谈基坑支护深层水泥搅拌桩应用

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摘要：随着建筑行业发展速度不断加快，建筑工程逐渐趋于高层化发展，基坑开挖深度日益增加，基坑支护结构也变得更加重要。与其他支护结构相比，深层水泥搅拌桩具有成本低、施工效率高等特征，可更好控制施工期间的噪声污染及地面污染程度。基于此，文章对深层水泥搅拌桩在基坑支护中的具体应用进行阐述，旨在充分发挥出深层水泥搅拌桩的积极作用，确保深基坑工程能够安全高效地开展。

关键词：深层水泥搅拌桩；基坑支护；地基

深层水泥搅拌桩基坑支护法在我国工业建筑、民业建筑的地基加固中发挥出了重要作用。为更好地应用深层水泥搅拌桩基坑支护技术，相关的技术人员需要不断增强对技术的应用意识，细致分析该技术工作机理，加大深层水泥搅拌桩应用管控力度，从根本上保障深层水泥搅拌桩基坑支护质量与效率，推动建筑工程有序顺利开展。

1深层水泥搅拌桩支护工作机理

通过特有机械设备，将水泥、软土混合成水泥土，使水泥的物理或化学反应能够在具有活性的黏土介质中进行。影响水泥土抗压强度的因素较多，如被加固土体性质、水泥掺和量、水泥龄期、标号、外加剂等。在水泥标号逐渐增大、强度增强的情况下，水泥自身渗入比也会随之增加。同时，水泥强度也会随养护龄期的延长而增大[1]。在养护时间超过3个月后，强度才会稳定增长。在水泥内加入木钙、石膏等物质可以从根本上增强水泥土的早强、缓凝和碱水效应，但在水泥配置期间不能对周围环境造成污染。水泥搅拌桩支护施工流程如图1所示。

2深层水泥搅拌桩支护工程案例分析

以某管道工程为例，该管道工程长28.5m，从双孔雨水方涵下穿过。沟槽最深处达8m，属于深基坑支护范围，需在施工前建立起施工专项方案。因施工条件有限，需要将倒虹管道分为两部分实施。与其他基坑支护环节相比，该工程支护工作具有以下特征。第一，风险性强。在工程深基坑施工过程中，深基坑结构具有临时性特征，相应的安全性较小，施工开展期间的风险性较高。不仅如此，深基坑工程结构复杂，施工期间涉及的专业技术多，对施工及管理人员操作水平提出了更加严格的要求[2]。在深基坑工程开展过程中，需要做好工程施工期间的实施监测工作，结合工程实际建设要求，制订出有效的应急保障措施，最大限度地降低工程安全事故可能带来的影响。第二，受环境因素影响较大。与其他工程相比，深基坑工程更易受到环境因素影响。部分地区地质条件较差，土质松软，在深基坑开挖时，经常会出现边缘坍塌等问题，造成严重安全事故。同时，当前管道工程施工场地多在市区，建筑物与人口密集，一旦深基坑开挖环节出现问题，后期支护工作没有做到位，也会导致周围构筑物出现不均匀沉降等现象，严重影响居民生活质量。第三，深基坑支护工程发生安全事故的概率高。深基坑支护工程施工技术较为复杂，在深基坑支护失效的情况下，对周边道路、管线以及构筑物的影响极大。深基坑支护结构主要就是在深基坑开挖期间设置内支撑或外支撑结构，防止在开挖过程中出现土体坍塌等问题，保障深基坑开挖工作的顺利开展。

3深层水泥搅拌桩在基坑支护中的设计

水泥搅拌桩是当前深基坑的重要支护结构，形式与混凝土灌注桩类似。将深层水泥搅拌桩应用在实际基坑支护工程中，设计与计算环节不可完全依照混凝土桩墙开展，需以重力式挡土结构为依据。在深层水泥搅拌桩结构实际应用期间，主要是将搅拌桩搭接成统一整体，平面布置可采用壁状体结构[3]。在支护结构宽度内，不需将整个土体进行搅拌加固，而是可以设定加固距离，将土体结构加固成相互平行的纵向壁。为增强水泥搅拌桩结构强度，还需要在结构内增加加固肋体，最后用肋体将纵向壁连接为同一整体。在深层水泥搅拌桩设计期间，设计人员需要注重计算挡土墙主动与被动土压力数值，明确水泥土物理力学指标，如水泥土综合重量、无侧限抗压强度、内摩擦角等，获得精准的挡土墙高度、厚度与入土深度的数值；注重验算水泥土搅拌桩挡土墙抗滑性与抗倾覆能力，确保所设计出的混凝土结构能够更好满足实际施工要求。

3.1深层水泥搅拌桩体布置形式设计

通过细致分析管道工程案例发现，该施工现场地形呈现出两端高、中间低的形态，两端距槽底8m，中间部分地坪距槽底6m。为最大限度地节约工程施工成本，设计人员选择采用两端桩长、中间桩短、上部不喷浆的钢体结构设计方式[4]。管道沟槽位于河坡附近，因此需要将搅拌桩布置成半圆形，确保支护桩后的主动土地压力能够沿拱形状轴向传递到沟槽两侧桩体，减弱周围土体结构对桩身造成的剪力作用。

