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搅拌桩在基坑支护结构中的应用

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2019-12-05 05:18

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摘要：结合实际工程，介绍了搅拌桩在基坑支护结构中的应用，通过计算和实测证明搅拌桩可以大大改善桩体的强度与变形，满足深基坑稳定和变形的要求。

关键词：搅拌桩；基坑；监测

1 工程概况

某建筑工程场地的南面为已建的商住楼，东面为已建某项目一期工程，北侧紧邻宿舍楼，西侧为公路。主体为框架结构，地面以上25 层，设1 层地下室。建筑物设计±0.00标高为黄海高程2.55m，场地周边实际标高为黄海高程2.05m~2.35m。基坑开挖深度为5.5m~7.20m，桩基础采用管桩。

2 基坑支护设计

根据基坑四周环境和开挖深度要求，经过技术、经济、工期分析，决定采用水泥土搅拌桩加局部锚杆的复合型基坑支护方案。基坑各侧边采用不同的结构形式进行分析和计算，其围护结构重要性按二级基坑考虑。

地面荷载取值东、北侧地面荷载按10kPa，南侧按20kPa，西侧按15kPa计算取值；水泥土挡墙设计计算。为抵抗地下水和土体产生的侧压力，将深层搅拌桩用作支护结构，并采用块状或空腹格栅状加固形式构成水泥土挡墙，相邻桩搭接长度一般大于100mm，因其抗弯(拉)强度很低，一般按重力式挡墙设计计算。挡墙验算主要包括滑动稳定性，倾覆稳定性，整体稳定性等。此外，还需进行水泥土挡墙墙身应力验算，验算内容包括法向应力(σ=W/B)，剪切力(τ=(Ea1-W μ)/B<0.15qu) 和抗拉强度(σ拉=M/W-γh<0.06qu)。因水泥土抗拉强度极差，在深层搅拌桩的受拉侧第一排桩内插入L30×30×3角钢(抗拉强度取36kN)，有效的解决了水泥土搅拌桩抗拉强度不足的问题，使设计更加合理。

根据验算和试算结果，对水泥土挡墙厚度，水泥掺入比及相关参数进行适当修正和调整。水泥采用32.5R普通硅酸盐水泥，水泥掺入比为15%，水灰比为0.55：1.0。施工采用下沉喷浆搅拌和提升喷浆搅拌各1 次的施工工艺，其中保证下沉(提升)的速度不大于0.5m/min，钻杆转速不小于60转/min。

经计算，该项目支护设计为东，南，西侧北部，北侧西部主挡墙采用五排搅拌桩600@500，墙宽2.6m，搭接100mm，桩长10m~10.5m；被动区采用5×5排搅拌桩500@450，搭接50mm，桩长3.8m~5.0m。北侧东部近邻交警宿舍楼处和东侧中部因主楼基础影响无法保证搅拌桩宽度部位，主挡墙采用三排搅拌桩600@500，墙宽1.6m，搭接100mm，桩长10m~10.5m；被动区采用5@5 排搅拌桩500@450，搭接50mm，桩长3.8m~5.0m，同时在地面以下2.0m 和4.0m 处各设一道锚杆支撑，第一、二道锚杆水平倾角分别为15º和30º。西侧南部因开挖深度为7.2m，离后埭溪路较近且地面荷载较大(15kN/m2)，主挡墙设计为三排搅拌桩600@500，墙宽1.6m，搭接100mm，桩长12.5m，被动区采用5×5 排搅拌桩500@450，搭接50mm，桩长3.8m~5.0m，同时在地面以下2.0m，4.0m，6.0m 处各设一道锚杆支撑，三道锚杆水平倾角均为30º。锚杆的钻孔直径为130mm，采用二次注浆工艺，第一次为常压注浆，第二次为高压注浆，注浆压力应不小于2.5kN。

3 监测情况

在基坑开挖及地下室施工过程中，对本工程周边建筑物，围护桩桩顶水平位移，沉降位移进行监测，至地下室顶板施工完成历时3 个月。基坑围护工程的设计预警值为:桩顶水平位移40mm，地面垂直沉降30mm。

(1)地面沉降监测

施工期间观测基坑周边地面最大沉降量为83mm，最小沉降量为5mm；周边建筑物最大沉降量为24mm，最小沉降量为0。现该工程地下室施工已经完成，从沉降观测结果看，沉降逐渐收敛并趋于稳定。

(2)桩顶水平位移监测

施工期间观测东侧桩顶水平位移最大值为44mm，最小值为24mm；北侧桩顶水平位移最大值为34mm，最小值为2mm；南侧桩顶水平位移最大值为130.09mm，最小值为14mm；西侧的桩顶水平位移最大值为25mm，最小值为5mm。[page]

从桩顶水平位移观测结果来看，该工程至地下室施工完成，桩顶水平位移逐渐收敛并趋于稳定。桩顶水平位移和基坑周边地面沉降个别监测点超过设计预警值，认为是挤土变形回弹的累加影响和土方开挖初期开挖速度偏快，围护桩内应力释放过快，被动区强度未完全达到设计强度所致，经采

取在桩顶水平位移和沉降超过预警值的南侧围护桩不同高度上钻孔安置泄水管，以减小侧面地下水压力的方法，同时在相应位置坡脚下堆置沙袋，使围护桩位移速率逐渐减小。跟踪监测，结果发现桩顶水平位移和地面沉降均日渐收敛并趋于稳定，不影响地下室的施工安全。另外，施工完毕后，水泥土搅拌桩止水效果较好，基坑墙面未发现明显的渗水现象。

4 结论

(1)水泥土搅拌桩利用水泥等材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂强制搅拌，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使土体硬结成具有整体性，水稳定性和一定强度的桩体，从而减少软土地基的沉降量，抑制土体侧向变形，满足工程建设要求。

(2)本工程实践证明：各支护结构位移及变形、周围地面沉降等实测数据都在规范要求以内。故该基坑工程支护设计和施工是成功的。

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