放坡與攪拌樁相結(jié)合在基坑支護(hù)中的應(yīng)用

放坡與攪拌樁相結(jié)合在基坑支護(hù)中的應(yīng)用1工程特征及基坑概況1.1工程特征:本工程為地上18層、地下1層的高層商住建筑，高53米，框剪結(jié)構(gòu)，建筑物布置呈菱形，占地面積約3200M2，建筑面積29345M2。1.2基坑概況：基坑底面積為3722M2，開(kāi)挖深度為4.3m；基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)劃定為二級(jí)。2工程、水文地質(zhì)條件2.1工程地質(zhì)按地層由上而下簡(jiǎn)述：（1）人工填土層。為由花崗巖風(fēng)化土、粗砂和有機(jī)質(zhì)土回填而成的雜填土，內(nèi)含腐木、草根和碎磚、砼塊等建筑垃圾；土層厚度為4.10～7.40米,平均為5.50米，濕，稍壓實(shí)。（2）淤泥層。呈深灰～灰黑色，含蠔、貝殼碎片和石英粉細(xì)砂，ZK(4、6、7、9、10)五孔中缺失。飽和、流塑～軟塑狀，厚度0.6～7.4米，平均1.62米，該層地質(zhì)性質(zhì)差，屬軟弱土層。（3）礫砂層。上部富含貝、蠔殼碎片和淤泥，下部含少量粘土，礫砂含量平均29.3%，成份以石英為主。飽和、松散-稍密、厚度0.5～5.15米．平均2.62米，N63.5=6.7～13.0擊，均一性差。（4）粉質(zhì)粘土層。為坡積土，由石英砂礫和粘土組成，巖心呈土柱狀，飽和、可塑，層面埋深7.4～11.6米,平均8.89米，層厚平均4.59米。2.2水文地質(zhì)條件場(chǎng)地內(nèi)含水層主要為以下兩層。（1）第一層——雜填土(建筑垃圾為主)及回填砂土，滲透地表水。（2）第二層——礫砂層，富存孔隙潛水，透水性較強(qiáng)，其滲透系數(shù)平均為4.45*10-2CM／S，地下水較為豐富。（3）水位埋深為0.00～0.50m，以淤泥為相對(duì)隔水層，但不連續(xù)。地下水主要接受大氣降水的入滲補(bǔ)給和場(chǎng)地以外含水層的側(cè)向補(bǔ)給。3支護(hù)目的與要求（1）根據(jù)本工程特征，地下室底板深埋在具有透水性的雜填土內(nèi)，其下部礫砂層最薄處僅0.4米(部分承臺(tái)進(jìn)入此層)，故地下室及承臺(tái)施工必須采取止水措施。（2）止水的要求必須達(dá)到在底板外圍泌水土層以上形成一可靠的阻水倉(cāng)、并防止坑底雜填土被礫砂層承壓水沖動(dòng)而產(chǎn)生的底涌現(xiàn)象，同時(shí)阻止坑外填土層滯水涌入、達(dá)到確保地下室干作業(yè)施工的目的。（3）支護(hù)目的在于阻止回填土的無(wú)量坍方影響正常施工，同時(shí)需考慮造價(jià)因素。4方案選擇與比較針對(duì)本工程的具體特征，地質(zhì)條件和止水支護(hù)要求，結(jié)合目前在基坑支護(hù)施工中的多種方法，經(jīng)過(guò)對(duì)工程造價(jià)及施工工期等因素進(jìn)行綜合分析比較后，我們認(rèn)為復(fù)合型阻水放坡支護(hù)方案較為合理，即利用攪拌樁作為止水帷幕，基坑開(kāi)挖時(shí)以l:l～1:2自然放坡作支護(hù)，其優(yōu)越性如下：4.1阻水效果較好深層水泥攪拌樁是加固飽和軟土的一種可靠辦法，它是利用水泥和軟土顆粒之間產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)、使軟土顆粒硬凝結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥土樁，樁與樁搭接后形成一定厚度的水泥土防滲阻水墻。