【2019年整理】水泥土深層攪拌樁支護(hù)設(shè)計(jì)與施工

1、水泥土深層攪拌樁支護(hù)設(shè)計(jì)與施工 【摘要】主要論述水泥土深層攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工。 【關(guān)鍵詞】土壓力的計(jì)算、水泥土深層攪拌樁、設(shè)計(jì)、施工 1. 工程概況 某商住樓座落在市區(qū)臨江邊，由六座20層塔樓和3層裙房組成，框剪結(jié)構(gòu)，地下 1層，總建筑面積83300怦，建筑物總高64.8m，地下室首層三層為車庫(kù)商業(yè)用房，四層 以上為住宅，建筑總長(zhǎng) 1048m,寬641m基礎(chǔ)為片筏，埋深 5.1m,筏板厚1.8m，地基采用深 層攪拌水泥土樁加固，承載力可提高到400kpa。 工程距離南面道路 8m,東面毗鄰三座十層住宅大樓6m,西面和北面與低層民房相距9m 工程施工程序?yàn)橄鹊鼗顚訑嚢杷嗤翗都庸毯蠡油?/p>

2、方開挖。因此，坑內(nèi)土層的 內(nèi)摩擦角可適當(dāng)提高。 2. 場(chǎng)地水文地質(zhì)情況 商住樓距離河西堤約 30m,場(chǎng)地為舊建筑物拆除地，地下存在舊基礎(chǔ)或舊的地下管道。上 覆地層為第四系沖積層，其下基巖為石炭系石灰?guī)r。場(chǎng)地在地貌上為河流I級(jí)階地。 工程所在地的土層自上而下為：人工填土層；耕植土層；第四系沖積層；第四系 殘積土層；石炭系灰?guī)r。(詳見(jiàn)圖3) 場(chǎng)地位于江河畔，地下水位受江河水影響較大。場(chǎng)地內(nèi)地下水主要有第四系孔隙潛水，受 大氣降水及江河水控制，由于卵石層厚度大，水量較為豐富。另一種為巖溶裂隙水，巖溶 裂隙水賦存于灰?guī)r的巖溶帶之中，水量的大小和徑流條件受地質(zhì)構(gòu)造，節(jié)理裂隙及巖溶發(fā) 育程度控制。兩類含水

3、層有統(tǒng)一的地下水位，水力聯(lián)系較密切，其余各層為弱含水層或相 對(duì)隔水層。地下水位 4.50m。 3. 水泥土深層攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 基坑支護(hù)方案的選擇及分析 根據(jù)該工程場(chǎng)地情況和地質(zhì)條件，基坑開挖提出了三種擋土方案進(jìn)行比較。 (1)內(nèi)支撐鋼板樁方案， 基坑深5.1m，選用10m長(zhǎng)拉森板樁，設(shè)一道鋼管內(nèi)支撐，H型鋼為支撐鋼柱，拉森板樁有 力學(xué)性能好、密封性好、耐錘擊及施打時(shí)對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。但拉森鋼板樁內(nèi)支撐 需邊開挖邊支撐，給施工帶來(lái)麻煩，并且開挖工作面小，挖土速度慢，有30%的土需人工 開挖。在地下室工程施工時(shí)，板樁內(nèi)支撐又不可拆除，對(duì)支設(shè)模板、綁扎鋼筋、澆搗砼帶 來(lái)很大困難

4、。拉森鋼板樁需進(jìn)口，造價(jià)很高。 (2 )人工挖孔樁方案 人工挖孔樁支護(hù)方案具有剛度大、穩(wěn)定性好。但人工挖孔樁與樁之間有空隙，有擋水要求 時(shí)不能滿足，并且該方案需穿透粉細(xì)砂層才能到達(dá)卵石持力層，穿越粉細(xì)砂層會(huì)出現(xiàn)流砂， 涌水給施工造成不安全。 (3)水泥土深層攪拌樁支護(hù)方案 深層攪拌水泥土樁是用特制的進(jìn)入土深層的深層攪拌機(jī)將噴出的水泥漿固化劑與地基土 進(jìn)行原位強(qiáng)制拌合，制成水泥土樁，硬化后即形成具有一定強(qiáng)度的壁狀擋墻，既可擋土又 可形成隔水帷幕，對(duì)任何平面都適用。深層攪拌水泥土樁具有無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、無(wú)污染、 工效高及成本低等優(yōu)點(diǎn)。此方案做法是采用樁徑 $ 500格構(gòu)式布置，樁與樁搭接 150mm

