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1、基坑支护工程关键与基坑支护工程关键与新技术及其应用新技术及其应用王王 成成 华华 教教 授授 天津大学建筑工程学院土木工程系2009年7月19日 天 津 全国基坑工程勘察、支护设计、监测及施工开挖新技术培训班，天津 20092.7 2.7 水泥搅拌桩及搅拌桩挡土墙水泥搅拌桩及搅拌桩挡土墙2.7.3 搅拌桩挡土墙2.7.4 结 语2.7.1 引 言2.7.2 水泥搅拌桩 全国基坑工程勘察、支护设计、监测及施工开挖新技术培训班，天津 20092.7.1 引 言水泥土是通过机械强力将水泥与水泥土是通过机械强力将水泥与土搅拌形成具有较好物理力学性土搅拌形成具有较好物理力学性质的水泥加固土。质的水泥加固
2、土。水泥土的工程性质与检测水泥土的工程性质与检测 全国基坑工程勘察、支护设计、监测及施工开挖新技术培训班，天津 20092.7.2 水泥搅拌桩水泥土搅拌桩时加固软土地基的方法之一。利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌，将土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与土之间所产生的一系列物理化学反映，使土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。2.7.2.1 水泥土搅拌桩施工如打入深度较大的搅拌体，应采取自上而下，或自下而上分段搅拌，先贯入下沉喷浆搅拌第一段，再下沉提升搅拌第二段，这样有利于搅拌均匀。其中要注意控制提升的速度和转速，一般每分钟提升0.61.0m，每分钟转速为2040转。深层搅拌法最
3、适宜于各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等。国内一般最大加固深度1518m。直径500600mm。一般适用于深度7m以下的基坑。用于桩间止水。一般采用32.5R普通硅酸盐水泥或矿渣水泥作为固化剂。水泥搅拌桩的施工参数掺入比：水泥重量与被加固土体的重量之比，一般为7%15%搅拌次数：搅拌头从上到下或从下到上运动的次数，三搅三喷、三搅一喷等水灰比：规范为0.40.6，实际0.60.7影响水泥搅拌质量的主要因素（1）固化剂和外加剂（2）水泥的掺合量（3）龄期（4）土的含水量（5）土质的影响（6）有机质含量和砂粒的含量（7）搅拌的方法与时间水泥土的配方设计1）根据设计工程荷载大小
4、的要求，确定需用的水泥土标准强度2）根据地基土的性质，选用水泥土的配方。对于一般粘性土地基，可按含水量的大小，初步选择水泥系固化剂和外加剂的品种及掺合量。对于含水量大于70%或有机质含量较高的地基土，则应根据地基土对Ca(OH)2吸收量的不同，选择合适的水泥系固化剂。搅拌工艺合适的配方还需采用合适的机具和工艺流程才能保证水泥土达到设计强度。如果机具和工艺不适用，或重心不稳，或搅拌的功率和喷浆力不足，常常造成只搅拌不喷浆，只转动不搅拌，土体呈同心圆转动或摆动，其后果是泥浆、泥块、水泥浆分离，拌和不匀，上下不均一，强度差异悬殊，总强度很低。因此，对不同土类、不同深度的加固体应分别采用不同的机具和工
5、艺流程，包括：搅拌机的功率，搅拌头的类型，喷浆的压力和搅拌的流程等。对于打入深度在812m的搅拌桩，搅拌机的功率可用3545kW和轴杆直径mm的单轴和双轴搅拌头。对于深度超过20m的搅拌桩，搅拌机的功率应增大至5560kW，搅拌头的直径，喷射压力也相应增大。一般采用的工艺流程如图所示。一般的施工工艺流程（一次喷浆、二次搅拌）就位预搅下沉（制备水泥浆）提升喷浆搅拌沉钻复搅重复提升搅拌水泥掺量及外加剂 水泥掺量水泥掺量水泥掺入比（单位体积搅拌桩中水泥与土的重量比），一般为1116%外加剂外加剂外 掺 剂作 用掺量（%）碳 酸 钠早 强0.2 0.4氯 化 钙早 强2 5三乙醇胺早 强0.05 0.
