水泥土搅拌桩支护结构设计与施工技术.pdf

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1、水泥土搅拌桩支护结构设计与施工技术刘晓丹(南昌市第三建设工程有限责任公司)1概述水泥土搅拌桩主要在饱和软土中应用，其用途大致有三方面：(1)地基加固。一般可对多层建筑物的软弱地基采用搅拌桩加固，其地基承载力可提高0．12—0．20Mpa。应用此法加固地基，取得了良好的效果。(2)隔水帷幕，水泥土的隔水性特别好，其渗透系数可达k=lO-6---lO-8cm／s数量级，抗渗标号可达B2—B6级，所以可采用水泥土搅拌桩来进行隔水。在基坑开挖边坡支护中，除了挡土，其隔水作用也是一个重要因素：(3)边坡支护。它主要可作为

2、地下工程基坑开挖的边坡支护之用。对于开挖深度不大于7m的深基坑，在满足支护结构和机械操作所需要的场地面积的条件下，通过精心设计(包括支护结构设计和材料配合比设计)，严格施工，确保施工质量，一般说来，采用水泥土搅拌桩进行边坡支护是可以成功的。2支护结构的设计和施工2．1设计计算方法水泥土搅拌桩作为基坑边坡支护结构，其设计计算方法与设计思想密切相关。根据笔者的实践经验，支护结构的平面图形采用格栅形封闭式(从经济和安全考虑)，其截面形状采用矩形重力坝式。因此一般可采用土体极限平衡理论进行设计计算。也就是说，可根据朗金

3、土压力理论进行受力分析，然后，对此挡土结构进行抗倾覆验算、抗滑移验算、抗剪强度验算、桩体本身强度验算以及利用圆弧滑动法进行边坡整体稳定验算等。此外，如涉及到饱和土粉砂层的流砂或管涌等问题，还必须进行抗渗验算。对于重要的大型深基坑工程，还需进行能考虑基坑施工步骤的二维有限元分析，模拟开挖方式对支护结构及其周围土体可能出现的位移及基坑底部的隆起等作估算。这里值得指出的是，完全按照重力式挡土墙的计算方法往往是满足不了要求的。因为支护体本身的容重与其周围土体相差甚微，所以光靠自重来支护是不行的。但考虑到支护体本身的整体

4、性(群桩与其所围土体可以共同作用)，其断面形式与矩形断面的重力坝类似。所以仍可沿用重力式挡一86一土结构的相应公式进行计算，但其参数的选取应有所不同。鉴于边坡支护是临时支护的考虑，参数取值不需要像规范所规定的那样保守，故建议：(1)按规范规定，抗倾覆安全系数应为Kq≥1．5；抗滑移安全系数为Kh≥1．5；采用圆弧滑动法的稳定安全系数为Ks≥1．2。对于水泥土搅拌桩支护结构，可以取为Kq=1．2—1．3；Kh=1．15—1．20；Ks=1．00_一1．10。(2)在重力式挡土墙计算中，对抗倾覆、抗滑移公式中的被动

5、土压力Ep作了折减，其折减系数为B=0．5。对此支护结构可以取B=0．6—1．0。对于砂性土可以取大值，对于淤泥质土取小值。(3)支护体底面与原状土之间的摩擦系数，一般可以取li=tg＆。，这里＆。为支护底面与原土之间的摩擦角。为了提高＆值，可将支护体中各单桩的入土深度设计成有深有浅，计算时取其平均深度作为桩体的底面标高。(4)支护体横向水平位移的估算是十分重要的。兹提出以下两个半经验估算公式：①支护体项面水平y。，(m)。y。=1／EI(毛hV30+l[BGh／2+I((BG～uGh)／2+1(n2h／6一u

6、G／6+l(n11／30+3nlh／24+n／24)))])式中nl=Y+(y一毛)h／1一11；nz=毛h--2ctg(450+&／2)；y为土的容重，(心／m3)；c为土的内聚力，(kPa)；＆为土的内摩擦角，(0)；毛为支护体主动侧综合水土压力系数，(kM／m9：Il为支护体被动侧综合水土压力系数，(1(N／m3)；G为支护体每延米长的总重量，(1(N／m)：E为支护体的平均弹性模量，(kPa)；I为支护体横截面对其中心轴的惯性矩，(m4)；B为支护体横截面宽度，(m)：h为基坑开挖深度∞；l为支护体自基

7、坑底部起算的平均入土深度(Ⅲ)。②基坑底部处支护体的水平位移yh(m)。ylFl2／EI{BG／2一l[IIG／6-1(nl1／30+n2／24)])2．2设计施工实例上海某高层地下室，基坑平面大致成矩形，南北长20m，东西宽60m。实际开挖深度为5．75m，局部深总第110期江西建材1／20106．75m。基坑西面13m处有五层居民住宅楼多栋，距东侧10m处是六层住宅。2．2．1基坑边坡支护的方案选择根据基坑需开挖的实际情况，笔者曾作了多种方案的技术比较。如采用传统的钢板桩加井点降水施工方案，则存在以下3个明

8、显的缺点：(1)成本高，钢板桩需要使用12米长的拉森板桩，且需要支撑和拉锚。由于使用时间长，费用高。而且拉森板桩的租赁也很困难。(2)对周围建筑的影响大，由于基坑的面积大，开挖深，需要打多排二级井点降水才能把基坑内的地下水疏干。因钢板桩隔水性差，基坑内的井点降水必然使基坑周围的地表产生较大沉降和位移，这就会影响居民住宅楼的地基稳定性；(3)边坡支护本身的稳定可靠性差，采用拉森板桩护坡挡