浅析加筋水泥土搅拌桩在软土基坑的应用

胡 汉 平

(山西冶金岩土工程勘察有限公司第四分公司，山西 临汾 041000)

1 工程概况和周边环境

该工程位于天津市××经济区内，主要拟建建筑物有办公楼、门卫室，其中办公楼拟采用框架结构，地上9层，地下1层(主要功能是车库)。基坑长约104 m，宽约33 m，基坑深度4.9 m，±0=4.4 m，地面平均标高3.0 m(-1.4 m)。基坑东侧、西侧、南侧均为市政道路，北侧有一河道通过，距基坑较近(11.68 m～13.50 m)。工程总平面图见图1。

2 工程地质与水文地质条件

2.1 工程地质条件

场地地处华北平原，属冲积、海积平原。据了解，拟建场地原为耕地，经济区建设时经平整后荒废，场地地势较平坦，标高介于3.00 m～2.84 m之间。

根据岩土工程勘察资料，基坑深度影响范围内场地地层条件自上而下分布如下：

1)人工填土层(Qml)。

全场地均有分布，厚度 0.80 m～0.90 m，底板标高为2.20 m～1.94 m，主要由①2素填土组成，呈褐色，可塑状态，粉质粘土质，含植物根，属中压缩性土。人工填土填垫年限大于10年。

厚度 1.70 m～2.00 m，顶板标高为2.20 m～1.94 m，主要由④1粘土组成，呈灰黄色，软塑～可塑状态，无层理，含铁质，属高压缩性土。本层土水平方向上土质较均匀，分布较稳定。

厚度 12.20 m～12.40 m，顶板标高为 0.30 m～0.15 m，该层从上而下可分为 2 个亚层。

第一亚层，⑥2淤泥质粘土：厚度一般为 7.00 m～7.30 m，呈灰色，流塑状态，无层理，含贝壳，属高压缩性土。局部夹流塑状态粉质粘土、粘土透镜体。

第二亚层，⑥4粉质粘土：厚度一般为 5.00 m～5.30 m，呈灰色，软塑状态，有层理，含贝壳，属中压缩性土。局部夹粘土透镜体。

本层土水平方向上土质较均匀，分布尚稳定。

厚度 1.70 m～2.30 m，顶板标高为-12.00 m～-12.16 m，主要由⑦粉质粘土组成，呈黑灰～浅灰色，可塑状态，无层理，含有机质、腐植物，属中压缩性土。

本层土水平方向上土质较均匀，分布较稳定。

厚度 4.00 m～4.80 m，顶板标高为-13.75 m～-14.30 m，主要由⑧2粉土组成，呈灰黄色，密实状态，无层理，含铁质，属中(偏低)压缩性土。 本层土水平方向上土质较均匀，分布较稳定。

2.2 水文地质条件

勘察期间测得场地地下潜水水位如下：初见水位埋深2.80 m～2.90 m，相当于标高0.15 m～0.04 m；静止水位埋深2.30 m～2.50 m，相当于标高 0.55 m～0.46 m。表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化。一般年变幅在 0.50 m～1.00 m 左右。

2.3 基坑深度范围内各层土的物理力学指标

基坑深度范围内各层土的物理力学指标见表1。

表1 岩土物理力学指标统计表

上述各层土的物理力学指标依据岩土勘察报告，取平均值，结合地区经验值。

3 支护方案选择与确认

本基坑工程为软土基坑，支护方案在设计过程中考虑三种支护结构：1)地下连续墙，支护与截水二合一，基坑内管井降水，安全可靠，在当地常用，造价高；2)支护桩(悬臂桩)，地下水控制采用在支护桩之间设置高压旋喷桩，与支护桩一起形成截水帷幕，基坑内布设管井降水，安全可靠，在当地常见，较为经济；3)采用内放坡+加筋水泥土搅拌桩+微型钢管桩支护结构，加筋水泥土搅拌桩一方面作为截水帷幕，控制地下水，另一方面起超前支护作用，基坑内布设管井降水，该方案经济，在当地未见，具有一定的安全风险。

三种支护方案上报业主后，业主邀请相关专家进行了经济与安全比对，认为前两种支护结构即地下连续墙与支护桩造价过高，不予采取，第三种支护结构内放坡+加筋水泥土搅拌桩+微型钢管桩在造价方面明显占有很大的优势，极为经济，可比前两种支护结构节省造价达百万元，虽有一定的安全风险，但安全可控(基坑深度较浅，基坑周边无重要的构筑物)。

对于三种支护方案，单位亦进行了多次方案可行性讨论，认为采取内放坡+加筋水泥土搅拌桩+微型钢管桩支护方案可行，虽有一定的安全风险，但完全可控，否则不具备竞争优势，将被淘汰出局。

4 支护方案整体思路及支护剖面图

4.1 支护方案整体思路

依据基坑深度、地质条件及周边环境，本基坑为软土基坑，基坑安全等级为二级，选用内放坡+加筋水泥土搅拌桩+微型钢管桩支护结构，坡面进行钢板网喷射混凝土防护，划分为两个剖面，其中1—1剖面(基坑东侧、北侧)按1∶0.75放坡开挖，2—2剖面(基坑西侧、南侧)按1∶1放坡开挖。地下水控制采用截水帷幕+坑内降水井。截水帷幕采用双排水泥土搅拌桩，搭接宽度均为20 cm，桩径500 mm。设计使用年限为一年。