5、水 泥土擋土結(jié)構(gòu)寬 4m (見(jiàn)圖1)。基坑開挖高度 H=5.1m,入土深度3.4m，水泥土擋土結(jié)構(gòu)總 高8.5m (見(jiàn)圖2),水泥摻量不少于 13% 對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行比較，由于深層攪拌水泥土樁的剛度大、擋土及擋水性能好、施工場(chǎng)地大、 造價(jià)低等特點(diǎn)，比其他方案有明顯優(yōu)勢(shì)，故被采用。 3.2 深層攪拌水泥土樁支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算 3.2.1 土壓力計(jì)算 321.1 主動(dòng)土壓力 Ea （見(jiàn)圖3） 標(biāo)高 |Ea(KN/m) -1.75 1(20+18.9 X75)tg2(45 - 90 72)-2 X tg(45 /2)=14.80 -3.25 |(20+18.9 X75+18.2 X5)tg2(45 - 13

6、 72)-2 18tg(45 -13/2)=22.22 -4.5 *20+18.9 X75+18.2 X5+17 X.25)tg2(45 8/2)-2 Xtg(45 - 872) =55.93 -5.1 (20+18.9 X75+18.2 X5+17 X.25+7 X.6) X tg2(45 8/2)-2 12tg(45 - 872)+10 0.6 =65.10 -5.1 120+18.9 X75+18.2 K5+17 1.25+7 0.6)tg 2(45 - 19.5 -2 28tg(45 - 19.5 /2)+ 10 0.6 =19.28 -7.0 2 (20+18.9 X75+18.2

7、K5+17 1.25+7 0.6+9.5 X9)tg (45 19.5 /2)-2 28tg(45 -19.5 2 +10(1.9+0.6)=47.29 -8.0 (20+18.9 X75+18.2 K5+17 1.25+7 0.6+9.5 X9+10 1)tg2(45 36.4 /2) +10(1.9+0.6+ 1.0)=69.16 -8.5 (20+18.9 X75+18.2 K5+17 1.25+7 0.6+9.5 X9+10 1+8 X0.5)tg2(45 3972) +10(1.9+ 0.6+1.0+0.5)=71.37 321.2 被動(dòng)土壓力 標(biāo)咼 Ep(KN/m) -5.6 2

8、(19.5 0.5)tg (45 7 19.5 /2) + 2 X28 X g(45 7 19.5 /2)=98.76 -7.0 (19.5 0.5+9.5 X4)tg2(45 + 19.5 /2)+ 2 X28tg(45 7 19.5 /2)+10 1.4=139.39 -8.0 (19.5 0.5+9.5 X4+10 1)tg2(45 7 36.4 /2) +10 X(1.4+1)=153.53 -8.5 (19.5 0.5+9.5 X4+10 1+8 X0.5)tg2( 45+ 3972) +10 X(1.4+1+0.5)=191.85 （圖3） 3.2.2深層攪拌樁擋土結(jié)構(gòu)沿基底的抗滑

9、動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算 按以下式計(jì)算：1.2 丫 oEavw Epw+口 w 其中丫 0工程重要性系數(shù)（取值為 1） Eaw-作用于擋土結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)側(cè)水、土壓力（KN Eaw=1/2X 14.80 X 1.75+1/2(14.80+22.22) X 1.5+1/2(22.22+55.93)X 1.25+ 1/2 X (55.93+65.10) X 0.6+1/2（19.28+47.29）X 1.9+1/2（47.29+69.16）X 1.0+1/2（69.16+71.37）X 0.5=282.47KN Epw 作用于擋土結(jié)構(gòu)上的被動(dòng)側(cè)水、土壓力（KN Epw=1/2X98.76X0.5+1/2（98.7

10、6+139.39） X1.4+1/2（139.39+153.53） X1+1/2（153.53+19 1.85） X 0.5=424.2KN V擋土結(jié)構(gòu)自重（KN，擋土結(jié)構(gòu)底部為卵石，地下水位以下部分的擋土結(jié)構(gòu)自重按有效 重度計(jì)算，地下水位取擋土結(jié)構(gòu)前后兩側(cè)地下水位的平均值。 V=19X4.0X5.05+18X4X3.45=632.20KN 卩擋土結(jié)構(gòu)基底摩擦系數(shù)（卵石摩擦系數(shù)為0.3 ） 則 1.2 X 1X 282.47=338.96KN 424.20+0.4 X 632.20=677.08KN 滿足要求。 3.2.3 深層攪拌樁擋土結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算： 按下式計(jì)算：1.3 丫 o E

