浅析地下连续墙与水泥土搅拌桩组合式基坑支护

周 阶

(广西建工集团第三建筑工程有限责任公司 531000)

浅析地下连续墙与水泥土搅拌桩组合式基坑支护

周 阶

(广西建工集团第三建筑工程有限责任公司 531000)

基坑支护就是为保证基坑开挖，基础施工的顺利进行及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁以及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大风险，基坑工程具有很强的区域性。不同水文，工程地质环境条件下基坑工程的差异很大。基坑工程环境效应复杂，基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全稳定，而且要有效的控制基坑周边地层移动以及保护周围环境。

本文作者通过钦州污水提升泵站建设经验，综合阐述槽板式地下连续墙和水泥土搅拌桩在施工实践的组合式使用。分析了地下连续墙+水泥搅拌桩组合式支护结构优点和使用价值。

地下连续墙+水泥土搅拌桩；组合式地下连续墙；基坑支护

引言：地下连续墙+水泥搅拌桩组合式支护施工，综合了地下连续墙和水泥土搅拌桩的优点，此施工方法具有施工方便、施工效率高、避免环境污染、加快工程进度及保证基坑安全的优点，又具有节约成本、工程质量好的优点，能够为企业带来良好的经济效益和社会效益。

1.工程概况

1.1 工程简介

钦州江二桥头（西边）建设污水提升泵站，是钦州城市污水管网改造A干线的一部分。目的是将原来流向江边的污水，通过收集后提升到较高管网排放让其自流到污水处理厂。污水提升泵站建设地点东近钦州江，南靠滨江一巷，西临110万伏变电站（如图）。建筑结构为框架二层，檐高11.2米，建筑面积280平方米。污水池9米×12米开挖深度-8.40，为地下连续墙支护结构，地下连续墙同时作为污水提升泵站的基础。

1.2 工程地质与水文地质条件

1.2 .1 工程地质层分布与特征

钦州市建筑规划设计研究院提供的岩土工程勘察报告，建设地点黄海高程为8.07米，建筑结构±0.000相对黄海高程点8.37米，地质分布与特征见表：

序号 土层结构 土层厚度（M） 土层特征描述1 一 1.40 素填土，黄褐～深褐，土质不均，成分以粘性土为主，局部含少量灰渣及砖瓦碎块等，2 二 2.10 淤泥质土，浅灰黄色～灰白色，冲积粉质粘土及砂类土3 三 4.50细砂，灰黄色，成份以石英、长石为主，云母片及暗色矿物次之，局部下部夹中砂透镜体或含较多中砂颗粒4 四 1.60 砂砾，黄褐～灰黄色，局部顶部夹粉细砂透镜体。级配差。较密实5 五 2.20强风化粉砂质泥岩，棕黄～浅棕红，土质较均匀，具块状结构（标准贯入试验击数平均值N＝36.5-61.0）6 六 中风化粉砂质泥岩

