水泥土攪拌樁在基坑支護與降水工程中設計及施工的應用

鄭杰 郭豐佐 張清平

摘要：水泥土攪拌樁作為重力式水泥土墻的一種形式，適用于基坑深度小于7.0米，基坑安全等級為二級，基坑頂部荷載不宜過大。水泥土攪拌樁在基坑工程中既可以起到支護作用，也可以起到基坑止水的作用。本文主要結合工程實例，分析水泥土攪拌樁在基坑支護及降水工程中設計及施工的應用。

關鍵詞：基坑支護、基坑止水、水泥土攪拌樁、重力式水泥土墻

中圖分類號：TV551文獻標識碼： A

前言：

基坑支護及降水工程根據場區周圍環境條件、土層形狀、基坑深度及周邊荷載不同，可以采用支擋式結構、土釘墻支護形式、重力式水泥土墻支護形式及放坡的支護形式。

重力式水泥土墻宜采用水泥土攪拌樁相互搭接成格柵狀的結構形式，也可以采用水泥土攪拌樁相互搭接成實體的結構形式，攪拌樁的施工方法宜采用噴漿攪拌法，本文主要研究重力式水泥土墻在基坑支護及降水設計與施工中的應用，在該工程中重力式水泥土墻采用水泥土攪拌樁相互搭接成實體的結構形式。

1工程概況

擬建工程位于濟南市濟陽縣正安路與富陽街交叉口，場地周邊相對比較開闊，擬建基坑邊線距西側正安路東邊線約15.0米，距南側富陽街北邊線約7.0米，距東側居民平房最近處約7.0米，北側距離民房約25.0米。根據建設單位提供的施工現場總平面圖及基礎結構圖等確定基坑開挖深度約為5.5米，基坑開挖對周邊建筑物有一定的影響。

場地東側施工場地作業面狹窄，我們在與建設單位及施工總承包單位溝通協商后，決定該段剖面采用重力式水泥土墻的支護形式，以節約施工空間。

2地形、地貌及地下水

擬建工程場地屬黃河積平原地貌單元，微地貌為平地，場區地形起伏不大，地面標高最大值20.40m,最小值19.70m,地表相對高差0.70m，場地北部原為水坑，回填新近雜填土。

表2-1穩定水位情況

數據

個數 埋深

最小值

(m) 埋深

最大值

(m) 埋深

平均值

(m) 標高

最小值

(m) 標高

最大值

(m) 標高

平均值

(m)

25 1.37 1.70 1.45 18.20 18.70 18.45

3工程地質條件

根據鉆探揭露分析，場區內勘察深度之內的地基土自上而下依次為：

（1）雜填土：黃褐色，厚1-3.4米，可塑，以粉質粘土為主，混30%-40%的建筑垃圾。

（2）粉土：黃褐-灰黃色，厚2.4-4.6米，稍密-中密。

（3）黏土：褐黃-灰褐色，厚1.7-2.9米，可塑。

（4）粉質粘土：褐黃-灰黃色，厚1.7-2.2米，可塑。

4設計方案

4.1設計參數

（1）根據巖土工程勘察報告及《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）確定本基坑工程重要性等級為二級，地基復雜程度等級為二級，基坑開挖深度為5.5米，基坑側壁安全等級為二級，基坑側壁重要性系數為1.0。

（2）巖土體力學參數采用巖土工程勘察報告中的建議值。

巖土層名稱 C（kpa） Φ（。） γ（KN/m3） tga

①雜填土 5.0（經驗值） 10.0（經驗值） 16.0 1:1.5

②層粉土 7.8（三軸） 20.0（三軸） 17.6 1:1.5

（3）擬建基坑東側按人行通道考慮，地面均布荷載按10KPa考慮，東側存在二層建筑物，建筑物荷載按20KPa考慮。

4.2重力式水泥土墻設計方案

擬建場地地下水水位較高，地下水水位在基坑底標高以上，因此，需要對地下水采取措施進行處理，為避免地下水水位下降引起東側建筑物的不均勻沉降，擬采用水泥土攪拌樁止水+回灌井回灌的措施，即基坑外側按間距20.0米，深度8.0米的原則布置一定數量的大口徑管井進行回灌，回灌井規格及型號為孔徑為700mm，井徑為500mm，井管采用無砂混凝土濾水管，為確保止水效果，水泥土攪拌樁在基坑南側及北側各向西延伸10.0米，減少地下水的回流對建筑物的影響。

