水泥搅拌桩复合土钉在基坑支护中的应用探讨

胡辉　景波

(中国水电十五局国际工程公司,陕西西安　710068)

水泥搅拌桩复合土钉在基坑支护中的应用探讨

胡辉景波

(中国水电十五局国际工程公司,陕西西安710068)

随着我国建筑行业的快速发展,水泥搅拌桩复合土钉支护技术应运而生。水泥搅拌桩复合土钉支护技术具有安全经济、适用范围广及支护位移小等特点,在建筑工程基坑支护中应用前景广阔。本文结合某工程实例,分析了水泥搅拌桩复合土钉在基坑支护中的应用,希望对相关研究领域提供借鉴经验。

水泥搅拌桩土钉支护坑基

水泥搅拌桩复合土钉支护技术是建立在传统土钉支护方法基础上，主要有水泥搅拌桩止水帷幕复合土钉支护、超前微桩复合土钉支护及预应力锚杆复合土钉支护等多种方式。虽然与传统土钉支护技术相比，会投入大量资金，提高造价成本，但是总体而言，这种新型土钉支护技术施工较为简便，不需要使用大型、重型机械设备，施工工期较短，因而在建筑施工中得到了广泛应用。

1　水泥搅拌桩复合土钉支护原理

在基坑开挖之前，地层处在平衡状态中，但由于基坑开挖打破了受力平衡状态，局部地层的结构状态会发生改变。主要有如下表现:

(1)地层中重力重新分布，基坑四周土体应力增加，特别是基坑的边坡附近，土体应力大幅增加;(2)基坑附近土体侧向约束力削减，致使承载力降低;(3)地下水失去原有平衡，进而导致渗流出现，同时渗透压力还会对搅拌桩稳定性产生影响。最终导致坑基附近土体出现沉降或位移，边坡遭到破坏。

通过水泥搅拌桩复合土钉的支护，能够承担基坑开挖产生的荷载，使土体尽量保持原有受力平衡状态，避免地下水出现渗流[1]。水泥搅拌桩复合土钉作为一种新型的基坑支护技术，结构形式多样，针对性强，从而起到了分担载荷、传递载荷止水抗渗、局部稳定及超前加固的作用。

2　水泥搅拌桩复合土钉在基坑支护中的实际应用

2.1工程概况

某地一个在建商贸大厦，工程总面积为32000平方米，地上19层，地下2层，建筑总高度为56米，整个商贸大厦的结构体系以框式剪力墙为主，地基深度为6.8米，下桩基础为29.5米。相关地质资料显示，建筑工程场区内土层至上而下分别为人工土、淤泥、粉质粘土及花岗片麻岩，地下水主要分布在淤泥层缝隙和岩层空隙中，总体透水性比较差。

2.2选择支护方案

本建筑工程周围建筑物较少，土地空旷，坑基四周较为平坦，附近没有重要管道线路经过。通过对该工程地质及周围环境等因素的综合考虑，结合基坑开挖深度与经济效益，最后决定选用水泥搅拌桩复合土钉的支护方案，直立开挖，并使用双排搅拌桩做超前支护。

2.3水泥搅拌桩

图1　水泥搅拌桩复合土钉支护典型剖面图

在实际施工中要选用强度等级为32.5的普通性硅酸盐水泥，合理控制水泥用量。通常情况下，实际水泥使用量大约为被加固土重的20%，同时要掺合0.2%的木质素、0.05%的三乙醇胺，水灰比为0.45。采用上下各搅拌两次的水泥搅拌工艺，在喷浆时要把速度控制在80-100cm/m in范围内，水泥泵的进流量为恒定值，泵送压是0. 3MPa[2]。考虑到实际地质条件，不同地段具有不同的坑基开挖深度，因而也要分段设计支护方案。搅拌桩长度要控制在9-11m，并且插入淤泥层的深度要超过1m，而锚杆插入淤泥层的深度要超过3m。

2.4土钉支护

选用的土钉长度为48mm，焊接钢管厚度为2.5m，倾斜角度为30°。在布置土钉时，尽量成梅花形状，无论是水平还是垂直间距都控制在1.2m左右。注浆压力控制在0.35-0.65MPa，在水泥用量标准下，锚管注浆量要超过35kg/m，水泥、石子和砂子之间的质量配合比为1:2:2。通过计算来准确判断锚杆参数，锚杆长度为12-24m，每个锚杆间距控制在100cm-120cm之间[3]。图1为水泥搅拌桩复合土钉支护典型剖面图。

2.5稳固性分析

在高水位软土基层中，经常会应用泥搅拌桩复合土钉来支护，水泥搅拌桩起到了隔水作用。由于软土基坑经常会出现隆起、滑坡等问题，因而在支护时，需要对搅拌桩的抗渗漏和隆起稳定性进行分析。另外，在开挖基坑时，墙背侧土体会对搅拌桩直接产生作用力，很可能由于材料拉力不足或抗剪承载力不够，而使整体发生滑移，进而产生弯折或冲剪破坏，因而也需要对搅拌桩弯折与冲剪稳固性进行计算，从而确保搅拌桩稳固性。

通过相关计算可以发现，土钉内力与土钉的位置具有一定相关性。在上部和底部位置的土钉通常受力比较小，在之间部位的土钉的受力比较大，而在最底部的土钉则有较小轴力;随着基坑深度的增加，土钉拉力也随之加大，一直到挖到基坑底部之后，土钉拉力则不会再增加;土钉支护能使墙后土体的稳定性大幅度增加，而通过更改土钉长度，则可以对支护结构的安全性进行调整;基坑深度的加深，基坑自身结构稳定性和安全系数会降低，当加入土钉后，则能够有效提升坑基结构的稳定性与安全系数[4]。另外，在水泥搅拌桩复合土钉支护过程中，正常情况下，土钉自身不会出现断裂形式的破坏，往往都是拉拔式破坏。

3　结语

水泥搅拌桩复合土钉作为一种新型的基坑支护技术，具有分担载荷、传递载荷止水抗渗、局部稳定及超前加固的作用，同时还具有安全经济、适用范围广及支护位移小等特点。因而在新时期的建筑施工中，我们要对该项支护技术有足够重视。我们要继续加强对水泥搅拌桩复合土钉支护技术的研究，在实际应用中，坚持动态化原则，根据工程的实际地质条件、支护结构以及支护环境，合理设计支护方案，并要对设计方案进行及时反馈。同时，要加大信息化的投入，科学计算，对数据进行多次检验，防止坑基位移和基地隆起，提高搅拌桩稳定性，发挥出水泥搅拌桩复合土钉支护技术的优势，创造更大价值。

[1]李建.水泥搅拌桩复合土钉在基坑支护中的应用研究[J].中南大学,2012,05(01:12-13.

[2]郭秋菊.水泥搅拌桩复合土钉基坑支护应用[J].铁道科学与工程学报,2013,08(28):9.

[3]张卫锋.水泥搅拌桩复合土钉在基坑工程中的应用[J].山西建筑, 2012,02(10):15-16.

[4]张明聚,杨海峰,张楠.复合土钉支护及其作用原理分析[J].第三届基坑工程学术讨论会论文,工业建筑2012,09(07):60-68.