搅拌桩计算书

水泥搅拌桩作基坑支护结构的实践应用

姚松清

［摘要］通过靖江上海城地下消防水池以水泥搅拌桩作支护结构的工程实例，着重介绍了水泥土挡墙的设计计算及施工要点。

［关键词］水泥搅拌桩基坑支护

1 工程概况

水泵房及消防水池地处靖江上海城东南角绿化区内，水泵房长19.75米，宽15.85米，设有地下钢筋混凝土消防水池两个，总容量750M3，水池基底标高为—6.250,室外地坪标

高为—0.250,建筑面积351.82M2,最大开挖深度为6.0m。场地地下水主要为浅层孔隙潜水，地下水位埋深在0.8m左右，地下水对砼无腐蚀性。

周边建筑物概况分析：

(1) 东侧：2层钢结构临时办公室，相邻3米。

(2) 南侧：距离现在施工的D区最小距离10m，基坑开挖降水施工会对其产生不利影响，必须采取可靠的支护防水措施。

(3) 西侧：6层的民房，相距12米，要采取支护防水措施。

(4) 北侧：南园宾馆5层，相距7米，也要采取支护防水措施

2工程地质条件

根据该工程的岩土工程勘察报告，该场地土层为近代长江冲积、堆积而成，基坑支护结

构埋深范围内其土层自上而下依次为：

表层：杂填土，以粉质粘土等杂物为主，结构松散，层厚在0.6〜1.0m。

1层：粘土，黄灰色，软塑，厚层状，高压缩性，干强度高，摇震反应无，韧性硬，可塑性高，土面光滑，从上而下土质渐变灰变软，土质不甚均一，层厚 1.00〜2.50m。

2a层：淤泥质粘土，灰色，流塑，鳞片状，高压缩性，层厚 2.80〜7.30m。

2b层：淤泥质粉质粘土，灰色，流塑，鳞片状，高压缩性、含粘土团粒，韧性中硬，摇

震反应慢，土面光滑无光泽，可塑性中等，土质不均，局部为粉质粘土，层厚 3.70〜16.6m。

3基坑支护方案选择

拟建水池开挖深度为6.0m，根据场地工程地质及水文地质条件可以考虑的支护方案大体有三种：

①、无支护放坡大开挖方案；优势是施工速度快、挖土方便、造价相对便宜。但放坡开挖土方量增大，无支护大开挖将会影响周围邻近建筑物，道路及各种管道会变形。

②、采用钢板桩支护截渗；钢板桩结构具有重量轻，强度高，锁口紧密，施工方便，施工速度快等优点，但造价较高，施工时可能对邻近建筑产生影响。

③、采用格构式深层搅拌桩进行支护，并

作为止水帷幕

，基坑内采用轻型井点降水；为

了最大限度降低工程造价，

避免不必要的浪费， 根据周围地形许可条件， 在自然地面先挖去

1.0m 土层，然后进行深层搅拌桩的施工，但搅拌桩支护需满足稳定性、强度及变形要求。

为了确保在基坑施工期间基坑及周围建筑物的安全，尽可能降低工程造价

，针对上述三

种方案，施工、监理、设计及建设单位相关技术人员进行了详细论证比较，相比之下，无论 从工期角度，还是从造价角度分析，采用深层搅拌桩止水及支护方案为最佳方案。

4水泥搅拌桩挡土墙设计计算

水泥搅拌桩挡土墙的计算参考重力式挡土墙计算方法，主要包括：滑动稳定验算、倾 覆稳定验算和墙身材料应力验算。

本工程设计采用桩径 700mm,桩间搭接长度200mm ,有效桩长为14.75m 的水泥土深层 搅拌桩作为围护桩，剖面图见下图。具体设计计算如下：

（1） 墙体截面的选择

根据土质条件和基坑开挖深度 H ，先确定搅拌桩插入基坑底深度 D 。按软土地基，一般 要求D/H >

1 . 1〜1. 2，且宜插到不透水层，以阻止地下水的渗流。墙体宽度 B 一般可取

B/H = 0. 8〜1.0,且不宜小于 0.6。本工程基坑开挖深度为 6.0m ,因为卸去1.0m 土层，实 际挖土深度H=5.0m ,坑壁桩按格栅状布置， 挡墙宽度B = 4.20m + 1.30m,其中1.30m 为自坑 底密排式布置两排，用

