時經平整后荒廢，場地地勢較平坦，標高介于3.00 m～2.84 m之間。

根據巖土工程勘察資料，基坑深度影響范圍內場地地層條件自上而下分布如下：

1)人工填土層(Qml)。

全場地均有分布，厚度 0.80 m～0.90 m，底板標高為2.20 m～1.94 m，主要由①2素填土組成，呈褐色，可塑狀態，粉質粘土質，含植物根，屬中壓縮性土。人工填土填墊年限大于10年。

厚度 1.70 m～2.00 m，頂板標高為2.20 m～1.94 m，主要由④1粘土組成，呈灰黃色，軟塑～可塑狀態，無層理，含鐵質，屬高壓縮性土。本層土水平方向上土質較均勻，分布較穩定。

厚度 12.20 m～12.40 m，頂板標高為 0.30 m～0.15 m，該層從上而下可分為 2 個亞層。

第一亞層，⑥2淤泥質粘土：厚度一般為 7.00 m～7.30 m，呈灰色，流塑狀態，無層理，含貝殼，屬高壓縮性土。局部夾流塑狀態粉質粘土、粘土透鏡體。

第二亞層，⑥4粉質粘土：厚度一般為 5.00 m～5.30 m，呈灰色，軟塑狀態，有層理，含貝殼，屬中壓縮性土。局部夾粘土透鏡體。

本層土水平方向上土質較均勻，分布尚穩定。

厚度 1.70 m～2.30 m，頂板標高為-12.00 m～-12.16 m，主要由⑦粉質粘土組成，呈黑灰～淺灰色，可塑狀態，無層理，含有機質、腐植物，屬中壓縮性土。

本層土水平方向上土質較均勻，分布較穩定。

厚度 4.00 m～4.80 m，頂板標高為-13.75 m～-14.30 m，主要由⑧2粉土組成，呈灰黃色，密實狀態，無層理，含鐵質，屬中(偏低)壓縮性土。 本層土水平方向上土質較均勻，分布較穩定。

2.2 水文地質條件

勘察期間測得場地地下潛水水位如下：初見水位埋深2.80 m～2.90 m，相當于標高0.15 m～0.04 m；靜止水位埋深2.30 m～2.50 m，相當于標高 0.55 m～0.46 m。表層地下水屬潛水類型，主要由大氣降水補給，以蒸發形式排泄，水位隨季節有所變化。一般年變幅在 0.50 m～1.00 m 左右。

2.3 基坑深度范圍內各層土的物理力學指標

基坑深度范圍內各層土的物理力學指標見表1。

表1 巖土物理力學指標統計表

上述各層土的物理力學指標依據巖土勘察報告，取平均值，結合地區經驗值。

3 支護方案選擇與確認

本基坑工程為軟土基坑，支護方案在設計過程中考慮三種支護結構：1)地下連續墻，支護與截水二合一，基坑內管井降水，安全可靠，在當地常用，造價高；2)支護樁(懸臂樁)，地下水控制采用在支護樁之間設置高壓旋噴樁，與支護樁一起形成截水帷幕，基坑內布設管井降水，安全可靠，在當地常見，較為經濟；3)采用內放坡+加筋水泥土攪拌樁+微型鋼管樁支護結構，加筋水泥土攪拌樁一方面作為截水帷幕，控制地下水，另一方面起超前支護作用，基坑內布設管井降水，該方案經濟，在當地未見，具有一定的安全風險。

三種支護方案上報業主后，業主邀請相關專家進行了經濟與安全比對，認為前兩種支護結構即地下連續墻與支護樁造價過高，不予采取，第三種支護結構內放坡+加筋水泥土攪拌樁+微型鋼管樁在造價方面明顯占有很大的優勢，極為經濟，可比前兩種支護結構節省造價達百萬元，雖有一定的安全風險，但安全可控(基坑深度較淺，基坑周邊無重要的構筑物)。

對于三種支護方案，單位亦進行了多次方案可行性討論，認為采取內放坡+加筋水泥土攪拌樁+微型鋼管樁支護方案可行，雖有一定的安全風險，但完全可控，否則不具備競爭優勢，將被淘汰出局。

4 支護方案整體思路及支護剖面圖

4.1 支護方案整體思路

依據基坑深度、地質條件及周邊環境，本基坑為軟土基坑，基坑安全等級為二級，選用內放坡+加筋水泥土攪拌樁+微型鋼管樁支護結構，坡面進行鋼板網噴射混凝土防護，劃分為兩個剖面，其中1—1剖面(基坑東側、北側)按1∶0.75放坡開挖，2—2剖面(基坑西側、南側)按1∶1放坡開挖。地下水控制采用截水帷幕+坑內降水井。截水帷幕采用雙排水泥土攪拌樁，搭接寬度均為20 cm，樁徑500 mm。設計使用年限為一年。