6、2木质素磺酸钙减水、可泵0.2 0.5粉 煤 灰填充、早强50 80水泥土墙施工注意事项.（1 1）复搅工艺）复搅工艺 确保搅拌均匀（干法工艺为一次搅拌，因而不均匀）。确保搅拌均匀（干法工艺为一次搅拌，因而不均匀）。（2 2）提升速度）提升速度喷浆速度喷浆速度 提升搅拌速度不宜大于提升搅拌速度不宜大于0.5m/min0.5m/min；提提升升速速度度与与喷喷浆浆速速度度应应协协调调，以以保保证证延延桩桩身身全全长长喷喷浆浆均均匀。匀。（3 3）桩的搭接）桩的搭接 一般为一般为200200，搭接间歇时间不超过，搭接间歇时间不超过24h24h，宜留踏步式接头；，宜留踏步式接头；如因施工原因间歇时间
7、超过如因施工原因间歇时间超过24h24h，应有措施（增加复搅、，应有措施（增加复搅、增加水泥掺量等）增加水泥掺量等）。2.7.2.2 水泥土搅拌桩的应用 1、支护结构 重力式支护结构；止水帷幕；SMW工法 2、地基加固 提高地基强度；控制沉降；防止液化 全国基坑工程勘察、支护设计、监测及施工开挖新技术培训班，天津 20092.7.3 搅拌桩挡土墙水泥土搅拌桩围护结构的设计水泥土搅拌桩是一种具有一定刚性的脆性材料所构成，抗压强度远大于抗拉强度。一般采用水泥土搅拌桩作围护结构以“重力式”挡墙为宜。常用的布置形式如下图所示。水泥土挡墙的计算墙体尺寸的确定抗倾覆稳定计算抗滑移稳定计算整体稳定验算抗渗验
8、算墙体应力验算基底地基承载力验算格仓压力验算水泥土挡墙水平位移的计算水泥土墙整体稳定 b=(0.60.8)h hd=(0.81.2)h水泥土墙构造水泥土置换率0.60.8；格栅长宽比不宜大于2；搅拌桩之间的搭接100 200mm；插筋、面板、局部加墩；坑底加固。水泥土墙（案例）水泥土墙水泥土墙支护结构事故 全国基坑工程勘察、支护设计、监测及施工开挖新技术培训班，天津 20092.7.4 结 语灌注桩加强的搅拌桩墙体灌注桩加强的搅拌桩墙体在水泥搅拌桩墙体的两侧或一侧加钻孔灌注桩，在水泥搅拌桩墙体的两侧或一侧加钻孔灌注桩，形成组合断面以实现对深度大于形成组合断面以实现对深度大于7 m的深基坑采用的
9、深基坑采用无内支撑的重力式挡墙（改良的重力式挡墙）或无内支撑的重力式挡墙（改良的重力式挡墙）或简易支撑的挡墙方案。开始时，在水泥土中加筋简易支撑的挡墙方案。开始时，在水泥土中加筋作为一种技术措施采用，用廉价的毛竹插入水泥作为一种技术措施采用，用廉价的毛竹插入水泥土中。发展至采用钻孔灌注桩加筋已经不是一种土中。发展至采用钻孔灌注桩加筋已经不是一种技术措施，而是一种组合结构，这种方案的最大技术措施，而是一种组合结构，这种方案的最大优点是造价便宜。但这种复合型的结构内力计算优点是造价便宜。但这种复合型的结构内力计算方法尚需进一步研究，钻孔灌注桩的布置原则也方法尚需进一步研究，钻孔灌注桩的布置原则也需
10、进一步明确。需进一步明确。实例实例3 水泥搅拌桩墙体加钻孔灌注桩水泥搅拌桩墙体加钻孔灌注桩工程名称：工程名称：上海新亚汤臣大酒店上海新亚汤臣大酒店地点：上海浦东地点：上海浦东基基坑坑尺尺寸寸：基基底底面面积积6000m2，开开挖挖深深度度8.6m，局部开挖深度局部开挖深度11.2m；围围护护结结构构：宽宽度度4.25.2m的的重重力力式式挡挡墙墙，墙墙身身每每隔隔3m设设置置一一根根直直径径600mm的的钻钻孔孔灌灌注桩加强；注桩加强；支支撑撑情情况况：在在地地面面下下2.5m处处设设置置钢钢筋筋混混凝凝土环形支撑。土环形支撑。实测结果：实测结果：实测最大水平位移实测最大水平位移32mm方案评述：方案评述：在水泥搅拌桩重力式挡墙中采用钻孔灌在水泥搅拌桩重力式挡墙中采用钻孔灌注桩加强，并可以设置支撑以避免重力注桩加强，并可以设置支撑以避免重力式挡墙位移过大的缺点；在式挡墙位移过大的缺点；在8.6m开挖深开挖深度的基坑中，一般的排桩支护需要设置度的基坑中，一般的排桩支护需要设置二道支撑，而在复合式的围护结构中只二道支撑，而在复合式的围护结构中只需一道支撑，可以节省造价，且水平位需一道支撑，可以节省造价，且水平位移也不大。移也不大。