1.2 .2 水文地质条件

①建筑地点地下水位-4.50，距离钦江边约50米，处在钦州江出海口，受潮汐影响地下水位会相应变化。

②水质PH值=6.8，有弱腐蚀性。

1.3 地质条件分析

素土层，该层土组成物质复杂，颗粒粒度极不均匀，土性差异大，结构松散，含砖块、混凝土块对机械作业不利。

细砂层，在地下水位以下，极不稳定水下开挖时，会随着水的冲击而跨坍，对泥浆保护膜层形成极为利。

2.地下连续墙与水泥土搅拌桩组合施工的选定

2.1 地下连续墙的优点和缺点

2.1 .1 地下连续墙的优点分析

①施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工。

②墙体刚度大，用于基坑开挖时，极少发生地基沉降或塌方事故。

③防渗性能好。

④可用于逆作法施工。

⑤适用于多种地基条件。

⑥可用作刚性基础。

⑦占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益。

⑧工效高，工期短，质量可靠，经济效益高。

2.1 .2 地下连续墙的缺点分析

①在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大。

②如果施工方法不当或地质条件特殊，接头处理困难可能出现相邻槽段不能对齐和漏水的问题。

③地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其它方法的费用要高些。

④在城市施工时，废泥浆地处理比较麻烦。

2.2 水泥土搅拌桩适用条件和优点

①适用于淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土；

②对周边建筑物无影响（或很小）；

③搅拌时无振动、无污染、无噪音、可在市区密集建筑群中施工；

④不会产生附加沉降；

⑤节约成本。

2.3 地下连续墙与水泥土搅拌桩组合施工的综合分析

2.3 .1 施工条件分析

①本工程按设计标高污水池底在第四层砂砾层上，中间有约4.5米的砂层，砂层中水渗透性强，不易形成表面泥浆膜；

②污水池基础与110万伏变电站建筑物的距离较近，开挖深度与变电站的距离比为8.4：10，在滨江一巷路边有一条高压埋地电缆，在开挖范围内。属于一级基坑；

③现场不宜开放式降水作业，但可在周边做降水帷幕；

④施工场地较小不具备泥浆制作条件；

⑤市区内清运费泥浆成本较高；

2.3 .2 地下连续墙与水泥土搅拌桩组合

充分利用地下连续墙和水泥土搅拌桩的优点，

①利用水泥土搅拌桩的适用多种地下土质条件，在紧靠地下连续墙内、外侧边线做连续啮合的双排水泥土搅拌桩做为隔水帷幕；（如图）

②地下连续墙板槽在开挖时利用水泥土搅拌桩做护壁，免去制作泥浆、不用处理费泥浆从而不造成新的环境污染，节约成本，提高社会效益。

③利用水泥土桩边作为导墙免去导墙的制作，干式挖土，提高效率节约成本。

3.施工组织设计

3.1 施工场地布置

为清理素土层中砖块和水泥块对水泥土搅拌桩的影响，确保桩的平面位置和垂直度，将素土层再刨低1米，清理土中的块状物；

清理素土层操作面要保证施工机械的操作和回转所需要的场地；设置连续封闭式围挡，进行封闭式施工。

3.2 水泥土搅拌桩施工工艺

①采用湿法搅拌桩施工方法，双排桩支护桩径直φ500，两桩之间咬合搭接150，搅拌深度为9米，桩底到达强风化岩层；

②施工放线定位搅拌桩的轴线，一般对中误差不超过2.0cm，搅拌轴向偏差不超过1.0%；

③桩机移动要平稳，搅进过程中注意观察和调整钻杆垂直；

④海潮涨潮时停止搅拌施工；

⑤浆液配制：采用普通硅酸盐水泥P.O42.5，每米掺入量55kg/m，相当于每立方米土掺加水泥量280kg/m3，按水泥掺加量3%掺入木质素磺酸钙减水早强剂，水灰比 0.45～0.50；因该场地地下水丰富地质又以砂层为主，所以水泥掺入值取得比较大确保凝结效果。

⑥按“二喷三搅”法搅拌，在提升喷浆时提升速度不得大于0.5m/min，水泥浆必须充分拌和均匀；

⑦根据施工的实际需要，取样养护送检，检查28d无侧限抗压强度为合格。3.3地下连续墙施工工艺

①搅拌桩经28天养护后进行地下连续墙施工，首先清理搅拌桩浮在上面的泥浆露出桩顶；采用MHL-60100AY型、液压抓斗和KH180履带式起重机配套的槽壁挖掘机。

②利用搅拌桩作导墙直接开挖，由于两边有水泥土搅拌桩支护，所以无需泥浆护壁，开挖时严遵守“开槽支撑、随挖随撑、分层开挖、严禁超挖。”的原则施工，虽有水泥搅拌桩支护,但为了施工人员的安全有必要增加内支撑,内支撑主要由φ48钢管、顶托、松木方条、大板组成，支撑点水平距离2.5米，垂直距离2.5米，上面第一排支撑从地面下1米开始。结构见附图；