4.2基坑邊坡安全穩(wěn)定深層攪拌水泥樁與放坡?lián)跬料嘟Y(jié)合是基坑支護(hù)的較簡(jiǎn)便措施。在切斷坑外補(bǔ)給的水源后，坑內(nèi)土體性能將得到改變，在含水量逐漸減少的情況下，其它力學(xué)指標(biāo)即會(huì)相應(yīng)提高。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)放坡和坡面處理，即可充分利用原土的重度和內(nèi)聚力以及土的自然坡角作用，以抗衡主動(dòng)土壓力區(qū)傳遞給樁墻的滑動(dòng)力，加之?dāng)嚢铇端叩目够饔靡约八嗤帘旧淼目辜魪?qiáng)度的提高等因素，使邊坡及樁墻處于穩(wěn)定狀態(tài)。4.3工程造價(jià)低廉根據(jù)多個(gè)施工實(shí)例測(cè)算，在同等條件下用水泥攪拌樁作止水帷幕及擋墻，其造價(jià)只相當(dāng)于鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的1／4，鉆挖孔樁的1／3，鋼板及旋噴樁的1／2。由此可見(jiàn)，在可能條件下，攪拌樁在利用了原土體作用后即可大量降低工程造價(jià)。由于本工程考慮充分利用放坡條件，將通常使用的2排以上組成的攪拌樁擋墻改為1排，其造價(jià)又可在原格柵式布置的基礎(chǔ)上再節(jié)約1／2以上。4.4施工工期較短深層水泥攪拌樁工期與其它樁類比較有施工工期短的特點(diǎn)。目前的施工進(jìn)度水平是每臺(tái)樁機(jī)每天成樁30根以上(平均深度L為10.0米)，施工工期較其它方案大為減少。鑒于上述，攪拌樁復(fù)合放坡支護(hù)方案在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工期方面為較理想方案。5方案設(shè)計(jì)5.1攪拌樁止水帷幕設(shè)計(jì)（1）考慮支護(hù)目的與造價(jià)因素，采用單樁連環(huán)組合方式，形成水泥土樁止水幕墻。設(shè)計(jì)攪拌樁徑600毫米，搭接150毫米，樁長(zhǎng)以深入粉質(zhì)粘土內(nèi)1米為適度，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)按地質(zhì)資料考慮平均為11米左右。（2）樁身水泥土強(qiáng)度15天齡期取1000Kpa，為確保樁身的抗?jié)B效果和樁身強(qiáng)度，攪拌樁水泥采用525#，摻入量為20%，Ф600樁徑的每米投入量約為75Kg，采用二噴四攪法噴粉工藝施工。（3）施工時(shí)若遇地下孤石影響鉆進(jìn)時(shí)須避開(kāi)重打，并保持搭接連續(xù)。5.2基坑放坡設(shè)計(jì)及邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算（1）本方案考慮在場(chǎng)地開(kāi)闊有放坡余地的基坑邊上，為達(dá)到既節(jié)約工程費(fèi)用、又保證基坑施工安全的設(shè)計(jì)目的，以l:l～1:2自然放坡，坡度角β≥45度，基本上與雜填土的自然休止角(即天然坡角)相吻合。具體放坡支護(hù)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。（2）按泰勒穩(wěn)定數(shù)法分析驗(yàn)算邊坡的穩(wěn)定性，以最陡放坡l:l為例，見(jiàn)圖2。經(jīng)計(jì)算，試求得最危險(xiǎn)滑動(dòng)面半徑為6.85米，滑動(dòng)力矩M1=∑WiSinβi=108.90KN/M，抗滑動(dòng)力矩M2=tgΦ∑WiCosβi+c∑△Ci=155.01KN/M。