基坑東側施工空間狹小，為節省施工空間采取垂直開挖的方式，即采用水泥土攪拌樁+預應力錨索的支護結構，基坑深度按5.5米考慮，水泥土攪拌樁采用搭接成實體的結構形式，共布置三排，樁徑為500mm，樁間距為350mm，搭接寬度為150mm，樁長為10.0米，噴漿材料為純水泥漿，水灰比為0.6-0.8。樁身布置一道預應力錨索，縱向間距為2.5米，橫向間距為2.0米，傾角與水平面成15°，長度為13.0米，錨固段長度為8.0米，錨索采用2束15.2鋼絞線，錨固體直徑為130mm，注漿材料為純水泥漿，水灰比為0.5-0.55，鎖定值為70KN，腰梁采用1【20a槽鋼進行連接。為避免水泥土墻墻面被雨水浸泡，對墻體產生侵蝕作用，墻面采用掛網噴射混凝土的方式進行防護，鋼筋網采用Φ8鋼筋，縱橫間距均為250mm，鋼筋網通過U型扣進行固定，樁頂噴面寬度不小于1.5米，噴射混凝土水泥：中砂：石子（粒徑不大于10mm）比例為1:2:2.強度等級為C20，厚度不小于80mm。

5施工工藝

5.1工藝流程

測量放樣→鉆機就位→鉆機對位調平→攪拌制漿→攪拌噴漿至設計深度→攪拌噴漿提升至地面→下一樁位施工

5.2水泥土攪拌樁施工技術要求

(1)施工前應使樁機水平，使鉆桿保持豎直，垂直誤差不得大于0.3%，無論何種原因造成的樁位和樁向偏差（或變動），都必須采取相應措施，確保防滲墻的可靠連接。

(2)成墻厚度：搭接寬度不小于150mm,水泥采用礦渣硅酸鹽水泥，強度等級為P·S·A32.5，設計水灰比為0.6～0.8，輸漿壓力0.3～1.0MP，鉆進速度0.3～0.8m/min，提升速度0.8～1.3m/min，攪拌軸轉速30～60r/min，垂直度偏差＜0.3%，樁位對中偏差＜0.02m。

(3)水泥土攪拌樁水泥漿液的水灰比宜取0.6～0.8，水泥摻入量取土的天然質量的15%～20%。

(4)結頭處理：沿樁深方向，若施工時因故停漿應及時通知操作人員記錄停漿深度，如果在24小時內恢復輸漿，再次噴漿時應將樁機下沉到停漿面以下0.5m；若超過24小時，則應和前一根樁進行對接，待水泥土墻具有一定強度后，先在接頭處用工程鉆機鉆孔，然后再灌注水泥漿連接處理。

(5)攪拌機噴漿提升的速度和次數必須符合現場攪拌試驗后確定的參數，應有專人記錄攪拌機每米下沉或提升的時間，深度記錄誤差不得大于50mm，時間記錄誤差不得大于5s，施工中發現的問題及處理情況均應注明。

6施工注意事項

（1）泥漿溝的開挖應在基坑外側，由于后期需對基坑進行開挖，一旦泥漿溝在基坑內側，其水泥漿凝固后強度較大，開挖困難，需用油錘進行破碎，增加施工成本，且對工期不利。

（2）嚴格控制鉆具提升速度，確保水泥土墻的噴漿量達到設計要求，水泥土攪拌樁水泥用量為50KG/M。

（3）為保證樁端施工質量，當漿體到達噴漿口后，應噴漿30s,再均勻攪拌提升，距離地面一米時減慢提升速度，距離地面25cm的位置停止噴漿但應注意停留幾秒鐘的時間，保證樁頭施工質量。

（4）樁位的允許偏差為50mm，垂直度的允許偏差為1%，成樁直徑和樁長不得小于設計值。

（5）水泥漿從拌和機倒入儲漿桶時，需過濾、清除雜物。儲漿桶容量要適當，既不會造成漿體不足而斷樁，又能避免多余漿體留在桶內造成浪費。

7結語

近年來，水泥土攪拌樁在地基處理方面應用廣泛，在基坑支護及降水工程中多作為止水帷幕進行使用。該工程既采用水泥土攪拌樁的支護形式，又利用其止水作用，起到雙重效果。水泥土攪拌樁作為重力式水泥土墻在工程中的成功應用，既節約了施工總承包單位的施工空間，又起到了保護周圍建筑物的作用，而且施工成本遠遠低于高壓旋噴樁，為建設單位節省工程總投資。由此可見，水泥土攪拌樁在二級基坑支護工程中的應用是完全可行的。

參考文獻

【1】JGJ120-2012《建筑基坑支護技術規程》中國建筑工業出版社，2012年。

【2】河南建基《水泥土攪拌樁濕法監理實施細則》，2012年。

【3】GB50007-2011《建筑地基基礎設計規范》，2011年。

作者簡介：鄭杰（1968-），男（漢族），山東萊蕪人，吉林大學勘查技術與工程專業，工程師。