深层水泥搅拌桩在基坑围护中的应用
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摘要：随着城市建设的飞速发展和施工技术的发展及施工经验的积累，深层水泥搅拌桩以其造价低、工期短、施工方便等优势，越来越受到人们的青睐，它除了作为一种复合地基使用之外，更广泛地应用到基坑支护及挡水帷幕中。基坑工程是一个实践性很强的岩土工程问题,迫切需要理论来指导、充实和完善。
关键词：水泥搅拌桩；基坑围护；强度
深层搅拌法这种新颖的加固技术，80年代起开始在我国软土地基加固工程中得到应用。是利用水泥作为固化剂，采用旋转压力下钻喷浆，在原地质土掺入一定百分比的水泥，边下钻边把水泥浆均匀地喷人泥土里，下钻到设计深度后均匀旋转拔起，在地基深部就地将软粘土和水泥浆强制拌和，使软粘土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土加固技术。近年来已有较多的应用，并取得了较好的经济效益和社会效益。
一、深层水泥搅拌以加强基坑强度的施工工序
深层水泥搅拌以加强施工过程中基坑的强度过程中，首先要勘察地质条件，地基土的分布和性质，选择基坑支护方案以及施工进度计划；施工现场事先予以平整，清除地上和地下的障碍物，置换地下回填的杂填土，然后安放桩机并调平，根据设计进行工艺性试桩，数量不少于2根，接着预搅下沉至设计加固深度，边喷浆边搅拌提升至预定的停浆面，在原位重复搅拌下沉至设计加固深度，然后根据设计要求，喷浆或仅搅拌提升直至预定的停浆面；搅拌完毕形成加固体。最后计算材料用量，编制施工用料计划表；确定标高、轴线、桩位，在转角处设控制角桩。
二、相关数值计算
实际工作中的各种数值都要根据地质勘察报告及本工程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，通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验计算。
计算深层水泥搅拌桩复合地基承载标准值，其计算方法为fspk=m•Rkd/Ap+β（1-m）fsk，fspk指复合地基的承载力标准值（Kpa）；m指的是面积置换率；Ap桩的截面积（m2）；Rkd指单桩竖向承载力标准值（KN）；fsk指桩间天然地基土承载力标准值（Kpa）；β是桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如果无经验值时可取0.75―0.95，天然地基承载力较高时取大值；然后根据基坑开挖深度计算搅拌桩重力，计算土层的主、被动土层力系数；为了确保挡土墙的稳定性，挡土墙的稳定性应计算出抗滑安全系数：K=（Gn+Eam）μ/（Eat-Gt）≥1.3，以及抗倾覆安全系数：Kt=（Gx0+Eazxf）/Eaxzf≥1.5。
三、地下水对基坑强度的影响
基坑稳定分析要考虑支护、支撑、降水以及对邻近建筑物的影响等因素，其中坡体浅部存在含水层时，会对基坑稳定性产生不利影响，基坑底板的稳定条件是基坑底板至含水层的顶板间的土压力应大于承压水的浮托力。据统计60%以上的基坑事故都与地下水相关，在软弱地层深基坑开挖过程中，地下水位对基坑的稳定性具有决定性的作用。因为地下水可改变粉土的应力状态和力学性质，通过孔隙静水压力作用，弱化了土体自身的物理力学性质和支护结构的支护强度，降低粉土的强度，致成为边坡破坏起主导作用的触发因素。
