水泥搅拌桩在淤泥基坑支护中的应用

工程实录　Ｇｏｎｇ　Ｃｈｅｎｇ　Ｓｈｉ　Ｌｕ　建筑与发展　ｊｌａｎ　ＺｈＵＹＵ　Ｆａ　ＺｈＯｎ　・１３５・　水泥搅拌桩在淤泥基坑支护中的应用　郑国华　镇江方圆建设监理咨询有限公司　２１２０００　【摘要】水泥搅拌桩支护墙是水泥搅拌技术应用的进一步发展，作为深基坑开挖的支护墙技术与目前常用的钢板桩、砼桩相比，其振动小、无　噪音、无泥浆废水污染、挤土轻微、抗渗性好、不须拨桩，可避免打、拔桩的振动对邻近建筑物的影响。　【关键词】基坑围护水泥搅拌桩支护墙淤泥　１．概述　水泥土搅拌桩是加固软土地基的一种新方法，它是利用水泥等材　料作为固化剂，通过深层搅拌机械将软土和固化剂强制搅拌，利用固　化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学作用，使软土硬结成具有　整体性、水稳定性和一定强度的桩体。我国２０世纪８０年代初开始应　用搅拌桩代替钢板桩作支护结构，这种支挡结构不透水性甚微，不设　支撑，适用于处理淤泥，淤泥质土，粉土和含水率较高且地基承载　力标准值≤１　２ＯｋＰａ的粘性土等地基基坑围护结构。　２．工程实例　２．１工程概况　该工程为某排涝泵站的泵房基坑工程，其外边缘尺寸分别为５　０ｍ　×３０ｍ；开挖深度自原地面高程至坑底最低处为６．６ｍ；泵房基坑北、南、　西面为空旷地，东面为先期施工的路堤，已填筑路堤与泵房原地面高　差达４ｍ，且路堤坡脚与泵房基坑项相距最近仅２３ｍ，开挖之后形成的　高差达１　０ｍ以上。由于该泵站地处淤泥层，淤泥承载力低、灵敏度　高，压缩性高，含水率高，开挖不慎极易造成塌方等安全事故，且　先期旌工的管桩也会受到影响，因此需要在开挖前进行基坑围护。　２．２泵站地质勘察条件　（１）上部：主要为淤泥及淤泥质中砂，厚度约１　０～１４ｍ，层位稳　定，底面标高约一ｌ１～一１４ｍ，承载力特征值ｆａｋ＝４０￣６０ｋＰａ，呈流塑　状态，属软弱土层及严重的液化土层，不适宜直接作为地基持力层。　（２）中部：主要为可塑一硬塑粘性土和中密一密实砂土，厚度约　１６～２４ｍ，底面标高约一３１～一３７ｍ，标高约一２４～一３０ｍ处夹有淤泥质土　等软土层。　（３）下部：主要为强风化及微风化花岗岩层，层位稳定，顶面　标高约一３　ｌ～一３　７ｍ，为良好的桩端持力层。　２．３基坑支护方案优选　根据地质勘察报告及本地区实际情况和施工现场周围环境条件，　并参照类似工程的施工经验，采用水泥搅拌桩支护墙作为开挖时的基　坑围护体系，外加以泵房满堂水泥搅拌桩与预制管桩作为泵房的复合　地基。基坑围护方案平面图见图ｌ。　静Ｉ≮　ｔ　｛　髓一　　图１基坑围护方案平面图　２．４具体设计要点　水泥搅拌桩支护墙设计，参照以往类似工程经验，充分考虑土体　侧向压力及墙顶周围的施工荷载，按重力式挡墙进行设计并验算抗倾　覆和侧向位移。坑外侧向压力按水、土压力分算，其中土压力采用　朗肯土压力理论。坑内土压力计算采用Ｍ法计算土体反力。　该挡墙按框格形组合，形成土、桩结合体受荷，采用６排直径　为５５０ｍｍ水泥搅拌桩，相邻两桩搭接度为１ＯＯｍｍ，以确保挡墙的整体　性。经计算，桩长为ｌｌｍ，墙宽５．Ｏｍ，墙项距先期填筑的路堤坡脚　约为２　３ｍ，按１：３放坡。　水泥土桩采用Ｐ．０４２．５硅酸盐水泥，考虑各土层天然含水率平均　值较大，水泥掺入量控制在１８％左右，水灰比为０．４５～Ｏ．５，掺加　３％水泥体积的石膏粉。为增加挡墙水泥土桩的整体连接和提高抗弯刚　度，在桩内均加插中５０ｍｍ以上长６ｍ的毛竹筋：水泥搅拌桩支护墙顶设　钢筋混凝土镇口板，板厚２０ｍｍ，水泥搅拌桩内的毛竹筋进入混凝土　镇口板≥５Ｏｍｍ。基坑围护方案剖面图见图２。　图２基坑围护方案剖面图　２．５施工工艺　（１）做好施工平台后放样定位，搅拌机定位，对中。设备保　持水平、钻机主轴垂直度误差≤１％。　（２）预搅下沉。待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机　电机，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。　（３）制备水泥浆。待搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设　计水灰比拌制水泥浆，压浆前将水泥浆倒入集料斗中。　（４）提升喷浆搅拌。搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆　泵将水泥浆压入地基中，要求在桩底处驻浆ｌｍｉ　ｎ后边喷浆边旋转边提　升，匀速提升速度≤０．６ｍ／ｍｉｎ。　（５）重复上、下搅拌。搅拌机提升至设计加固深度的顶面标　高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。不允许出现搅拌头未到桩顶，　料斗水泥浆已排完的现象。若料斗水泥浆有剩余，可在桩身上部再　次搅拌，而后再次把搅拌机下沉至设计深度重新提升搅拌，以保证　桩身质量。　（６）清洗。向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全　部管路中的残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头上的　软土清洗干净。　（７）钻具提升至地面后，钻机移位对孔，按上述步骤进行下　一根桩的施工。　２．６施工中应注意的事项　（１）开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况。　（２）施工时停浆（灰）面一般应高出基础底面设计标高０．５　ｍ　以上，在开挖基坑时应将上部０．５ｍ浮浆挖去。　（３）搅拌桩底垂直偏差≤１％，桩位布置偏差≤４％，并不大于　５　Ｃｍ。　（４）施工前应确定搅拌机的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达　搅拌机喷浆１：３的时间和起吊设备提升速度等施工参数：并根据设计要求　建筑与发展　‘１３６・　ＪｉｏｎＺｈｕＹｕ　ＦｏＺｈａｎ　ｍ程实录　Ｇｏｎｇ　Ｃｈｅｎｇ　Ｓｈｉ　Ｌｕ　通过成桩试验，确定搅拌机的配比等各项参数和施工工艺。宜用流量　泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在０．４～Ｏ．６ＭＰａ，并应使搅　拌提升速度与输浆速度同步。　袋水泥计量，每根桩的水泥用量在±２５ｋｇ（半袋水泥）范围内调整。　（５）水泥采用Ｐ．０４２．５级。对无质保书或有质保书的小水泥厂　的产品，应先做试块强度试验，对不合格的水泥严禁使用，并处理　清除施工现场。　（６）抽取施工总桩数的１％进行轻便触探（Ｎ　ｌ　０）试验，要求　成桩后１ｄ龄期的Ｎ１０击数＞１５击或３ｄ内的Ｎ１０击数大于天然地基土的　Ｎｌ　０击数的２倍以上。　（５）制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制浆液的罐数、　泵送浆液的时间等应有专人记录。　（６）为保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底　６　０　ｓ，使浆液完全到达桩端。　（７）预搅下沉时不宜冲水，当遇较硬土层下沉太慢时，方可适　量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。　（８）可通过复喷的方法达到增强桩身强度。搅拌次数以１次喷浆　２次搅拌或２次喷浆４次搅拌为宜，且最后１次提升搅拌宜采用慢速提　升。当喷浆口到达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩　头均匀密实。　（９）施工时因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下０．５ｍ，待　２．８工程竣工后的质量检验　（１）静力触探试验：抽取总桩数的１％，用静力触探连续检查桩体　长度内的强度变化。用贯入阻力Ｐｓ估算桩体强度。用公式ｆｃｕ＝０．１Ｐ。　来粗略估算桩体无侧限抗压强度。　（２）取芯检验：随机抽取施工总桩数的０．５％的桩体，用钻孔方　法连续取水泥土搅拌桩桩芯，可检验桩体强度和搅拌的均匀性。取芯　用　１　０　６岩芯管，取出后可当场检查桩芯的连续性、均匀性和硬度，　并用锯、刀切割成试块做无侧限抗压强度试验。取桩芯应有良好的取　恢复供浆时再喷浆提升。