水泥搅拌桩挡土墙在深基坑支护中的应用

水泥搅拌桩挡土墙在深基坑支护中的应用

景常荣

宝鸡建安集团股份有限公司721006

摘要：随着我国高层建筑、超高层建筑的大量兴建和对城市地下空间的充分利用，深基坑也朝着更大、更深的方向发展，深基坑围护技术已引起广大设计、施工技术人员的广泛重视。深基坑支护是一个综合岩土工程及结构工程等一体的复杂技术，它既涉及土力学中典型的强度、稳定及变形问题，同时还涉及到土与支护结构的共同作用问题。

关键词：水泥搅拌桩挡土墙深基坑支护

一、水泥搅拌桩挡土墙在深基坑支护中的作用原理

1.水泥搅拌桩是采用水泥作固化剂，通过深层搅拌机械在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌，促使水泥和软土产生一系列物理化学反应，硬化成具有整体性和一定强度的挡土抗渗墙支护结构。其物理化学反应过程为：水泥的水解、水化反应：水泥遇水后，水泥颗粒表面的矿物质与水很快发生水解和水化反应，产生溶于水的物质并使水泥颗粒继续暴露水中，使水泥的水解与水化反应不断进行，当溶液达到饱和状态后，水解和水化产物以细分散状态的胶体析出，悬浮于溶液中形成凝胶体。水泥水化物与土颗粒的离子交换和团粒化作用：土颗粒在天然状态下带有负电荷，在有地下水的情况下土颗粒为阳离子包围，土颗粒与阳离子间通过离子交换形成胶体微粒，该胶体微粒具有很大的表面能和很强的吸附活性，使土颗粒胶体微粒进一步结合形成水泥蜂窝结构，并封闭各土颗粒之间的空隙，形成坚固的联结。硬凝反应：随着水化反应的进一步深入，生成了不溶于水的稳定结晶物，该结晶物能增加土体的强度，并可阻止水分的渗透，从而增强土体的稳定性。

2.水泥搅拌桩挡土墙是由水泥搅拌桩相互搭接形成并具有一定宽度的格栅状形式，挡土墙利用水泥搅拌桩自身刚度保持挡墙稳定，具有抗压不抗拉的力学特性。水泥搅拌桩约束了土体的变形，起到了超前支护的作用，从而减少了土体应力释放量，对基坑分层开挖过程中土体应力重分布起到了围限作用。重力式挡土墙充分发挥了水泥搅拌桩的特点去承受侧向土压力，达到挡土支护和止水的效果。

二、水泥搅拌桩挡土墙在深基坑支护中施工技术特点

重力式水泥搅拌桩挡土墙在深基坑支护中可重点实施信息化施工。深基坑支护是一个复杂的问题，是设计与施工相互依存，及时反馈的动态过程。原因是深基坑在施工过程中会出现各种难以预见的问题，地下水的变化，结构体系和外部荷载的变化，边墙变形程度，施工工艺的控制程度等随时都在变化，由于诸多因素的影响，会出现理论计算安全而实际上趋于不安全，或者设计过于安全而造成支护费用高、不经济的现象。信息化施工是在施工准备阶段及施工过程中通过一系列观测与测试工作，获得新的资料信息反馈于设计中，将获得的实测参数与原设计选取的参数进行对比，重新选择施工参数，将施工中观测到的应力、应变值与理论计算的变形、应力值比较，调整施工参数。信息化施工弥补了传统设计与施工的不足，使设计参数力求接近实际，设计方案趋于最优。可从以下几点加强：（1）井点降水，挖土前几周，进行基坑降水以保证坑内的良好施工条件，并以此提高粘聚力值，增加被动土压力。（2）土体分层开挖，支护结构逐层施工，土体的应力释放是分阶段的，支护结构的受力及变形也随之分阶段变化，可根据已发生的应力、应变情况，调整施工参数。（3）保证和控制水泥搅拌桩的内在质量，施工中搅拌、喷浆保持匀速，搅拌充分。对搅拌桩进行一定数量的桩心取样，并进行抗压强度测定，随时调整设计参数和改进施工方式。（4）现场监测是深基支护结构的信息化施工重要手段，测试内容视工程特点和设计意图与难点的需要决定，制定出相应监测方案。现场监测为施工单位和设计人员及时了解基坑支护结构的情况提供信息，也是检验设计理论正确性和发展设计理论的重要手段，又是及时指导施工避免事故发生的必要措施。

三、水泥搅拌桩挡土墙在深基坑支护中监测与信息化施工

现场根据需要布置一定数量的观测点，监测内容包括支护结构位移观测（水平位移和倾斜）；坑边土体沉降观测；周边建筑物、地下管线变形、沉降观测。（1）为确保基坑的安全，不影响周边建筑使用和导致地下管线的变形，要求随时掌握开挖及支护过程中基坑的动态变化，因此必须在施工过程中实施信息化施工，对工程进行监测，及时预报施工中出现的问题，把获得的信息通过修改设计反馈到施工工作中并指导施工。如在土方开挖过程中，若发现支护结构位移和变形较大，需立即停止土方开挖，加设临时支撑或回填土方，待分析、找出原因后提出切实可行办法，经处理后再继续进行土方开挖。从而保证周围环境安全，又能缩短工期，降低造价。（2）加固水泥土的力学性质受多种复杂因素的影响，土的强度差异较大，尤其对有机质含量高、PH值较低的软土。因此在进行深层搅拌施工前，应进行室内外加固实验研究，针对现场地基土的性质，选择合适的固化剂及外掺剂，为设计提供各种配比的强度参数。（3）重视重力式水泥搅拌桩挡土墙的优化设计，尽力寻求最佳的水泥掺入量、最佳桩长，降低加固费用，使水泥搅拌桩的优越性得以充分发挥。（4）水泥搅拌桩的施工质量是决定支护结构安全的关键，因此在整个施工过程中，强化和完善结构变形监测，及时反馈信息修改设计指导施工，进行信息化施工是保证深基坑工程顺利进行的关键

四、总结语

水泥搅拌桩挡土墙在深基坑支护中应用技术是一门实践性很强的科学，通常大部分基坑围护结构是临时性工程，只在施工时需要，作为临时性工程希望能用最少的造价取得最合理的结果。如何在确保安全可靠的基础上，根据不同的工程地质水文地质条件、施工环境和施工技术，选择合理的、经济的支护结构体系和正确的计算方法，一直是深基坑支护问题研究的一个重要内容。

参考文献

[1]刘建行侯学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社1996.

[2]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]赵锡宏陈志明胡中雄等.高层建筑深基坑围护工程实践与分析[M].上海：同济大学出版社.1996.