搅拌桩在深厚淤泥层基坑支护中的应用

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1、搅拌桩在深厚淤泥层基坑支护中的应用-结构理论武汉市国税局办公大楼地上26层，地下1层，地下室承台或底板(地下室外墙)长45m，宽18.0～27.5m，要求基坑周边地下室施工作业面宽2m。基坑开挖深度为6.4m，局部深度为7.7m。本场区地表2.70m以下有厚达12～15m的流塑状淤泥层，基坑开挖支护涉及的土体性质非常差，淤泥质土的内聚力小，内摩擦角很小，主动土压力与被动土压力接近。加之，基坑周边分布有高4层、7层的建筑物和交通繁忙的街道，距离为2.5～10.0m，同时，业主要求基坑周边的空地作为施工场地，因此基坑支护的难度很大。1、工程地质概况本场区属长江一级阶地地貌，“岩土工程勘察报告

2、”推荐的基坑支护地层力学设计参数如表1。表1　基坑支护地层力学设计推荐参数表层次土层名称平均厚度/m密度γ/(kN.cm-3)内聚力c/kPa内摩擦角φ/(°)1杂填土　2.119.0　020.02粘　土　1.518.318　7.53淤泥质粘土14.017.214　6.04粉砂、粉质粘土互层　4.519.0　320.05粉　砂＞5.419.2　033.0与基坑支护密切相关的另一个基本因素是水文地质条件。勘探期间测得承压水头埋深在地表以下4.6m处。与长江、汉江有水力联系。2、基坑支护方案的选择在这种流塑性淤泥质土中设计支护结构时，首先要考虑支护结构自身的刚度以控制基坑变形。由于本场区周边

3、空地要用来搭建临时建筑和堆放建筑材料，故不可能采用放坡形式；且由于淤泥层蠕变大，故不宜采用土钉墙支护形式；加之某些地段边宽不足，基底为淤泥层，也不宜采用搅拌桩重力挡土墙结构。所以我们认为本场区采用钻孔桩较为适宜，无论采用何种桩支护，桩必须打入土性质稍好的地层中，即进入粉砂夹粉质粘土层中，以防止出现支护桩脚滑动、推挤工程桩的恶性事故发生，桩间要隔离淤泥质土，以防止淤泥在压力差的作用下产生流动。经初步计算、综合比较、分析，本基坑支护方案选用钻孔桩加内支撑的支护方案，以提高支护体系的刚度，减少基坑侧壁的变形。3、搅拌桩格栅暗撑支护的设计由于该工地淤泥层土的力学性质随深度变好，含水量、孔隙比、压

4、缩系数减小，故可将其下部厚5m处单独划分为一个计算层，适当提高内摩擦角和内聚力，参照勘察报告中土的抗剪强度指标统计结果，取内摩擦角φ=10°,内聚力c=15kPa。其它层的力学设计参数见表1。3.1　悬臂桩支护结构(1)计算条件　钻孔桩进入砂层，桩间距为1.1m，深度为18m，钻孔桩上部空2m放坡，桩径Φ为900mm。采用理正软件研究所F-SPWV2.2版软件进行计算。(2)计算方法　采用经典法和“m法”两种(m为桩侧地基土水平抗力系数的比例系数)，其中经典法的土压力为经典土压力模式(上小下大，延至桩底)，”m法”土压力为矩形分布模式(被动区土压力用土弹簧代替)。(3)计算结果　采用经典

5、法计算的最大弯矩为4309kN.m，作用深度为17.27m，最大剪力为480kN，作用深度为11.84m；m法的最大位移为216.9m。计算结果表明，该场区显然不能采用悬壁桩支护结构。3.2　桩加一层支撑结构计算条件为设一道支撑，布置深度在地表以下2m，钻孔桩上部空2m放坡和作锁口梁。桩深和桩径同悬壁桩一致。支撑选用桁架式钢管结构和角撑。按照建设部建筑基坑支护技术规程(征求意见稿)计算支护体系的支撑刚度，经计算，当支撑水平间距为14m时，支护体系的支撑刚度为15.20MN/m。计算结果表明，虽然基坑深度不大，并采用了桩撑支护方案，但对于流塑性淤泥质粘土，由于土压力大，致使桩承受的弯矩和剪

6、力较大，尤其是基坑侧壁变形量大，达到123mm左右，超过了武汉地区深基坑技术指南〔1〕中规定的基坑允许变形值。位移超过允许变形值的主要原因是淤泥深厚，基底以上主要是淤泥，致使基底处位移达68mm，占总位移的55.28%。3.3　桩加一层支撑和格栅暗撑结构针对这一层支撑位移较大的问题，我们采用水泥和生石灰搅拌桩对基坑内侧的土体进行加固，一是水泥固化时吸水，可以减小基坑内侧基底处淤泥含水量，提高土层的c，φ值；二是在基底处设置暗撑，以改善支护体系的受力状况，减小桩的受力和配筋；三是使支护体系形成箱形，提高支护体系的整体刚度，减小计算变形。根据有关参考资料和经验，选定淤泥经搅拌桩处理后桩体的内

7、聚力为50kPa，内摩擦角为25°，第二层支撑计算深度在地表以下6.3m(计算程序不允许支撑位置低于基底)，并计算暗撑的支撑刚度，结果为10.97kN/m，其它条件同设一道支撑情况一致。两种方法计算的结果表明，基底内侧采用搅拌桩处理可改良土的力学性质，提高被动区的土压力，设了暗撑以后使基坑侧壁的计算变形大幅度减小，从123mm降至39mm,减少了84mm，基底处位移为12mm,占总位移的30.77%，由此可见搅拌桩的作用效果显著。初