水泥土深層攪拌樁支護(hù)設(shè)計(jì)與施工

1、水泥土深層攪拌樁支護(hù)設(shè)計(jì)與施工【摘要】主要論述水泥土深層攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工?！娟P(guān)鍵詞】土壓力的計(jì)算、水泥土深層攪拌樁、設(shè)計(jì)、施工1. 工程概況某商住樓座落在市區(qū)臨江邊，由六座 20層塔樓和3層裙房 組成，框剪結(jié)構(gòu)，地下1層，總建筑面積83300川，建筑物總高64. 8m地下室首層三層為車庫(kù)商業(yè)用房，四層以上為住宅，建筑總 長(zhǎng)1048m,寬641m,基礎(chǔ)為片筏，埋深5.1m,筏板厚1.8m,地基采用 深層攪拌水泥土樁加固，承載力可提高到 400kpa。工程距離南面道路8m,東面毗鄰三座十層住宅大樓6m西面和北面 與低層民房相距9m。工程施工程序?yàn)橄鹊鼗顚訑嚢杷嗤翗都庸毯蠡油练介_挖。因

2、此，坑內(nèi)土層的內(nèi)摩擦角可適當(dāng)提高。2. 場(chǎng)地水文地質(zhì)情況商住樓距離河西堤約30m場(chǎng)地為舊建筑物拆除地，地下存在舊基礎(chǔ) 或舊的地下管道。上覆地層為第四系沖積層，其下基巖為石炭系石 灰?guī)r。場(chǎng)地在地貌上為河流I級(jí)階地。工程所在地的土層自上而下為：人工填土層；耕植土層；第 四系沖積層；第四系殘積土層；石炭系灰?guī)r。（詳見圖 3） 場(chǎng)地位于江河畔，地下水位受江河水影響較大。場(chǎng)地內(nèi)地下水主要 有第四系孔隙潛水，受大氣降水及江河水控制，由于卵石層厚度大， 水量較為豐富。另一種為巖溶裂隙水，巖溶裂隙水賦存于灰?guī)r的巖 溶帶之中，水量的大小和徑流條件受地質(zhì)構(gòu)造，節(jié)理裂隙及巖溶發(fā) 育程度控制。兩類含水層有統(tǒng)一的地下水

3、位，水力聯(lián)系較密切，其 余各層為弱含水層或相對(duì)隔水層。地下水位 4.50m。3. 水泥土深層攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 基坑支護(hù)方案的選擇及分析 根據(jù)該工程場(chǎng)地情況和地質(zhì)條件， 基坑開挖提出了三種擋土方 案進(jìn)行比較。（ 1）內(nèi)支撐鋼板樁方案，基坑深5.1m,選用10m長(zhǎng)拉森板樁，設(shè)一道鋼管內(nèi)支撐，H型鋼為 支撐鋼柱，拉森板樁有力學(xué)性能好、密封性好、耐錘擊及施打時(shí)對(duì) 周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。但拉森鋼板樁內(nèi)支撐需邊開挖邊支撐，給 施工帶來麻煩， 并且開挖工作面小， 挖土速度慢， 有 30%的土需人工 開挖。在地下室工程施工時(shí)，板樁內(nèi)支撐又不可拆除，對(duì)支設(shè)模板、 綁扎鋼筋、澆搗砼帶來很大困難。拉森鋼

4、板樁需進(jìn)口，造價(jià)很高。（2）人工挖孔樁方案 人工挖孔樁支護(hù)方案具有剛度大、穩(wěn)定性好。但人工挖孔樁與樁之 間有空隙，有擋水要求時(shí)不能滿足，并且該方案需穿透粉細(xì)砂層才 能到達(dá)卵石持力層，穿越粉細(xì)砂層會(huì)出現(xiàn)流砂，涌水給施工造成不 安全。（3）水泥土深層攪拌樁支護(hù)方案 深層攪拌水泥土樁是用特制的進(jìn)入土深層的深層攪拌機(jī)將噴出的水泥漿固化劑與地基土進(jìn)行原位強(qiáng)制拌合，制成水泥土樁，硬化后 即形成具有一定強(qiáng)度的壁狀擋墻，既可擋土又可形成隔水帷幕，對(duì) 任何平面都適用。深層攪拌水泥土樁具有無噪音、無振動(dòng)、無污染、 工效高及成本低等優(yōu)點(diǎn)。此方案做法是采用樁徑500格構(gòu)式布置，樁與樁搭接150mm水泥土擋土結(jié)構(gòu)寬4m

