水泥攪拌樁復(fù)合土釘在基坑支護中的應(yīng)用探討

胡輝　景波

(中國水電十五局國際工程公司,陜西西安　710068)

水泥攪拌樁復(fù)合土釘在基坑支護中的應(yīng)用探討

胡輝景波

(中國水電十五局國際工程公司,陜西西安710068)

隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展,水泥攪拌樁復(fù)合土釘支護技術(shù)應(yīng)運而生。水泥攪拌樁復(fù)合土釘支護技術(shù)具有安全經(jīng)濟、適用范圍廣及支護位移小等特點,在建筑工程基坑支護中應(yīng)用前景廣闊。本文結(jié)合某工程實例,分析了水泥攪拌樁復(fù)合土釘在基坑支護中的應(yīng)用,希望對相關(guān)研究領(lǐng)域提供借鑒經(jīng)驗。

水泥攪拌樁土釘支護坑基

水泥攪拌樁復(fù)合土釘支護技術(shù)是建立在傳統(tǒng)土釘支護方法基礎(chǔ)上，主要有水泥攪拌樁止水帷幕復(fù)合土釘支護、超前微樁復(fù)合土釘支護及預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘支護等多種方式。雖然與傳統(tǒng)土釘支護技術(shù)相比，會投入大量資金，提高造價成本，但是總體而言，這種新型土釘支護技術(shù)施工較為簡便，不需要使用大型、重型機械設(shè)備，施工工期較短，因而在建筑施工中得到了廣泛應(yīng)用。

1　水泥攪拌樁復(fù)合土釘支護原理

在基坑開挖之前，地層處在平衡狀態(tài)中，但由于基坑開挖打破了受力平衡狀態(tài)，局部地層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)會發(fā)生改變。主要有如下表現(xiàn):

(1)地層中重力重新分布，基坑四周土體應(yīng)力增加，特別是基坑的邊坡附近，土體應(yīng)力大幅增加;(2)基坑附近土體側(cè)向約束力削減，致使承載力降低;(3)地下水失去原有平衡，進而導(dǎo)致滲流出現(xiàn)，同時滲透壓力還會對攪拌樁穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。最終導(dǎo)致坑基附近土體出現(xiàn)沉降或位移，邊坡遭到破壞。

通過水泥攪拌樁復(fù)合土釘?shù)闹ёo，能夠承擔(dān)基坑開挖產(chǎn)生的荷載，使土體盡量保持原有受力平衡狀態(tài)，避免地下水出現(xiàn)滲流[1]。水泥攪拌樁復(fù)合土釘作為一種新型的基坑支護技術(shù)，結(jié)構(gòu)形式多樣，針對性強，從而起到了分擔(dān)載荷、傳遞載荷止水抗?jié)B、局部穩(wěn)定及超前加固的作用。

2　水泥攪拌樁復(fù)合土釘在基坑支護中的實際應(yīng)用

2.1工程概況

某地一個在建商貿(mào)大廈，工程總面積為32000平方米，地上19層，地下2層，建筑總高度為56米，整個商貿(mào)大廈的結(jié)構(gòu)體系以框式剪力墻為主，地基深度為6.8米，下樁基礎(chǔ)為29.5米。相關(guān)地質(zhì)資料顯示，建筑工程場區(qū)內(nèi)土層至上而下分別為人工土、淤泥、粉質(zhì)粘土及花崗片麻巖，地下水主要分布在淤泥層縫隙和巖層空隙中，總體透水性比較差。

2.2選擇支護方案

本建筑工程周圍建筑物較少，土地空曠，坑基四周較為平坦，附近沒有重要管道線路經(jīng)過。通過對該工程地質(zhì)及周圍環(huán)境等因素的綜合考慮，結(jié)合基坑開挖深度與經(jīng)濟效益，最后決定選用水泥攪拌樁復(fù)合土釘?shù)闹ёo方案，直立開挖，并使用雙排攪拌樁做超前支護。

2.3水泥攪拌樁

圖1　水泥攪拌樁復(fù)合土釘支護典型剖面圖

在實際施工中要選用強度等級為32.5的普通性硅酸鹽水泥，合理控制水泥用量。通常情況下，實際水泥使用量大約為被加固土重的20%，同時要摻合0.2%的木質(zhì)素、0.05%的三乙醇胺，水灰比為0.45。采用上下各攪拌兩次的水泥攪拌工藝，在噴漿時要把速度控制在80-100cm/m in范圍內(nèi)，水泥泵的進流量為恒定值，泵送壓是0. 3MPa[2]。考慮到實際地質(zhì)條件，不同地段具有不同的坑基開挖深度，因而也要分段設(shè)計支護方案。攪拌樁長度要控制在9-11m，并且插入淤泥層的深度要超過1m，而錨桿插入淤泥層的深度要超過3m。