3.2水泥搅拌桩结构计算

依据国家及有关部门针对基坑支护技术颁布的明文规定，对水泥搅拌桩结构进行细致计算。管道两侧桩被布置成格栅式结构，厚度为1.7m，搭接宽度为2m。沿长度方向可知，中间桩全长7.5m，嵌固深度为3.5m。向两侧同时打入3根桩，桩长各加固0.5m。桩体结构全长为28m。由于该工程沟槽两端地势高，槽底深度为8m，主动土压力较大。只采用常规重力式挡土墙结构进行计算，墙宽在2m以上。拟将水泥搅拌桩结构设计成半圆形，使作用于搅拌桩上的主动土压力能够沿半圆形结构的轴传递到两侧的挡土墙上，使主动土压力对轴的作用能够由剪力、拉力转变为轴向压力。

4深层水泥搅拌桩打桩作业

在将深层水泥搅拌桩应用在基坑支护过程中，需要严格管控打桩作业环节，要求所采用的转机为单孔钻机结构[5]。施工工艺为做好准备工作、测量放线、就位对中、预拌下沉、设备固化等。在打桩期间需要严格控制水泥的掺入比，为控制水泥浆液出现离析问题，应将时间控制在2h以内，确保水泥将与土体结构充分拌和在一起，使钻头搅拌速度控制在合理范围之内。

5深层水泥搅拌桩在支护结构中的应用管理要点

5.1注重土方开挖管控工作

为确保工程深基坑支护结构各项力学性能符合设计要求，需加强土方开挖环节的管控工作，减少土方开挖环节对周边土体结构的破坏。要分析土方结构开挖期间的各类安全隐患问题，切实加大土方开挖监管力度，严格禁止土方超挖，结合工程具体要求，选择合理土方开挖方式[6]。同时，在工程施工期间，相关管理人员还应加大工程质量与安全管控力度，切实提升工程施工现场管理水平；要求土方开挖机械设备的停靠严格遵守设计要求，开挖期间做好交底工作，防止在土方开挖时出现碰撞支撑系统等问题，以免为工程施工埋下巨大安全隐患。

5.2明确深层水泥搅拌桩施工管理要点

注重对深层水泥搅拌桩施工环节进行严格质量监管。深层水泥搅拌桩主要就是在地基深处利用特殊搅拌桩设备固化深基坑支护结构，从根本上提升深基坑支护结构的强度与水稳性。在施工准备期间，对操作后台、搅拌机等设备工作性能进行细致分析，检查水泥等施工原材料质量，确保水泥各项性能符合设计要求。要求在水泥喷浆期间进行合理支护，不可中断钻进过程，保障喷浆工作连续作业；要对水泥剂量进行合理支护，要求专业管理人员对钻进环节进行全程管控，桩体水泥渗入量完全依照设计需求，控制钻机的钻进速度，严格依照国家与有关部门颁布的明文规定，注重设置深基坑支护施工技术管理方案；要求对深基坑支护工程进行定期监管，充分提升施工技术与管理人员的工作积极性，采用试验检测与目测相结合的手段检查水泥等施工材料质量，同时对工程施工焊接试件进行焊接前的检测，从根本上保障工程施工质量。

5.3重视沟槽清理

在深层水泥搅拌桩施工中，由于在深层水泥搅拌桩中插入了H梁，一些水泥浆已被取代。在这种情况下，为了确保建筑工地的清洁，必须使用挖掘机清洁沟渠中的水泥和土壤，这也为以后施工作业的顺利开展提供了支持。24h后，清洁后的水泥和土壤将逐渐变硬，可与基坑开挖、土石方等场地产生的杂物结合起来。

6结束语

总之，为确保深层水泥搅拌桩能够在保障基坑支护工程高效可靠中发挥出重要作用，需要加强深层水泥搅拌桩应用期间的管控，严格规定桩长与桩径，注重控制桩体结构的垂直度，使支护止水结构具有一定连续性，更好地抵御外界土体荷载，增强地基结构的整体稳固性及承载力。

参考文献：

[1]赵苏玲,王约发.内置预应力管的水泥土搅拌复合桩在深基坑支护中的应用[J].路基工程,2020(5):126-131.

[2]苏林林.钢板桩及型钢水泥土搅拌桩在基坑支护中的应用研究[D].武汉:湖北工业大学,2020.

[3]张静江.沿江平原沙洲区深基坑开挖对围护结构变形的影响因素研究[D].合肥:安徽建筑大学,2020.

[4]袁久彬.基于MIDAS-GTS软土区深基坑支护的数值模拟分析[D].淮南:安徽理工大学,2019.

[5]亢秀山,曾赛堂,廖科,等.深层水泥土搅拌桩在城市规划区道路淤泥质土处理中的应用[J].工程技术研究,2020,5(17):58-59.

[6]杨瑞.深层水泥搅拌桩在软土地基中的应用[J].住宅与房地产,2019(25):212.

作者：岑勇 单位：湖北大禹建设股份有限公司