5、 （見圖1）?；娱_挖高度 H=5.1m 入土深度3.4m,水泥土擋土結(jié)構(gòu)總高 8.5m （見圖2）,水 泥摻量不少于13%對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行比較，由于深層攪拌水泥土樁的剛度大、擋土及擋 水性能好、施工場(chǎng)地大、造價(jià)低等特點(diǎn)，比其他方案有明顯優(yōu)勢(shì)， 故被采用。3.2 深層攪拌水泥土樁支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算3.2.1 土壓力計(jì)算321.1 主動(dòng)土壓力Ea （見圖3）標(biāo)高Ea(KN/m)-1.75(20+18.9 X75)tg2(45 -9072)-2 M tg(45 )=14.80-3.25(20+18.9 M75+18.2 M5)tg2(45 1372)-2 Mtg(45 -1372)=22.22-4.5(2

6、0+18.9 M75+18.2 M5+17 M.25)tg2(45 - 8 /2)-2 Mtg(45 -8 /2) =55.93-5.1(20+18.9 M75+18.2 M5+17 M.25+7 M.6) Xtg2(45 8/2)-2 Mtg(45 - 8/2)+10 X6=65.10(20+18.9 K75+18.2 化5+17 *25+7 .6)tg2(45 -19.5/2)-2 8tg(45 -19.5/2)+ 10X).6 =19.28602寸9O+6LOL+ (Q9.61 9寸)3肉 0(仝 9.6 L 9 寸)9.6+9H 卜+90.K 卜 L+S4 0OOL+9 卜& 6OOL

7、+O0)(20+18.9 K75+18.2 化5+17 *25+7 E.6+9.5 K9+10 X)tg2(45 -36.4 12) +10(1.9+0.6+1.0)=69.16(20+18.9 K75+18.2 化5+17 *25+7 6+9.5 K9+10 X+8X).5)tg2(45 -3972) +10(1.9+0.6+1.0+0.5)=71.37ibio i(沢 0L+寸X9.6+9& 9.6 L)(19.5 (X5+9.5 K4+10 X+8X).5)tg2(9 ibi-7.01i-8.0ID00iH田出禰專GLZCO45 3972) +1001.4+1+0.5)=191.85(圖

8、3)深層攪拌樁擋土結(jié)構(gòu)沿基底的抗滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算按以下式計(jì)算：1.2 丫。Eag Epw+口 w其中丫。-工程重要性系數(shù)(取值為1)Eaw-作用于擋土結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)側(cè)水、土壓力(KNEaw=1/2X 14.80 X 1.75+1/2(14.80+22.22) X 1.5+1/2(22.22+55.93) X 1.25+ 1/2 X (55.93+65.10) X 0.6+1/2(19.28+47.29) X 1.9+1/2(47.29+69.16) X 1.0+1/2(69.16+71.37) X 0.5=282.47KNEpw 作用于擋土結(jié)構(gòu)上的被動(dòng)側(cè)水、土壓力(KNEpw=1/2X 98.76

9、 X 0.5+1/2(98.76+139.39) X 1.4+1/2(139.39+153.53) X 1 + 1/2(153.53+191.85) X 0.5=424.2KNV擋土結(jié)構(gòu)自重(KN，擋土結(jié)構(gòu)底部為卵石，地下水位以下部分 的擋土結(jié)構(gòu)自重按有效重度計(jì)算，地下水位取擋土結(jié)構(gòu)前后兩側(cè)地 下水位的平均值。W=1X 4.0 X 5.05+18 X 4X 3.45=632.20KN卩擋土結(jié)構(gòu)基底摩擦系數(shù)(卵石摩擦系數(shù)為0.3)則 1.2 X 1 X 282.47=338.96KN 424.20+0.4 X 632.20=677.08KN滿足要求。3.2.3 深層攪拌樁擋土結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)

