深层搅拌桩作大型基坑围护的设计与施工

深层搅拌桩作大型基坑围护的设计与施工
摘要：本文叙述了深层搅拌桩作大型基坑围护的设计方法、桩的合理构造，并对如何提高施工质量，出现问题如何救治进行了探讨。

关键词：深层搅拌桩基坑围护设计构造质量救治
‘众所周知，深基坑支护工程成败的标准，概括起来只有两条，一是保证稳定坑壁以供后续工程的施工作业，二是不破坏基坑周围的建筑环境。

以深层搅拌桩作深基坑基础的支护，它有着操作简单、简化施工程序、坑内空间大、施工无污染、无噪音、止水好等优点，尤其在狭小场地内使用较为广泛。

但随着工程的增多，也出现了不少问题和质量事故，本文将综合谈谈设计与施工的问题。

1、支护结构的设计方法
目前，对于水泥土挡墙的理论计算主要是参考重力式挡土墙的计算方法进行计算的。

设计时，可根据土质情况和基坑开挖的深度H，先假设水泥土挡墙插入基坑底深度D和厚度B，然后通过对挡墙的稳定性和强度等方面的验算来调整假定值，直到各项验算都能满足设计要求为止。

1.1 挡墙截面的设计
水泥土挡墙的厚度B应不小于基坑开挖深度的0.4倍，通常取值B=（0.45～0.90）H；水泥土挡墙插入基坑底深度D应不小于基坑开挖深度H的0.5倍，通常取值D=（0.6～1.0）H。

经过各种厚度、高度水泥土挡墙的试算，作者发现开挖深度H超过7m的挡墙主要是抗滑稳定性不能过关，所以水泥土挡墙一般只能用于开挖深度小于7m的基坑支护结构。

1.2水泥掺入比的确定
水泥土挡墙承受比较大的侧压力，所以保证水泥土强度是挡墙设计中的关键。

水泥土的无侧限抗压强度随水泥掺量的增加而增加。

淤泥土的含水量也是影响水泥土强度的主要因素之一。

从实验中得知，当天然含水量为45%，水泥掺量为10%时，28天龄期的水泥土强度qu=2300kPa，而含水量为75%时的同样水泥掺量，其qu仅为1370kPa。

因此，实际工程中应根据土的含水量来确定水泥的掺入量。

一般工程中常采用7%～20%的水泥掺入量，当含水量大于60%时宜采用20%掺量。

水泥一般采用425#普通硅酸盐水泥和矿渣水泥。

1.3稳定性验算
a. 抗滑动稳定性验算：Kh≥1.3
b. 按国标TJ7-74《工业与民用建筑地基基础设计规范》规定，基坑挡土墙厚度应满足
需要说明一点，只有使用静压法取土才具有较为准确的代表性，否则根据安全系数≥1.5的计算结果来看仍然不满足安全要求。

2、深层搅拌桩的合理构造
2.1合理改善平面构造
由于深层搅拌桩是水泥桩的柔性体，一般在开挖时有30～80mm的正常位移量，如边长超过60m，墙体的变形位移量更大。

位移的结果使桩体之间产生薄弱环节，在天气晴朗无雨的季节尚无问题，若暴雨季节地下水位骤然升高，甚至持续暴雨涌入基坑，使变形后的桩体之间的棱形空间出现涌水空洞，所以合理改善深层搅拌桩和平面构造，如加设劲性构造柱，加设φ400mm的树根桩以减少位移变形。

2.2改变打设构造
经实地调查，发生涌流倾覆的围护大多是竖打格栅状桩位。

竖打格栅状桩体，由于左右咬合部位有棱形空隙，施工稍有不慎，重合部位不足，就会出现“生土”，形成涌流的隐患。

若将竖打改为横向交叉打法即可消除此弊端，横向交叉打设的结构，由于咬合截面消除了棱形空隙，不容易被地下水突破，也提高了抗涌流能力。

3、提高深层搅拌桩的施工质量
3.1控制搅拌深度和宽度达到设计要求，控制水泥掺量，控制搅拌提升速度，要求喷浆与提升同步进行，控制相邻桩搭接不超过规定时间。

搅拌桩的合理咬合面是桩之间相互搭接的截面，按实践经验认为以150mm为宜，有了这些重叠的咬合面，才能使单桩变成群桩的群体作用。

因为如果停机24小时后再施工，由于单面水泥土的强度大不能满足操作要求，接槎质量很难控制，所以，采用连续施工的方法可以避免这些问题的产生。

3.2严格执行二次沉入二次喷浆的施工工艺。

深层搅拌桩在施工中应采取二次搅拌二次喷浆的施工工艺，试块经28天养护抗压试验结果应在2.4Mpa以上。

3.3当基坑附近有其他工程施工时，要及时组织协调，在基础底板混凝土浇捣期间，要限制打桩距离和控制打桩速度，以免混凝土开裂，影响质量。

施工采取分段分块、逐步推进、集中精力完成一块、及时回填的施工方法，此外加强管线、周围环境的监测，及时提供准确的监测数据是非常必要的。

4、支护结构破坏及救治措施
4.1管涌和流砂
在地下水位较高的含砂层的基坑中，由于开挖成桩墙内外水头差，形成动水压力。

当动水压力的渗透速度超过临界流速或水力梯度，超过临界高度时，就会引起管涌和流砂或者从基坑底部从桩墙缝中大量泥沙涌入基坑，导致地面坍陷，而且这种坍陷的位置和范围带有随意性，很难预测，危害较大。

另一种情况是开挖下面有薄的不透水层，当这一薄不透水层挡不住水头压力时，在渗液作用下就会冲破，形成流砂，有时形成一般的管涌，发生流砂或管涌，作为应急措施可采用如下方法：
a、在挖基坑期间加强监护，搅拌桩养护期不足的区域严禁开挖，若挡土墙发生涌流，先采用引流堵漏法作初步处理。

b、采用压密注浆法进行水堵漏。

即用水灰比为0.5的浆体，掺入水泥用量50%的粉煤灰，按500mm有效半径的范围，用0.8Mpa的压力注入地下。

为了提高早期强度可加入一定数量的早强剂。

c、邻近无建筑物时可在挡土墙背后加φ140mm成孔，孔距5m，抽取地下水，同时在桩间堵漏。

4.2支护结构变形超常
虽然支护结构并未破坏，也未发生显著失隐现象，但由于变形过大，使周围建筑物基础和地下管网受到牵连变形，此时，可采用以下救治措施：
a、可在事前设置的树根桩及钻孔灌注桩加强处加设钢支撑或钢筋混凝土支撑。

b、在挡土墙的背后再加设一排φ350mm的树根桩，以提高挡土墙的强度，使位移趋于稳定。

c、在四周环境允许的条件下，打入井点抽水用以降低地下水位，提高土的内摩擦角值，减少主动土压力中的水压力。

一般每降低水位2m即有4cm左右的回弹。

d、加强施工全过程的监护是安全的有力保证。

有了严密的现场监护，可以立即处理突然出现的各种问题，防患于未然是一项不可缺少的组织保证措施。

以上是本人在实际工作中的一些体会认识，供相类似工程借鉴。