11、awha 1/2bw+Epwhp 其中：b 擋土結(jié)構(gòu)寬度（m b=4.0m ha、hp-分別為主動(dòng)側(cè)水、土壓力和被動(dòng)側(cè)水、土壓力至擋土結(jié)構(gòu)底端的力臂（m） ha=2.72m hp=1.42m 1.3X1X282.47X2.72=998.81KN 1/2 X 4.0 X 632.20+424.2 X 1.42=1866.76KN 滿足要求。 3.2.4 水泥土擋土結(jié)構(gòu)的正應(yīng)力計(jì)算： 彎矩、剪力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)（圖 4 Y z+q+MyX1/ly 0 3 其中 Y 擋土結(jié)構(gòu)的重度（ KN/m3 Y =19 Z計(jì)算截面以上的擋土結(jié)構(gòu)高度（m） Z=7 q擋土結(jié)構(gòu)頂面的超載（KN/tf） q=20 Iy 擋

12、土結(jié)構(gòu)在計(jì)算截面處對(duì)y軸（平行于基坑邊線）的截面慣性矩（m ） Iy=5.05 My-擋土結(jié)構(gòu)在計(jì)算截面處對(duì)y軸的彎矩（KN - m） My=330.23 X、X2擋土結(jié)構(gòu)在計(jì)算截面處的截面形心至最大、最小的應(yīng)力點(diǎn)的距離（m , X 1=1.96、 X2=1.98 qw水泥土在開挖齡期時(shí)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kpa ） qw=10000 等效矩形截面法，將護(hù)坡攪拌樁圖形面積等效為矩形截面，用等效剛度法換算求得： X1=1.96m X2=1.98m 4 Iy=5.05m 因此： 19X 7+20330.23 X1.96/5.05=281.17Kpa 0 滿足要求。 3.2.5 地基承載力計(jì)算

13、1.1 ( Y Ho +q ) fk Y H+q+MyX/ly 0 其中： Y 擋土結(jié)構(gòu)的重度( KN/m3) Y =19 Ho 擋土結(jié)構(gòu)的高度(m耳=8.5 ly 擋土結(jié)構(gòu)在基底處對(duì) y軸(平行于基坑邊線)的截面慣性矩(mJ) Iy=5.05 My-作用于擋土結(jié)構(gòu)底部對(duì)y軸的彎矩(KN- m My=226.42 X、X2擋土結(jié)構(gòu)底部截面形心至最大、最小壓應(yīng)力的距離( m , X 1=1.96、X2=1.98 fk 地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值(KN/tf) fk=400 1.1 X (19 X 8.5+20)=199.65 KN/ tf fk=400 KN/ tf (滿足要求) 19X 8.5+20+2

14、26.42 X 1.96/5.05=269.38 KN/ tf 0 ( 滿足要求 ) 3.2.6 基坑的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算(略) 3.2.7 其他 在水泥土內(nèi)每隔 3 根配竹筋，頂面鋼筋砼壓板按構(gòu)造配置，壓板與水泥土之間用插筋使之 連接。 4. 水泥土深層攪拌樁支護(hù)施工 采用水泥漿攪拌法施工：施工前應(yīng)確定攪拌機(jī)械的壓漿泵的輸出量、漿液經(jīng)輸漿管到達(dá)攪 拌機(jī)噴漿口的時(shí)間以及設(shè)備提升速度等參數(shù)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過(guò)成樁試驗(yàn)，確定攪拌樁 的配比等方面參數(shù)和工藝要求。為保證樁端施工質(zhì)量，當(dāng)漿液到達(dá)噴漿口后應(yīng)在樁底標(biāo)高 處停留不少于 30 秒以確保漿液完全到達(dá)樁端。 ( 1 )、定位 用塔架懸吊攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位，對(duì)中。 ( 2 )、預(yù)攪下沉 待深層攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)正常后，啟動(dòng)攪拌機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架 攪拌切土下沉，下沉速度由電氣控制裝置的電流監(jiān)測(cè)表控制，工作電流不應(yīng)大于額定值。 ( 3 )、制備水泥漿 待深層攪拌機(jī)下沉到一定深度時(shí)，即開始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿，壓漿前將水泥 漿倒入集料斗中。 ( 4 )、提升、噴漿、攪