10、算： 按下式計(jì)算：1.3 丫 o EawhaW 1/2bw+Epwhp其中：b擋土結(jié)構(gòu)寬度（m） b=4.0mha、hp分別為主動(dòng)側(cè)水、土壓力和被動(dòng)側(cè)水、土壓力至 擋土結(jié)構(gòu)底端的力臂（ m）ha=2.72mhp=1.42m1.3 X 1 X 282.47 X 2.72=998.81KNv 1/2 X 4.0 X 632.20+424.2 X 1.42=1866.76KN滿足要求。3.2.4 水泥土擋土結(jié)構(gòu)的正應(yīng)力計(jì)算： 彎矩、剪力計(jì)算結(jié)果見（圖 4）Y z+q+MyX1/ly 0其中Y擋土結(jié)構(gòu)的重度（KN/m）丫 =19Z計(jì)算截面以上的擋土結(jié)構(gòu)高度（m） Z=7q擋土結(jié)構(gòu)頂面的超載（KN加）q

11、=20Iy 擋土結(jié)構(gòu)在計(jì)算截面處對(duì) y 軸（平行于基坑邊線）的截面慣性矩（ m4） Iy=5.05My擋土結(jié)構(gòu)在計(jì)算截面處對(duì) y軸的彎矩（KN- m） My=330.23X、X2-擋土結(jié)構(gòu)在計(jì)算截面處的截面形心至最大、最小的應(yīng)力點(diǎn)的距離（ m）, X 1=1.96 、 X2=1.98qw水泥土在開挖齡期時(shí)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kpa） qw=10000等效矩形截面法，將護(hù)坡攪拌樁圖形面積等效為矩形截面，用等效 剛度法換算求得：X1=1.96mX2 = 1 .98m4Iy=5.05m 4因此：19 X 7+20+ 330.23 X 1.96/5.05=281.17Kpa0滿足要求。3.2.5

12、地基承載力計(jì)算1.1 （丫 H +q ） fkY H+q+MyX/ly 0其中：Y擋土結(jié)構(gòu)的重度（KN/m）丫 =19H。一擋土結(jié)構(gòu)的高度（m） H=8.5ly 擋土結(jié)構(gòu)在基底處對(duì) y 軸（平行于基坑邊線）的截面慣性矩（ m44） ly=5.05My作用于擋土結(jié)構(gòu)底部對(duì) y軸的彎矩（KN- m） My=226.42x、夫擋土結(jié)構(gòu)底部截面形心至最大、最小壓應(yīng)力的距離（ m , x1=1.96 、 X2=1.98fk 地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值（KN/川）fk=4001.1 X （19 X 8.5+20）=199.65 KN/ m2 fk=400 KN/ m2 （滿足要求）19X 8.5+20+226.42

13、 X 1.96/5.05=269.38 KN/ m 0（滿足要求）3.2.6 基坑的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算（略）3.2.7 其他在水泥土內(nèi)每隔 3 根配竹筋，頂面鋼筋砼壓板按構(gòu)造配置，壓板與 水泥土之間用插筋使之連接。4. 水泥土深層攪拌樁支護(hù)施工采用水泥漿攪拌法施工： 施工前應(yīng)確定攪拌機(jī)械的壓漿泵的輸出量、 漿液經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間以及設(shè)備提升速度等參數(shù)， 并根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過成樁試驗(yàn)，確定攪拌樁的配比等方面參數(shù)和工 藝要求。為保證樁端施工質(zhì)量，當(dāng)漿液到達(dá)噴漿口后應(yīng)在樁底標(biāo)高 處停留不少于 30 秒以確保漿液完全到達(dá)樁端。（ 1 ）、定位用塔架懸吊攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位，對(duì)中。（ 2 ）、預(yù)攪下沉待深層攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)正常后，啟動(dòng)攪拌機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲 繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉，下沉速度由電氣控制裝置的 電流監(jiān)測(cè)表控制，工作電流不應(yīng)大于額定值。（3）、制備水泥漿待深層攪拌機(jī)下沉到一定深度時(shí)，即開始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制 水泥漿，壓漿前將水泥漿倒入集料斗中。（4）、提升、噴漿、攪拌待深層攪拌