于加固固定，挡墙插入深度 D = 9.75m,总长度取h + d = 5m + 9.75m =

14.75m 。D/H=1.95,B/H=0.84,满足要求。

（2）滑动稳定验算

抗滑稳定安全系数：K h =（E p + pW ）/E a > 1.3 （K h ：抗滑稳定安全系数

卩：基底摩擦系数； W :挡土墙自重；Ep ：被动土压力；E a ：主动

土压力）

① 挡土墙土压力计算

2

主动土压力

p an =（q+》「i h i ）m-2cm

其中 m=tg （45。一 ”2） 被动土压力

p pn

=（ X 「i h i ）K pn + 2c

（ k

pn ）

2

其中 K pn =tg （45 + 砂2）

土压力计算结果如下图：

q=10KN/m

_________ _______________ 1、粘土

m

2、淤泥质粘土

3、淤泥质粉质粘土

挡墙剖面图

土压力计算图

② 抗滑稳定安全系数

K h =(E p + Q)/E a =( 2E pi + 2)/ 2E ai =1.34 >1.3

满足抗滑移安全需要。

(3) 抗倾覆稳定性验算

抗倾覆安全系数：K q =(E p h p +W • B / 2)/E a h a > 1.5

(K q ：抗倾覆安全系数；h p ： E p 的力臂；h a ： E a 的力臂；B :挡土墙宽)

K q =(工 E pi h pi + 2G i • B i /2)/ X E ai h ai = 1.57 >1.5

满足抗倾覆安全需要。

(4) 挡墙墙身正截面承载力验算(取基础坑底处截面)

。

水泥土试块30d 龄期无侧限抗压强度大于

fc = 1.2mpa,抗拉强度ft = 150〜250kpa 。

① 、正应力验算

Mc=2.10 X 3.10X (1/2 X 3.1+1.5)+ 1/2 X (42.46-2.10) X 3.1 X (1/3 X 3.1+1.5)+39.41 X 1.5X 1/2 X 1.5+1/2 X (58.95-39.41) X 1.5 X 1/3 X 1.5

=6.51 X 3.05+62.56 X 2.53+59.12 X 0.75+14.66 X 0.5 =229.8 KN • m

1.25 丫 cZ+1.25Mc/W=1.25 X 19.0X 5+1.25 X 229.8 X 6/ (4.2 X 4.2) =118.75+97.70 =216.45Kpa

② 、拉应力验算

1.25Mc /W - 丫 cZ=1.25 X 229.8 X 6/4.2 X 4.2 -19.0 X 5

=97.70-95= 2.70Kpa<0.06fc=72Kpa

满足要求。

验算表明，深层搅拌桩的抗倾覆稳定性、抗滑动稳定性及墙身应力均满足要求。

5施工要点及主要技术措施

深层搅拌桩是采用水泥等材料作固化剂，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，使软 土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的抗体，从而起到加固地基或坑壁支护的作用。

本

工程采用V 型双头钻机，单头 © 700mm 一次成桩2排，双头中心距0.5m ，相互搭接0.2m , 以 32.5 号普

q=10 KN/M2

-----

1、r =17.5,c=20.7,

_____

内摩擦角7.3

m 2、r=16.8；C=14.

0 42 46 内摩擦角7.3

39.41 --------------------------------------------------------

「.m i 3

58.95

3、r=17.8,c=14.0,

\内摩擦角8.9

186

1

32.73

269.8

1535 2.10

0.35

4.2m 1.3ti -