本基坑支護設計采用理正巖土超級土釘6.5PB2版進行理論計算。

4.2 支護剖面圖及大樣圖

支護剖面圖及大樣圖見圖2～圖5。

5 施工技術要求

5.1 加筋水泥土攪拌樁施工要求

1)水泥土攪拌樁技術參數：樁徑500 mm，樁長10.0 m，搭接寬度200 mm，選用32.5等級水泥，每米滲入量60 kg，水灰比0.6～0.8；

2)樁位偏差不大于50 mm，樁機的垂直度偏差不超過0.5%，相鄰搭接寬度不得小于200 mm，樁徑偏差不大于設計樁徑的4%，樁長不得小于設計樁長；

3)施工中如因故停漿，恢復供漿后，應從停漿點返回0.5 m，重新噴漿攪拌；

4)相鄰水泥土攪拌樁施工間隔時間不應超過24 h；

5)水泥土攪拌樁加筋體采用E18鋼筋，成樁后隨即插入，間距0.6 m，長度9.0 m，梅花形布設。

5.2 微型鋼管樁施工要求

1)技術參數：選用Q235型鋼管，直徑60 mm，壁厚3.5 mm，長度6.0 m，間距1.2 m。

2)樁長不得小于設計樁長，樁位偏差5 cm，垂直度不超過1%。選用機械設備(鏟車、挖機)輔以人工壓入地層。

3)鋼管端部應制成封閉尖錐狀，尖錐頂角宜取30°～60°。鋼管上應布設注漿孔，注漿孔應沿鋼管周邊對稱布置，每個注漿截面的注漿孔應取2個，注漿孔間距為300 mm，孔徑5 mm，注漿孔外應設置倒刺覆蓋保護孔口。倒刺可采用熱軋等邊角鋼，與鋼管夾角宜取20°～30°，角鋼寬度為30 mm～63 mm，厚度為3 mm～6 mm，長度為50 mm～60 mm。注漿孔距鋼管頂為2.0 m，距鋼管底為0.5 m。

4)鋼管壓入地層后，應在鋼管內進行壓力注漿，注漿材料選用P.O42.5水泥，水灰比0.5，注漿壓力不小于0.6 MPa，注漿量取300 kg/根。

5)微型樁頂部兩側設置E18鋼筋連接，并噴射混凝土。

5.3 降水井施工要求

1)技術參數：降水井55口，井深9.0 m(孔口標高3.0 m)，孔徑700 mm，井管500 mm，選用無砂混凝土井管，降水井按間距13 m～15 m布設；

2)濾料選用磨圓度好的圓礫，井管底部設置沉砂段；

3)對不易塌孔、縮徑的地層采用清水鉆進，鉆孔深度應大于設計深度0.3 m；

4)采用泥漿護壁時應在鉆進到孔底后清除孔底沉渣并立即置入井管，注入清水，當泥漿比重不大于1.05時，方可投入濾料，濾料填充體積不得小于計算量的95%。

5.4 降水要求

1)潛水泵應安設在設計降水深度以下位置，降水期間不得隨意停抽；

2)降水開始前應統測一次自然水位，開始后，在水位未達到設計降水深度以前，每天觀測三次水位、水量；

3)當水位已達到設計降水深度，且趨于穩定時，每天觀測一次，雨季時應每日2次～3次；

4)對水位、水量監測記錄及時整理，繪制水量Q與時間t和水位降深值S與時間t過程曲線圖，分析水位、水量下降趨勢，預測設計降水深度要求所需時間；

5)根據水位、水量觀測記錄，查明降水過程中的不正常狀況及其產生的原因，及時提出調整補充措施，確保達到降水深度。

5.5 放坡開挖施工要求

1)截水帷幕達到養護齡期(28 d)再進行基坑開挖；

2)基坑土方開挖應按設計坡比分層開挖，第一步2.0 m，第二步1.5 m，第三步1.4 m，不得超挖，分段開挖，分段長度不大于30 m，分塊分區對稱進行；

3)機械開挖時，對坡體土層應預留10 cm。由人工予以清除，坡面無虛土，坡度嚴格按設計要求；

4)每步開挖到位后及時進行坡面防護。

5.6 坡面防護施工要求

該基坑為軟土基坑，為防止雨雪對坡面的浸泡，導致坑壁坍塌，對坡面進行鋼板網噴射混凝土防護。噴射混凝土厚度為50 mm，強度等級為C20，細骨料宜選用中粗砂，含泥量應小于3%；粗骨料宜選用粒徑不大于10 mm的級配礫石；噴射作業應分段依次進行，同一分段內應自下而上均勻噴射;噴射作業時，噴頭應與坡面保持垂直，其距離宜為0.6 m～1.0 m；鋼板網與坡面的間隙應為20 mm；混凝土面層采用鋼筋固定。鋼板網的規格為：板厚1.2 mm，梗寬2 mm，長節距100 mm，短節距50 mm。

6 結語

本工程業已順利完成，基坑監測數據表明，各項位移指標均在容許范圍內。工程的順利實施得到了監理、業主及當地質監站的肯定，在當地類似工程中具有借鑒經驗。