由于地下水的流动，在粉土中产生渗流，地下水渗流受到岩土颗粒或隙壁阻碍而施加于粉土的压力使土颗粒间产生移动或错位，而且必然会冲刷掉一部分比较小的颗粒，进而在一定程度上破坏了土体的强度，这种压力与水力坡度成正比。水的入渗引起非饱和土中基质吸力的丧失或减小，从而降低粉土的抗剪强度。若水自下而上流动，则动水力的方向与重力方向相反，减小了土粒之间的压力。当动水力等于土的浮重时，此时粉土之间毫无压力，理论上处于悬浮状态，它将随渗流水一起流动。如果基坑底部的不透水层较薄，而且在不透水层的下面具有较大水压的滞水层或承压水层时，当上覆土重不足以抵挡下部的水压时.基底就会破坏，墙体就会失稳。暴雨或长时间的降雨、地下水管的渗漏等是造成地下水渗流的重要条件，渗透系数愈高者安全系数下降幅度也越大。未探明水体和管道渗漏等支护设计未充分考虑到水体就是引起基坑坍塌的主要因素。
四、深沉水泥搅拌桩在基层围护中的应用
（一）水泥搅拌桩在基坑围护中的工艺原理
基坑是一种特殊的临时性边坡，JGJ120-99对基坑侧壁安全等级及重要性系数做出了规定：安全等级一级，重要性系数为1.10；安全等级二级，重要性系数为1.00；安全等级三级，重要性系数为0.90。土坡稳定问题是岩土工程中的常遇问题，应用深层水泥搅拌桩组成重力式挡土墙作为深基开挖的土体支护和止水手段，是深层水泥搅拌技术的扩展应用，采用水泥搅拌桩的工工艺是现今经过实际应用与认可的最优效益方法，水泥土最适合的就是饱和软黏土，即强度比较低的土层。水泥搅拌桩成桩工艺，采用两次喷浆、重复搅拌的方法。首先要定位，自地面开始送清水搅拌钻进至高出桩顶高0.5m处启动挤压泵送浆，并搅拌钻进至设计深度，然后关闭挤压泵反转搅拌，提升至桩顶标高以上0.5处，再次喷浆搅拌下沉至略小于设计深度处，反转复搅提升出地表。
（二）采用水泥搅拌桩在基坑围护中的要求
基坑开挖之前,钻孔灌注桩及支撑体系(锁口梁)的混凝土强度应达到设计要求。围护桩的施工图纸必须委托有资质的设计单位设计，按设计要求施工，并应提供所在场地的准确地质资料供设计单位使用；基坑开挖必须在围护坑达到设计要求的强度后才能进行，桩与桩之间能连接密封，从基坑的中间至边缘分层开挖，不得用机械在桩墙后对坑内进行挖掘，以免影响桩墙的质量；将基坑支护和止水结构进行整体设计和施工，并在实施过程中进行严密控制协调，在地面作截水措施，桩间距、止水帷幕、设计深度与厚度要合理，起到基坑支护和止水的效果；在开挖过程应对搅拌桩体的水平位移进行监测，发现异常情况应通知有关人员到现场研究处理；开挖完成后，应对围护坑作适当的支撑，并及时进行回填。
（三）深层水泥水泥搅拌桩在基坑围护中的作用
水泥搅拌桩有挡土支撑作用和隔水作用，减少大面积开挖放坡或崩塌，基坑排水等情况造成对周围建筑物的影响和占用了大量的施工场地，不因土层崩塌而影响周围建筑物的质量，地下水排量少，排水费用低，对地下部分设施能起到保护作用，不会因基坑排水造成地下水流动，减少地下水对设施的影响，保证其它建筑物的基础稳定，减少为此带来的纠纷；施工过程中无震动，无噪音，对居民及周围地下管线或地面建筑物影响甚小；基坑比较干燥，搅拌桩挡土墙防渗性能好，基坑开挖及施工过程中不需进行井点降水，可使基础或地下室在使用过程中不受地下水的浮力和侧压力的影响，而保证基础质量和地下室的使用功能不受影响。而且深层搅拌法制成水泥搅拌桩费用低，不耗钢材，施工简单，对施工场地、环境要求低；工程竣工配套时，凿孔穿越水、电、煤等地下管线比钢筋混凝土灌注桩方案方便。
三、结语
深层水泥搅拌桩在基坑围护中的应用，将基坑支护和止水结构进行整体设计和施工，适应了软土工程的特点，施工时振动小、挤土现象轻微、挡土防渗性能好、整体稳定性好、能有效地防护贴邻建筑。既能起到基坑支护和止水的效果，又降低造价，缩短工期，节约成本，达到预期目的。是我国目前深基施工中一种比较经济实用的技术。
参考文献
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作者简介：齐力娜（1982- ），女，河北石家庄人，华北地质勘查局第四地质大队助理工程师，研究方向：地质勘查。
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