式中Φ、c分別為土的內(nèi)摩擦角和凝聚力，因地質(zhì)報(bào)告未反映雜填土的凝聚力和內(nèi)摩擦角的數(shù)據(jù)，故邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算只能參照經(jīng)驗(yàn)值分別為21。和5KPa。土坡的安全系數(shù)K=M2/M1=155.01/108.90=1.42。工程要求最小安全系數(shù)K為1.1～1.5，本基坑邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.42，大于最小值，接近最大值；可見(jiàn)，本工程基坑邊坡設(shè)計(jì)為≥1.1坡度是安全的。（3）依據(jù)《簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)》，按穩(wěn)定系數(shù)法驗(yàn)算邊坡的穩(wěn)定安全高度。按l:l邊坡計(jì)算得臨界高度Hc=5m，穩(wěn)定安全系數(shù)K取值1.2，土容重γ=18.5KN，Φs=γ×Hc/C=18.5×5/5=18.5,則邊坡的穩(wěn)定安全高度H=Φs×c/（γK）=18.5×5/(18.5×1.2)=4.17m。此穩(wěn)定安全高度比基坑開(kāi)挖深度淺0.13m。綜合上述分析計(jì)算，本工程基坑放坡開(kāi)挖取≥1.1坡度是安全可靠的。加之?dāng)嚢铇端叩目够饔靡约八嗤帘旧淼目辜魪?qiáng)度的提高等因素，均有利于基坑邊坡的穩(wěn)定。5.3基坑開(kāi)挖及承臺(tái)開(kāi)挖保護(hù)措施（1）放坡位置受限處及開(kāi)挖時(shí)機(jī)械橫跨攪拌樁處必須作特殊處理，避免壓壞擋墻。(可選用雙排布置及墻頂加厚覆土辦法)。（2）承臺(tái)開(kāi)挖時(shí)為避免基底淤泥經(jīng)擾動(dòng)產(chǎn)生的觸變對(duì)坡腳造成局部失穩(wěn)因素，故在靠斜坡軸線開(kāi)挖前先行進(jìn)行承臺(tái)坑邊局部二級(jí)支護(hù)，以不致影響主體邊坡的穩(wěn)定性。5.4地表及地下水控制設(shè)計(jì)（1）坑外地表水排放。為確保地下室的干作業(yè)施工，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)狀況，開(kāi)工前必須在基坑外圍，(攪拌樁止水墻以外0.4米處)，挖掘排水溝一道，以便將坑外水源切斷井引至下水道或集水井排放。（2）坑內(nèi)積水及滯水排放。在坑內(nèi)土方挖運(yùn)過(guò)程中，土層本身有一定含水量，故必須考慮采取挖掘集水井的降水方式提前降水。施工過(guò)程中出現(xiàn)的雨水和放坡土中滲水可一并集中，用水泵向外排放。（3）基坑內(nèi)土方挖運(yùn)完畢后，在距坡腳0.3米處挖集水溝一道，井設(shè)一定坡度，將水導(dǎo)流至坑底角落的集水井內(nèi)，用水泵排放。坑內(nèi)集水井須挖至進(jìn)入砂礫層1.0米，以降低滯水層的承壓力，達(dá)到基底土體密實(shí)之目的。5.5放坡斜面處理基坑內(nèi)放坡斜面，不宜在陽(yáng)光中曝曬，亦不可在雨水中淋刷，否則一干一濕，產(chǎn)生爆裂沖刷破壞斜面土坡的穩(wěn)定性。為解決上述問(wèn)題，本方案設(shè)計(jì)在放坡斜面上用1:3水泥砂漿抹面30厚，隱蔽土方，避免雨水沖刷和陽(yáng)光曝曬，保持斜坡自然土的穩(wěn)定性能。