2.4土釘支護

選用的土釘長度為48mm，焊接鋼管厚度為2.5m，傾斜角度為30°。在布置土釘時，盡量成梅花形狀，無論是水平還是垂直間距都控制在1.2m左右。注漿壓力控制在0.35-0.65MPa，在水泥用量標準下，錨管注漿量要超過35kg/m，水泥、石子和砂子之間的質(zhì)量配合比為1:2:2。通過計算來準確判斷錨桿參數(shù)，錨桿長度為12-24m，每個錨桿間距控制在100cm-120cm之間[3]。圖1為水泥攪拌樁復(fù)合土釘支護典型剖面圖。

2.5穩(wěn)固性分析

在高水位軟土基層中，經(jīng)常會應(yīng)用泥攪拌樁復(fù)合土釘來支護，水泥攪拌樁起到了隔水作用。由于軟土基坑經(jīng)常會出現(xiàn)隆起、滑坡等問題，因而在支護時，需要對攪拌樁的抗?jié)B漏和隆起穩(wěn)定性進行分析。另外，在開挖基坑時，墻背側(cè)土體會對攪拌樁直接產(chǎn)生作用力，很可能由于材料拉力不足或抗剪承載力不夠，而使整體發(fā)生滑移，進而產(chǎn)生彎折或沖剪破壞，因而也需要對攪拌樁彎折與沖剪穩(wěn)固性進行計算，從而確保攪拌樁穩(wěn)固性。

通過相關(guān)計算可以發(fā)現(xiàn)，土釘內(nèi)力與土釘?shù)奈恢镁哂幸欢ㄏ嚓P(guān)性。在上部和底部位置的土釘通常受力比較小，在之間部位的土釘?shù)氖芰Ρ容^大，而在最底部的土釘則有較小軸力;隨著基坑深度的增加，土釘拉力也隨之加大，一直到挖到基坑底部之后，土釘拉力則不會再增加;土釘支護能使墻后土體的穩(wěn)定性大幅度增加，而通過更改土釘長度，則可以對支護結(jié)構(gòu)的安全性進行調(diào)整;基坑深度的加深，基坑自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全系數(shù)會降低，當(dāng)加入土釘后，則能夠有效提升坑基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全系數(shù)[4]。另外，在水泥攪拌樁復(fù)合土釘支護過程中，正常情況下，土釘自身不會出現(xiàn)斷裂形式的破壞，往往都是拉拔式破壞。

3　結(jié)語

水泥攪拌樁復(fù)合土釘作為一種新型的基坑支護技術(shù)，具有分擔(dān)載荷、傳遞載荷止水抗?jié)B、局部穩(wěn)定及超前加固的作用，同時還具有安全經(jīng)濟、適用范圍廣及支護位移小等特點。因而在新時期的建筑施工中，我們要對該項支護技術(shù)有足夠重視。我們要繼續(xù)加強對水泥攪拌樁復(fù)合土釘支護技術(shù)的研究，在實際應(yīng)用中，堅持動態(tài)化原則，根據(jù)工程的實際地質(zhì)條件、支護結(jié)構(gòu)以及支護環(huán)境，合理設(shè)計支護方案，并要對設(shè)計方案進行及時反饋。同時，要加大信息化的投入，科學(xué)計算，對數(shù)據(jù)進行多次檢驗，防止坑基位移和基地隆起，提高攪拌樁穩(wěn)定性，發(fā)揮出水泥攪拌樁復(fù)合土釘支護技術(shù)的優(yōu)勢，創(chuàng)造更大價值。

[1]李建.水泥攪拌樁復(fù)合土釘在基坑支護中的應(yīng)用研究[J].中南大學(xué),2012,05(01:12-13.

[2]郭秋菊.水泥攪拌樁復(fù)合土釘基坑支護應(yīng)用[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報,2013,08(28):9.

[3]張衛(wèi)鋒.水泥攪拌樁復(fù)合土釘在基坑工程中的應(yīng)用[J].山西建筑, 2012,02(10):15-16.

[4]張明聚,楊海峰,張楠.復(fù)合土釘支護及其作用原理分析[J].第三屆基坑工程學(xué)術(shù)討論會論文,工業(yè)建筑2012,09(07):60-68.