③地下连续墙支承在强风化层上，入强风化层1m，实际从地面起开挖深度8m，墙厚800mm；

④根据拟定的槽段施工顺序开挖（如图）。

开挖时一般先两端后中间，使抓斗两端的阻力平衡。使用接头管时抓斗一侧插入时应切锁口管外缘，不宜超挖，也不能欠挖。成槽后，应检查槽位、槽深等，合格后进行抓斗清槽。

⑤如有少量存水可有潜水泥浆泵抽走，并清理基槽；槽段开挖好后进行平面位置、深度、壁面垂直度、端面垂直度检测，不符合进行修整；

⑥钢筋笼的吊放过程中，一定要经过仔细研究推敲，以确保钢筋笼起吊的绝对安全。插入钢筋笼时，使钢筋笼的中心线对准槽段的纵向轴线，徐徐下放；

⑦槽段接头清刷：用吊车吊住刷壁器对槽段接头工字钢壁进行上下刷动，以清除工字钢壁上的杂物；

⑧混凝土浇捣按混凝土施工规范要求进行。

4.基坑稳定性分析

4.1 地下连续墙基槽稳定性验算

本工程基坑的支护结构是地下连续墙和水泥土搅拌桩组合结构，在施工过程当中先需要验证地下连续墙基槽开挖时的稳定性。基槽的稳定性验算主要是对支护结构（水泥土搅拌桩）进行抗滑移，抗倾覆验算。

4.1 .1 抗滑移稳定性验算（见图）

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012重力式水泥土墙的抗滑移稳定性应符合下式规定：

G—水泥土墙自重=0.85×9×1.5=11.475t/m×10=114.75kn/m

C—水泥土墙底面下土层的粘聚力，查本工程地质勘察报告=11.2kpa

Φ—内摩擦角，查本工程地质勘察报告=350

B—水泥土墙底面宽度=0.85m

代入公式计算

满足安全要求。

4.1 .2 抗倾覆稳定性验算（见图）

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012重力式水泥土墙的抗倾覆稳定性应符合下式规定：

式中：Kov—抗滑移安全系数，其值不应小于1.3

代入公式计算

满足安全要求。

4.2 基坑稳定性分析

本工程基坑的支护结构是地下连续墙和水泥土搅拌桩组合结构，支护结构的稳定性是两个工法稳定性的叠加，支护结构之一的水泥土搅拌桩稳定性满足施工要求，即可判定基坑支护结构是稳定的。同时，基坑的底部落在砂砾层上，支护结构落在强风化岩上，可不进行基坑底隆起，抗渗流稳定性，管涌等各种稳定性验算。

5.结论

（1）在地下连续墙成槽施工前采用水泥搅拌桩加固施工方法，对地下连续墙周围的土体进行加固，使后续地下连续墙成槽过程中，槽壁稳定，没有出现塌孔现象。克服了地下连续墙施工过程中常见的问题。

（2）水泥搅拌桩、地下连续墙组合式支护施工效果比较理想。因此被广泛应用到支护工程中，特别在市区建筑较密集地区开挖深基坑，和不良地质条件下施工。

（3）地下连续墙与水泥土搅拌桩组合施工工艺，增加了搅拌桩的费用，但在施工过程中，减少了导墙施工工序、减少了泥浆的制备和废泥浆的处理、槽段开挖可干式作业提高效率，对环境无污染具有良好的社会效益。（4）在施工过程中要加强技术管理和培训，加强对质量通病的防范，不断的总结和改进，对工期、造价、质量有着更重要意义。

[1]王圣涛《沿海地区填石层地段地下连续墙施工技术》安徽建筑;2009年 02期

[2]中国建筑工程总公司.地基与基础工程施工工艺标准.中国建筑工 业出版社,2003

[3]丛霭森。地下连续墙的设计施工与应用。中国水利水电出版社， 2001

[4]中化人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012，中国建筑工业出版社，2012

[5]中化人民共和国行业标准《建筑桩基技术规程》JGJ94-2008，中国建筑工业出版社，2008

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1007–6344（2015）01–0032–02