水泥搅拌桩在基坑支护中的应用
时间：2021-01-09 08:00:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】：随着建筑行业的不断发展，城市建设的发展，高层建筑的不断增多，合得基坑开挖深度不断的加大，在其中基坑支护也变得越来越为重要。水泥搅拌桩具有较好的经济效益和社会效益，因为其具有安全无公害、较快的施工速度、施工过程无噪音、无地面隆起、无振动、不排土、不污染环境、不排污、对相信建筑物不产生有害影响等优点。因此在基坑的支护中，水泥搅拌桩起到了重要的作用，被广泛的使用。
【关键词】：基坑；水泥搅拌桩；基坑支护；应用；施工
在目前，水泥搅拌法，不仅在我国各地区工业、民用建筑，地基加固中得到了广泛的应用。在近些年来，随着高层建筑的不断增加，深层基坑支护也越来越多，对水泥搅拌法的应用也越来越频繁。深层水泥搅拌桩支护，其造价低、整体刚度、设备简单、无噪音、止水效果好、无振动、无污染、工期短等优点，故在支护工程中得到广泛的应用。
1 水泥搅拌桩的作用机理
通过机械搅拌，把水泥、软土混合形成水泥土，是一种物理和化学的反应过程，水泥土硬化，是水泥在具有活性的、粘土介质中进行，作用缓慢而复杂。水泥土的抗压强度，除了与被加固土体的性质有关外，还与水泥的掺合量、龄期、标号、外加剂等有密切的关系。水泥标号愈大，强度增加愈大，水泥的掺入比，愈大，水泥土的强度，逐渐增加。水泥土的强度，随着养护龄期的增大而增大，超过3个月后，强度的增长才开始稳定，一般采用3个月的龄期作为标准。如木钙、三乙醇胺和石膏等，对加固土起早强、缓凝、减水和节省水泥的作用，但必须避免污染环境。
2 深层水泥土搅拌桩在基坑支护中的设计与计算
（一）深层水泥土搅拌桩在基坑支护中的设计
水泥土搅拌桩，作为基坑的支护结构，其形式类似于混凝土灌注桩。但水泥土桩身的强度、刚度，是远远低于钢筋混凝土桩。其受力性能，在很大程度上类似于，重力式挡土结构。因而，水泥土桩作为支护结构时，其设计与计算，就不能按照混凝土桩墙来进行，而应按照重力式挡土结构来考虑。
水泥搅拌桩支护结构，是将搅拌桩搭接而成，平面布置可采用壁状体。若壁状体的挡墙，宽度不够时，可加大宽度，做成格栅状支护结构。即在支护结构宽度内，不需整个土体都进行搅拌加固，可按一定间距，将土体加固成相互平行的纵向壁，再沿纵向，按一定间距加固肋体，用肋体将纵向壁连接起来。
其设计步骤归纳为三点：
1、计算挡土墙上的主动、被动土压力等；
2、确定水泥土的物理力学指标，(如：水泥土的综合重度、无侧限抗压强度、内聚力、内摩擦角等)，得出挡墙的高、厚、入土深度等等；
3、进行挡土墙抗滑动与抗倾覆等稳定性的验算。
（二）深层水泥土搅拌桩在基坑支护中的计算
某公司单层排架钢筋混凝土工业厂房，该场地较宽阔，有放坡条件，采用按1：2.5的比例放坡卸土1m。其下设有井式炉地坑1座，设计坑深4.73m。场地地下水主要为浅层孔隙潜水，除表面填土含水性较差，渗透性弱，主要接受大气降水、地表河流补给。
该基坑支护应同时满足挡土、止水双重功能，所以，决定采用深层水泥搅拌桩重力式挡土墙支护方案。取墙体宽度b=4．2m，插入坑底深度d=6．27m，墙体总高度为10m。地面均布荷载q，取10kPa。设计桩径0700mm，相邻桩体搭接200rD_ITI，采用425#普通硅酸盐水泥，水泥掺合量为湿土容重的15％，分别为水泥量的0．2％、2％，浆液水灰比0．5：1，水泥土试块30d龄期无侧限抗压强度大于1．0MPa，抗拉强度150kPa～250kPa。
1、土压力计算
按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)，土压力由下式求得：
主动土：eaj=a,O一2c～／K(1)；
被动土：et,jk=2Cik～／K(2)式中，KK为第i层土主动土、被动土压力系数；c、为土的内聚力(kPa)和内摩擦角。
2、稳定性验算
（1）抗滑稳定验算
重力式结构在侧向土压力作用下，除了沿墙底前趾角，产生转动外，同时具有向坡体外侧、基坑内侧滑动的可能。为了保证其滑动稳定，应具有一定的安全系数K^，则有：—W／～EpKh=．’(5)口式中：为墙体基底与土的摩擦系数，根据该工程的勘察报告取0．35。代人数据求得：K=×_瑟=1．45>1．3。
（2）抗倾覆稳定验算．
重力式围护结构，在土压力作用下墙体,可能绕前趾，转动而发生破坏，为了保证重力式围护结构的稳定，应考虑一个安全系数，E分别为墙前、墙背、各土层的土压力，kN／m；W为重力式围护结构墙体自重，kN／m；b为重力式围护结构墙体宽度，m；hh分别为各层主动被动土压力合力，距墙前趾的距离，m。代人数据求得：1961．97798xK=———1?67>1?5(满足)
（3）墙身应力验算
经测试，该工程中水泥土试块30d龄期，无侧限抗压强度q大于1．0MPa，计算中取1．0IVIPa；内摩擦角9=25。取c=0．2qK=2，代人数据得[]=250kPa，[r]=277．50kPa。
根据上述已知量，取坑底处做验算：=297．65／4．2=70．87<[](满足)r=79．08—297．65×0．45／4．2=一13．06<[r](满足)通过实际的监测，整个施工阶段基坑变形较小，墙体的最大水平位移量为20ITIITI，未超过规范要求的50mm，坑内的防水隔渗效果也很好。
3 总结
在我国目前深开挖施工中，最为经济实用的挡土技术，就是水泥搅拌桩技术。应用深层水泥搅拌桩，组成重力式挡土墙作为基坑开挖的土体支护、止水手段，其在施工时，挤土现象轻微、振动小、整体稳定性好、抗渗性能好、工程造价、低可方便下一步的基坑施工。采用深层水泥搅拌桩重力式挡土墙支护方案，在经济和安全方面，均取得了良好的效益，但是仍需不断探索与研究，以便提高水泥搅拌桩技术的发展。
参考文献
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