淺析單排型鋼水泥土攪拌墻在威海某深基坑支護(hù)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

程銀風(fēng)

（威海經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)勘察測(cè)繪有限責(zé)任公司，山東威海264205）

淺析單排型鋼水泥土攪拌墻在威海某深基坑支護(hù)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

程銀風(fēng)*

（威海經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)勘察測(cè)繪有限責(zé)任公司，山東威海264205）

結(jié)合威海市某深基坑支護(hù)的實(shí)例，對(duì)深基坑支護(hù)采用單排型鋼水泥土攪拌墻進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工分析，通過(guò)實(shí)例論述單排型鋼水泥土攪拌墻在威海市深基坑支護(hù)中應(yīng)用的可行性。

基坑支護(hù)；型鋼水泥土攪拌墻；三軸水泥土攪拌樁；截水帷幕

隨著城市經(jīng)濟(jì)和建筑的迅速發(fā)展，土地使用日趨緊張，高層建筑開始大量修建，帶動(dòng)地下空間的大量開發(fā)利用，促使城市基坑建設(shè)正向廣、深發(fā)展，形成基坑支護(hù)形式多樣化、多元化、現(xiàn)代化發(fā)展。目前型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)形式在威海地區(qū)基坑支護(hù)中應(yīng)用已逐漸成熟和完善，但如何能做到經(jīng)濟(jì)、高效，需要在實(shí)際設(shè)計(jì)施工過(guò)程中仔細(xì)分析。本文結(jié)合實(shí)際案例從原理、設(shè)計(jì)及施工等幾方面對(duì)型鋼水泥土攪拌墻進(jìn)行分析。

1 工程概況

某基坑工程為擬建1棟辦公樓及裙樓的地下車庫(kù)工程，整個(gè)建筑物設(shè)計(jì)地上24層、地下2層。基坑平面輪廓為矩形，基坑開挖深度為10.10m，基坑寬度為40m、長(zhǎng)度為140m，基坑面積約為5600m2。基坑距離用地紅線（紅線外即為市政道路，下有城市污水、雨水及供暖管道）最寬處16m，最窄處僅5m。

根據(jù)鉆探資料可知，在基坑支護(hù)及支護(hù)受力分析范圍內(nèi)地層依次為第四系雜填土和沖洪積層細(xì)砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、含粘性土砂、細(xì)砂以及陸相殘坡積層的粉質(zhì)粘土。各層支護(hù)參數(shù)建議值見表1。

表1 支護(hù)參數(shù)建議值表

場(chǎng)地水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，地下水位埋藏較淺，屬第四系孔隙潛水，略具承壓性，場(chǎng)地靜止水位埋深為0.95～1.24m。細(xì)砂層、含粘性土砂層和細(xì)砂層為主要含水層，富水性一般，水量一般。

2 支護(hù)方案確定

根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、基坑開挖深度和周邊環(huán)境特點(diǎn)，并結(jié)合威海地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，考慮采用垂直支護(hù)方式，而常用的垂直支護(hù)方式有樁錨支護(hù)和型鋼水泥土墻等多種支護(hù)方式，通過(guò)各支護(hù)方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性等對(duì)比分析，最終決定采用型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)中單排型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)。

3 單排型鋼水泥土攪拌墻設(shè)計(jì)

3.1 單排型鋼水泥土攪拌墻的概念

單排型鋼水泥土攪拌墻是指在連續(xù)套接施工的單排三軸水泥土攪拌墻樁內(nèi)按一定的間距插入型鋼形成的復(fù)合擋土截水墻結(jié)構(gòu)。

3.2 型鋼水泥土攪拌墻設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)范規(guī)定

（1）《型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 199-2010）條文中第4.1.5：型鋼水泥土攪拌墻中的三軸水泥土攪拌樁和型鋼應(yīng)符合下列要求：