本基坑支护设计采用理正岩土超级土钉6.5PB2版进行理论计算。

4.2 支护剖面图及大样图

支护剖面图及大样图见图2～图5。

5 施工技术要求

5.1 加筋水泥土搅拌桩施工要求

1)水泥土搅拌桩技术参数：桩径500 mm，桩长10.0 m，搭接宽度200 mm，选用32.5等级水泥，每米渗入量60 kg，水灰比0.6～0.8；

2)桩位偏差不大于50 mm，桩机的垂直度偏差不超过0.5%，相邻搭接宽度不得小于200 mm，桩径偏差不大于设计桩径的4%，桩长不得小于设计桩长；

3)施工中如因故停浆，恢复供浆后，应从停浆点返回0.5 m，重新喷浆搅拌；

4)相邻水泥土搅拌桩施工间隔时间不应超过24 h；

5)水泥土搅拌桩加筋体采用E18钢筋，成桩后随即插入，间距0.6 m，长度9.0 m，梅花形布设。

5.2 微型钢管桩施工要求

1)技术参数：选用Q235型钢管，直径60 mm，壁厚3.5 mm，长度6.0 m，间距1.2 m。

2)桩长不得小于设计桩长，桩位偏差5 cm，垂直度不超过1%。选用机械设备(铲车、挖机)辅以人工压入地层。

3)钢管端部应制成封闭尖锥状，尖锥顶角宜取30°～60°。钢管上应布设注浆孔，注浆孔应沿钢管周边对称布置，每个注浆截面的注浆孔应取2个，注浆孔间距为300 mm，孔径5 mm，注浆孔外应设置倒刺覆盖保护孔口。倒刺可采用热轧等边角钢，与钢管夹角宜取20°～30°，角钢宽度为30 mm～63 mm，厚度为3 mm～6 mm，长度为50 mm～60 mm。注浆孔距钢管顶为2.0 m，距钢管底为0.5 m。

4)钢管压入地层后，应在钢管内进行压力注浆，注浆材料选用P.O42.5水泥，水灰比0.5，注浆压力不小于0.6 MPa，注浆量取300 kg/根。

5)微型桩顶部两侧设置E18钢筋连接，并喷射混凝土。

5.3 降水井施工要求

1)技术参数：降水井55口，井深9.0 m(孔口标高3.0 m)，孔径700 mm，井管500 mm，选用无砂混凝土井管，降水井按间距13 m～15 m布设；

2)滤料选用磨圆度好的圆砾，井管底部设置沉砂段；

3)对不易塌孔、缩径的地层采用清水钻进，钻孔深度应大于设计深度0.3 m；

4)采用泥浆护壁时应在钻进到孔底后清除孔底沉渣并立即置入井管，注入清水，当泥浆比重不大于1.05时，方可投入滤料，滤料填充体积不得小于计算量的95%。

5.4 降水要求

1)潜水泵应安设在设计降水深度以下位置，降水期间不得随意停抽；

2)降水开始前应统测一次自然水位，开始后，在水位未达到设计降水深度以前，每天观测三次水位、水量；

3)当水位已达到设计降水深度，且趋于稳定时，每天观测一次，雨季时应每日2次～3次；

4)对水位、水量监测记录及时整理，绘制水量Q与时间t和水位降深值S与时间t过程曲线图，分析水位、水量下降趋势，预测设计降水深度要求所需时间；

5)根据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，确保达到降水深度。

5.5 放坡开挖施工要求

1)截水帷幕达到养护龄期(28 d)再进行基坑开挖；

2)基坑土方开挖应按设计坡比分层开挖，第一步2.0 m，第二步1.5 m，第三步1.4 m，不得超挖，分段开挖，分段长度不大于30 m，分块分区对称进行；

3)机械开挖时，对坡体土层应预留10 cm。由人工予以清除，坡面无虚土，坡度严格按设计要求；

4)每步开挖到位后及时进行坡面防护。

5.6 坡面防护施工要求

该基坑为软土基坑，为防止雨雪对坡面的浸泡，导致坑壁坍塌，对坡面进行钢板网喷射混凝土防护。喷射混凝土厚度为50 mm，强度等级为C20，细骨料宜选用中粗砂，含泥量应小于3%；粗骨料宜选用粒径不大于10 mm的级配砾石；喷射作业应分段依次进行，同一分段内应自下而上均匀喷射;喷射作业时，喷头应与坡面保持垂直，其距离宜为0.6 m～1.0 m；钢板网与坡面的间隙应为20 mm；混凝土面层采用钢筋固定。钢板网的规格为：板厚1.2 mm，梗宽2 mm，长节距100 mm，短节距50 mm。

6 结语

本工程业已顺利完成，基坑监测数据表明，各项位移指标均在容许范围内。工程的顺利实施得到了监理、业主及当地质监站的肯定，在当地类似工程中具有借鉴经验。