同時(shí)阻止坑外填土層滯水涌入、達(dá)到確保地下室干作業(yè)施工的目的6支護(hù)施工6.1施工要求（1）施工用水泥標(biāo)號(hào)必須穩(wěn)定，水泥摻量必須準(zhǔn)確，嚴(yán)禁使用受潮、過(guò)期水泥；（2）嚴(yán)格按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》施工，攪拌必須均勻，暫停送漿搭接處，增加一噴二攪程序；間歇時(shí)間＞24小時(shí)處增加搭接樁一條。（3）攪拌樁垂直誤差要求≤0.5%，出現(xiàn)卡鉆、堵管樁時(shí)必須重打。（4）基坑土方開(kāi)挖必須保證水泥土樁齡期＞15天，并采取分層挖運(yùn)方法施工，分層厚度小于1米。邊挖邊按標(biāo)準(zhǔn)夯實(shí)整理坡面，待挖至標(biāo)準(zhǔn)深度時(shí)立即施工坡面水泥砂漿面層。（5）施工時(shí)應(yīng)避免樁身受壓，墻外10.0米內(nèi)及齡期28日內(nèi)不得堆放土方和笨重物料。6.2施工對(duì)策考慮到基坑底雜填土至淤泥面層的厚度不均，擔(dān)心承臺(tái)開(kāi)挖會(huì)觸及淤泥層，引起淤泥涌動(dòng)，造成局部失穩(wěn)現(xiàn)象，故在事先作出施工對(duì)策。（1）坑內(nèi)降水減壓降低地下水位是基坑施工的常見(jiàn)措施。在基坑內(nèi)降水，可以把降水對(duì)周圍影響縮小到最低程度，它可以有效地防止基底沙、泥的涌動(dòng)。降水井以坑內(nèi)集水井為主，其中深以進(jìn)入砂礫層1米為宜，及時(shí)抽吸排放。（2）加強(qiáng)土方開(kāi)挖控制基坑開(kāi)挖一定要堅(jiān)持分層挖土原則，每層開(kāi)挖深度控制在1m以內(nèi)，并及時(shí)用夯實(shí)法處理邊坡表面，切忌在邊坡上堆放施工物料，做好場(chǎng)外排水工作。（3）機(jī)械碾壓坑底由于基坑底部正處雜填土底層，土質(zhì)松散，對(duì)防止基底滲透，坑邊隆起無(wú)阻止作用，為此可采取基坑坑底壓密實(shí)的方法，增加坑底土體強(qiáng)度，提高基坑整體穩(wěn)定性。6.3應(yīng)急措施為防止施工險(xiǎn)象意外發(fā)生，特制定以下應(yīng)急措施：（1）加強(qiáng)基坑施工的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，以便提前發(fā)現(xiàn)邊坡滑移跡象。（2）如發(fā)現(xiàn)邊坡位移、變形，立即在對(duì)應(yīng)處邊坡底打松木樁+砂袋反壓，阻止變形和移位發(fā)展。6.4施工效果在攪拌樁止水墻施工后，基坑周邊(泌水層以上)已基本形成一個(gè)造價(jià)低廉、密封性較好的阻水倉(cāng)體，加上放坡?lián)跬粒３至丝舆呁馏w的穩(wěn)定，保證了地下室施工的順利進(jìn)行。在地下室施工過(guò)程中，除由于地面施工排水不當(dāng)導(dǎo)致基坑很小部分邊坡滑動(dòng)外（發(fā)現(xiàn)后采用應(yīng)急措施——堆砂袋反壓阻止了變形發(fā)展，保持了邊坡穩(wěn)定），整個(gè)基坑在地下室施工全工程中保持穩(wěn)定。7結(jié)論7.1根據(jù)場(chǎng)地條件，采用放坡與攪拌樁多種形式相結(jié)合的基坑支護(hù)方法，可以取得既經(jīng)濟(jì)又安全可靠的支護(hù)效果。7.2通過(guò)土體穩(wěn)定驗(yàn)算及工程開(kāi)挖實(shí)踐證實(shí)，對(duì)未壓實(shí)和未固結(jié)的雜填土、淤泥質(zhì)土等組成的特殊地基，只要處理得當(dāng)，放坡開(kāi)挖也是能夠?qū)崿F(xiàn)的。7.3深層攪拌樁止水帷幕墻是一種造價(jià)低廉、密封性能較好