①攪拌樁28d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求且不宜小于0.5MPa。

②水泥宜采用強(qiáng)度等級(jí)不低于P.O 42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，材料用量和水灰比應(yīng)結(jié)合土質(zhì)條件和機(jī)械性能指標(biāo)通過(guò)現(xiàn)存試驗(yàn)確定，并宜符合表2的規(guī)定。計(jì)算水泥用量時(shí)，被攪拌土體的體積可按攪拌樁單樁圓形截面面積與深度的乘積計(jì)算。在型鋼依靠自重和必要的輔助設(shè)備可插入到位的前提下水灰比宜取小值。

③在填土、淤泥質(zhì)土等特別軟弱的土中以及在較硬的砂性土、砂礫土中，鉆進(jìn)速度較慢時(shí)，水泥用量宜適當(dāng)提高。

表2 三軸水泥土攪拌樁材料用量和水灰比

④內(nèi)插型鋼宜采用Q235B級(jí)鋼和Q345B級(jí)鋼，規(guī)格、型號(hào)及有關(guān)要求宜按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋H型鋼和部分T型鋼》GB/T11263和《焊接H型鋼》YB3301選用。

（2）《型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 199-2010）條文中第4.1.6：型鋼水泥土攪拌墻中的三軸水泥土攪拌樁可作為截水帷幕，攪拌樁應(yīng)采用套接一孔法施工。其抗?jié)B性能應(yīng)滿足墻體自防滲要求，在砂性土中攪拌樁施工宜外加膨潤(rùn)土。

（3）《型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 199-2010）條文中第4.1.7：型鋼是泥土攪拌墻中型鋼的間距和平面布置形式應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，常用的內(nèi)插型鋼布置形式可采用密插型、插二跳一型和插一跳一型3種，見圖1。

圖1 常用的內(nèi)插型鋼布置形式

3.3 單排型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)設(shè)計(jì)

型鋼水泥土攪拌墻一般有雙排水泥攪拌墻結(jié)構(gòu)和單排水泥攪拌墻結(jié)構(gòu)等多種方式，不同的支護(hù)方式與場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、基坑開挖深度、周邊環(huán)境條件、基坑形狀與規(guī)模、錨索體系的工況設(shè)置等直接相關(guān)，同時(shí)也直接關(guān)系工程造價(jià)和支護(hù)體系的安全可靠性。

本著經(jīng)濟(jì)性原則，本案例的基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)采用單排型鋼水泥攪拌墻結(jié)構(gòu)，通過(guò)受力分析及設(shè)計(jì)計(jì)算，采用5道預(yù)應(yīng)力錨索錨固體系，分成11個(gè)工況進(jìn)行計(jì)算分析。具體設(shè)計(jì)方案如下：

①水泥攪拌墻樁施工設(shè)計(jì)采用三軸?650mm@ 450mm套打工藝；

②樁墻內(nèi)的型鋼采用按900mm的間距按圖1（c）“插一跳一型”的插入型鋼方式在套打施工的水泥攪拌墻中插入Ⅰ14的工字鋼；

③在型鋼水泥土攪拌墻的內(nèi)側(cè)掛上一層?6mm@ 150mm的鋼筋網(wǎng)，并錨噴10mm的C20砼面層。

④為增強(qiáng)型鋼水泥土攪拌墻頂部的剛度，在其墻頂設(shè)計(jì)一道400mm×600mm的C25鋼筋混凝土冠梁。

3.4 設(shè)計(jì)方案分析

（1）通過(guò)三軸攪拌樁?650mm@450mm套打施工工藝可有效杜絕相鄰兩樁因搭接不夠而產(chǎn)生的墻樁下部“劈叉”現(xiàn)象和因搭接錯(cuò)位而產(chǎn)生的“施工冷縫”。

（2）采用“插一跳一型”的方式插入型鋼是根據(jù)威海的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和型鋼水泥土攪拌墻的實(shí)際受力分析情況而確定的，為較經(jīng)濟(jì)適用的內(nèi)插型鋼布置形式。