若停机＞３ｈ，为防止浆液硬结堵管，宜先拆　卸输浆管路，妥为清洗。　（１　０）壁状加固时，桩与桩的搭接时间≤２４ｈ可不做处理，如因　特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩先进行空钻留出榫头以待下　批桩搭接：如间歇时间太长（如停电等），与第二根无法搭接，应　一芯设备和技术，确保桩芯的完整性和原状强度。　（３）开挖检验：选取不少于总桩数５％的桩体进行开挖检验，检　查加固桩体的外观质量、搭接质量和整体性等。主要检验项目：①　桩、墙的垂直和整齐度情况：②桩体的裂缝、缺损情况：③桩体强度和　在监理单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。　（１　１）搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，　应有专人记录搅拌机１Ｉｌｌ下沉和提升的时间。深度记录误差≤ｌ００ｍｍ；　时间记录误差≤５　ｓ。　均匀性：④桩顶水平位移量：⑤坑底隆起情况。　２．９施工效果　该水泥搅拌桩围护为土、桩框格结合体共同受力体系，在基坑开　挖及后期混凝土施工的过程中，无任何明显的弯折破坏，桩体完好无　（１　２）当搅拌桩作为承重桩开挖基坑时，基底标高以上３００ｍｍ宜　采用人工开挖，以防止发生断桩现象。　缺陷，桩体最大位移与坑内渗水量满足现场施工要求，大大节约了抽　水、降水台班及坑内支护，既达到满足基坑围护功能又降低围护造价　的目的。　２．７施工期质量检验　（１）桩位。定位偏差≤２　０ｍｍ，成桩误差≤５　０ｍｍ。施工前在桩　结束语　近年来，随着施工技术和旌工条件的发展，水泥搅拌桩的应用范　围越来越广泛。基坑开挖时，不需要井点降水和支撑或拉锚，坑内　空间宽敞，给主体结构施工带来方便，有利缩短综合工期和文明施工　及安全生产等特点，而且造价也可降低。对于深基坑中的水泥搅拌桩　支护墙的使用，应认真验算墙体的抗折强度及侧向位移，并根据实际　情况采取有效措施，以确保围护的使用安全。　中心插桩位标，施工后将桩位标复原，以便验收。　（２）桩顶、桩底高程均不应低于设计值。桩底一般应超深ｌ　Ｏ０～　２００ｍｍ，桩顶应超高０．５ｍ。　（３）桩身垂直度。每根桩施工时均应用水准尺或其他方法检查　导向架和搅拌轴的垂直度，间接测定桩身垂直度。垂直度误差应≤　１％。　（４）桩身水泥掺量。按设计要求检查每根桩的水泥用量。按整　目　９　９　ｉ　（上接第１４８页）　５．２两侧下半部砼浇筑　底板砼浇筑后，下半边两侧安装侧板，侧板龙骨用铁钉钉在拱架　卜，即可开始分层铺料浇筑。浇筑到下半部拱架顶时，将砼做凹凸　结合槽，边架设上半部拱模边浇筑。　５．３上半部浇筑　拆去连系木板和项木，固定上半部拱架及桁架（如图五）。接　着立面板，边铺面板边浇砼，两侧仍应对称辅料。封顶时，模板用　拱模拆除时，先拆去工作桥，再拆去支撑，然后将连接板拆除，　接着将上、下拱架间的垫块取出，把面板龙骨中固定钉拔出，即可　将拱架拆除，最后拆除面板，尽量减少拱模损伤。　为防止模板与砼粘结，将模前后面板与砼接触面涂上肥皂水或机　油，拆下来的模板，将粘结的砼清理掉，松动的木钉钉牢即可，最　好将拆下来的模板分类，放置在己浇筑隧洞内，以免把模板晒坏，这　样可延长模板的使用寿命，该电站的拱模从开始使用到结束基本完　厚１．５ｃｍ，宽１　５ｃｍ，长１．０ｍ的散块木板，从已浇拱顶段向未浇段后　退。　好，表明该隧洞模板衬砌是可行的。　结束语　该隧洞衬砌施工于２００７月５月开工，２００８年１１月份完工。砼完　工验收和多年运行结果表明，该压力隧洞衬砌面平顺光滑、洞身混凝　土质量良好，洞身无裂缝无渗漏，完全达到设计要求。　水利水电小型无压隧洞开挖，浆砌石衬砌施工比较常见，也积累　了一定的经验，但小型圆形压力隧洞钢筋混凝土采用木模衬砌施工基　本上用普通的机械设备即可，比较经济，施工方法容易掌握，由于　图五拱模架立　小型压力圆形隧洞钢筋混凝土衬砌工程量不大，但技术和质量要求　高，又不适合于机械化施工。该施工方法具有材料供应方便、容易　施工、投资较省等优点。因此，在山区小型圆形压力隧洞钢筋混凝　土衬砌工程施工还是值得探讨推广。　５．４模板的拆除修理