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（ kpn ）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m2、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 • m1.25 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<fc =1.2Mpa② 、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7.3m 2、r=16.8；C=14.0 42 46 内摩擦角7.339.41 --------------------------------------------------------「.m i 358.953、r=17.8,c=14.0,\内摩擦角8.9186132.73269.81535 2.100.354.2m 1.3ti -通硅酸盐水泥作固化剂，水泥掺入量13%，水灰比0.5-0.6 。
为保证搅拌桩施工质量，施工中应严格工序控制：①、保证桩体质量，注意水泥浆的搀加量，保证桩体搅拌均匀，桩长达到设计深度，桩体垂直度偏差小于1%；②、严格掌握喷浆速度和提升速度，一般机头提升速度应控制在0.5m/min以内(规范规定)，也可放宽到0.8m/min ，但应确保机头提升速度的均匀，水泥浆液的压力稳定，防止桩体出现夹心现象；③、施工停浆面必须高于桩顶设计标高0.5m,防止上部桩头部位停浆过早，造成桩顶④、相邻桩体施工间隙时间不超过8h。
土方开挖前至少15 天开始井点降水，水位降至基坑底面以下1 米。
保证土方均匀开挖，严防开挖机械及车辆直接压在搅拌桩上，造成搅拌桩体破坏。
6 基坑监测基坑开挖后, 期间的安全问题就成了施工中的关键环节, 为保证基坑支护结构在挖土和地下结构施工完成之前的稳定, 确保周围建筑物及其它相关设施的安全, 在此期间的施工过程实行了严密的监测管理, 监测内容有:(1) 支护结构顶部水平位移：沿支护桩桩顶圈梁每隔15M设置一个水平位移观测点，随着基坑开挖的不断加深和地下水池施工的进行监测支护结构水平位移情况；(2) 支护结构沉降和裂缝；(3) 临近建筑物、道路的沉降、倾斜和裂缝的监测：在相邻建筑上每栋设置2-3 个沉降观测点，监测周边建筑物沉降情况；周边道路每隔15M设一个沉降观测点，监测地下水池施工过程中道路下降情况；(4) 基坑底隆起的观测；(5) 现场目测，巡视：土方开挖及施工过程中实行24小时值班，每隔3－5小时现场巡视一次，观察渗水，漏水，塌方，基坑内外表面裂缝等情况。
本工程围护结构主要预警指标：支护结构墙顶位移监控值：30m m支护结构最大水平位移监控值：50mm地面最大沉降监控值：5mm各项监测的时间间隔视施工进程而定，在土方开挖期间，每天观测一次，其余情况下可延至1-3 天一次，雨天适当增加观测次数。
当变形超过预警指标时应加密观测次数，当有危险事故征兆时应进行连续监测。
该围护结构自土方开挖至地下水池基坑土方回填完成，历时48天，共观测20次，周边道路最大累计沉降量为4mm桩顶最大累计位移为25mm均未超过设计预警值，但在土方开挖至设计标高后, 发现基坑侧面局部有渗水现象, 由于对渗漏点及时进行了堵漏处理，最终未产生任何影响，围护结构安全可靠。
7 施工体会(1) 深基坑施工前要对周边环境及地下管网进行详细调查，取得周边建筑基础形式，地下综合管线图等详细资料以便选择基坑支护方式。
(2) 基坑开挖深度小于7m,采用水泥搅拌桩作为基坑支护具有以下优点：①、无噪音，不挤土，对周围环境影响小；②、水泥搅拌桩重力式挡墙具有比较好的整体刚度和良好的止水效果；③、施工进度快且方便；④、工程造价相对较低。
(3) 深基坑必须按规定进行监测，进行信息化施工，掌握和控制支护结构的变形情况，以便及时采取相应措施，确保支护结构以及周边建构筑物、道路、地下管网等的安全和正常使用。
(4) 要科学组织施工，尽量缩短地下工程的施工工期，地下室施工完成后及时回填土方以消除对周边环境的不利影响。
(5) 深基坑的施工要严把工序质量关，制定专项施工方案并根据实际情况和遇到的问题制定相应措施。
本工程在搅拌桩施工时遇有较大块石，但未引起重视而采取有效措施进行处理，导致出现搅拌桩倾斜、下部开叉，基坑侧面局部渗水等一系列问题。