（3）在水泥土攪拌樁墻的內(nèi)側(cè)掛上一層?6mm@ 150mm的鋼筋網(wǎng)并錨噴100mm的C20砼面層，主要是考慮到基坑工程經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng)，水泥土攪拌墻面會(huì)經(jīng)受冬季的凍融作用和雨季的雨水沖刷作用以及基坑開挖過(guò)程中的機(jī)械破壞作用，因此想通過(guò)鋼筋混凝土面層對(duì)水泥土攪拌墻的強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

4 型鋼水泥土攪拌墻施工

4.1 水泥土攪拌墻施工

水泥土攪拌墻施工的技術(shù)含量高、要求嚴(yán)格，施工工藝復(fù)雜，在具體施工過(guò)程中必須嚴(yán)格控制各施工工序的質(zhì)量。

（1）在施工過(guò)程中必須實(shí)行套打施工工藝，嚴(yán)格按工藝要點(diǎn)進(jìn)行施工；

（2）嚴(yán)格控制好樁機(jī)的垂直度，提前挖好三軸攪拌樁的導(dǎo)漿槽和在地面做好樁機(jī)行走路線的標(biāo)示，避免水泥攪拌樁墻下部“劈叉”、墻身錯(cuò)位等施工冷縫的產(chǎn)生；

（3）在施工過(guò)程中，需要根據(jù)場(chǎng)區(qū)地層實(shí)際情況及其巖土工程力學(xué)性質(zhì)的差異性進(jìn)行調(diào)整，如注漿壓力、鉆具攪拌速度、鉆進(jìn)速度、提升速度、噴漿量等施工參數(shù)，以保證樁墻施工質(zhì)量。

4.2 插入工字鋼施工

往水泥土攪拌墻樁中插入工字鋼時(shí)須采用吊車吊起工字鋼，在調(diào)整好其垂直度后，利用工字鋼的自重將工字鋼一次性下到位。當(dāng)工字鋼插入遇到困難時(shí)，應(yīng)利用專門的振動(dòng)設(shè)備將其安裝到位。

總之，型鋼水泥土攪拌墻的合理設(shè)計(jì)施工，是基坑支護(hù)成敗的保證。在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中除執(zhí)行現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定的要求外，還要根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，如本工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中將地層的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了局部修正（見表3）。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，本基坑工程已經(jīng)施工、回填完畢，整個(gè)基坑運(yùn)行狀態(tài)良好，并且基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明：本基坑的側(cè)壁最大變形量不超過(guò)30mm，支護(hù)工程非常圓滿成功。

本基坑工程也是威海地區(qū)首次成功采用單排型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)的工程，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)也說(shuō)明，只要通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)施工，在深基坑支護(hù)工程中采用單排型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)是可行的。

[1]向紅.水泥攪拌樁的施工控制及質(zhì)量通病的預(yù)防[J].山西建筑，2007.

[2]黃強(qiáng).論某工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工技術(shù).建材與裝飾（中旬刊），2007.

[3]龔曉南.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998：32-38.

[4]JGJ/T 199-2010型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

On the Design andApplication of Single Raw Steel Cement-Soil-Stirring Wall in Support of a Deep Foundation Pit in Weihai

CHENG Yin-feng
(Weihai Open Economic Zone Surveying&Mapping Co.,Ltd., Weihai Shandong 264205,China)

With the instance of the support of a deep foundation pit in Weihai City,the design and construction of the single raw steel cement-soil-stirring wall adopted in deep foundation pit supporting were analyzed,through the example the feasibility of the application of the single raw steel cement-soil-stirring wall in deep foundation pit in Weihai City is discussed.

pit supporting；steel cement-soil-stirring wall；triaxial cement mixing pile；curtain for cutting off water

表3 支護(hù)參數(shù)修正值表

TDU46

B

1004-5716(2015)08-0179-03

2014-08-07

程銀風(fēng)（1980-），男（漢族），安徽桐城人，工程師，現(xiàn)從事巖土工程勘察和基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)施工工作。