1 引言

　　由于水泥攪拌樁構(gòu)成的重力式擋墻布置方式靈活，基坑內(nèi)無需設(shè)置內(nèi)支撐，施工過程中無振動(dòng)、無噪音、無污染，同時(shí)攪拌樁具有止水功能，這些優(yōu)點(diǎn)使得該支護(hù)形式在基坑工程中得到廣泛應(yīng)用。但水泥攪拌樁自身抗拉、抗剪強(qiáng)度很低，當(dāng)基坑開挖深度較大時(shí)擋墻寬度明顯增大，造價(jià)和擋墻側(cè)向變形也隨之增長，其應(yīng)用范圍受到一定限制。為了充分發(fā)揮攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)，克服其抗拉、抗剪強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合其他結(jié)構(gòu)形式或材料的長處，水泥攪拌樁復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)在工程中逐漸受到重視和發(fā)展，如加筋水泥攪拌樁重力式擋墻、SM工法、攪拌樁重力式擋墻與錨桿復(fù)合支護(hù)等。水泥攪拌樁-土層錨桿 這種復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮和利用水泥攪拌樁的擋土和止水雙重功能，以及砂層中錨桿具有良好錨固性能的特點(diǎn)。

　　2 工程概況

　　湖南株州某基坑支護(hù)與降水工程，基坑開挖深度約為5.0m，支護(hù)周長約300m，基坑面積約為6500m2。地下水位降深約為4.5m，場(chǎng)地總平面圖見圖1所示。

　　根據(jù)鉆探揭示，基坑開挖影響深度內(nèi)場(chǎng)地巖土體依據(jù)其成因類型及工程性能，自上而下可分為：

　�、� 雜填土：灰、灰黃等雜色，稍濕，松散，主要為建筑渣土新近回填。含碎石、碎磚、塊石等硬雜物20～30％，塊石、粘性土、中砂等70～ 80％，本層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚2.40～5.60m。

　�、� 中砂：灰、淺黃色、深灰色，飽和，松散～中密，主要成分為石英、長石，其中砂含16.7～37.0％，中砂含量22.2~45.7％，細(xì)砂含量12.1～36.4％，粉砂含量7.4～22.3％，見少量礫卵石局部為粉砂。本層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚3.80～8.50m。

　�、� 淤泥：深淺灰、飽和，流塑，含有機(jī)質(zhì)，本層具有水平層理，層里面夾有1～10mm厚的片狀粉細(xì)砂，切面光滑～稍有光滑，干強(qiáng)度、韌性中等，局部相變?yōu)橛倌噘|(zhì)土。本層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚16.20～5.10m。

　�、� 中砂：灰、灰黃、淺青灰色，飽和，松散～中密，主要成分為石英、長石。其中，粗砂含量3.1～39.3％，中砂含量20.8～60.0％，細(xì)砂含量9.9～30.6％，粉砂粒含量8.0～27.5％，本層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布，揭穿層厚8.10～17.80m。

　�、� 卵石：灰、灰黃色，飽和，中密～密實(shí)，卵石含量55.0～78.0％。粒徑一般在20～60mm，少量大于110mm，表面較光滑，充填物為粘性土中粗砂，膠結(jié)較好。層厚6.20～6.80m。

　�、� 粘土層：灰黃色，濕，可塑～堅(jiān)硬，部分地段為粘質(zhì)粉土。主要由粘性土組成，光澤反應(yīng)稍有光滑，干強(qiáng)度及韌性中等，層厚3.20～3.80m。

　　3 基坑支護(hù)與降水工程設(shè)計(jì)

　　根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和周邊環(huán)境，采用復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于基坑北邊和西邊，由于基坑邊緣即為車道，來往的重載車荷載較大，在坡頂按1:1的比例放坡2.0 m，以下部分采用水泥攪拌樁與錨桿組合支護(hù)。水泥攪拌樁2排，樁徑500mm，樁長7 m，樁底恰好為淤泥層，可作為隔水層。土錨錨桿2排，采用Φ48×3鋼管作為拉桿，上排長度12 m，下排長度9m，其支護(hù)剖面見圖2。

　　對(duì)于基坑?xùn)|邊和南邊，場(chǎng)地較為寬敞，地面超載也比較小，對(duì)位移和基坑穩(wěn)定性的控制較為寬松，采用水泥攪拌樁+放坡的支護(hù)形式，并在基坑開挖時(shí)在坡腳保留1：1.5的土坡使之對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)起到反壓的效果。水泥攪拌樁2排，樁徑500，樁長7m，樁底恰好進(jìn)入淤泥層，其支護(hù)剖面見圖3。

　　考慮到基坑場(chǎng)地分布有較為深厚的中砂圓礫，厚度約為8.0～10 m，滲透系數(shù)高達(dá)35 m/d，必須在基坑內(nèi)布置降水體系以降低基坑內(nèi)地下水位，確保地下室開挖及施工的順利進(jìn)行，經(jīng)計(jì)算，該基坑共布設(shè)22口降水井。

　　4 水泥攪拌樁-錨桿復(fù)合施工工藝

　　4.1水泥攪拌樁

　　水泥攪拌樁主要是以水泥漿做為固化劑通過灰漿泵及攪拌頭壓入土中強(qiáng)制將地基土和水泥漿拌合在一起，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，使土硬結(jié)具有整體性、穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　水泥攪拌樁樁徑為Φ500mm，樁距為400mm，搭接長度為100mm（根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，水泥攪拌樁的有效搭接寬度為100mm時(shí)，可發(fā)揮截水的作用），攪拌樁的樁長詳見各剖面圖。

　　水泥采用P.O32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比0.55～0.6：1，根據(jù)氣候條件，可適當(dāng)摻入適量的外加劑以增強(qiáng)漿體的流動(dòng)性，保證送漿過程不堵管。水泥攪拌樁的水泥摻合量為15％。

　　水泥攪拌樁成樁過程中，攪拌葉片應(yīng)為4～6片，攪拌頭的鉆進(jìn)和提升速度不得大于50cm/min，鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)在原位攪拌30～60秒，以保證樁端的成樁質(zhì)量。攪拌葉片的直徑應(yīng)不小于500mm，在施工過程中應(yīng)經(jīng)常檢查，及時(shí)更換攪拌葉片。

　　此外，還應(yīng)保證施工機(jī)械的平整度和機(jī)架的垂直度，攪拌樁的垂直度偏差不得超過1％，樁位偏差不得大于50mm。

　　4.2打入式土層錨桿施工

　　鉆機(jī)成孔后，用水泥砂漿將一組拉桿(本工程采用鋼管)錨固在伸向地層內(nèi)部的鉆孔中，并承受拉力的柱狀錨固體就是土層錨桿。它的中心受拉部分是拉桿，拉桿所承受的拉力通過鋼管周邊的砂漿握固力而傳遞到水泥砂漿中，然后再通過錨固段周邊地層的摩檫阻力而傳到錨固區(qū)的穩(wěn)定地層中，其施工技術(shù)主要如下：

　　1）土方開挖邊槽后，應(yīng)量測(cè)標(biāo)高，并在圍護(hù)樁上拉線做號(hào)。鉆機(jī)就位時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確，底座應(yīng)墊平，鉆桿的傾斜角度應(yīng)用羅盤校核，角度偏差不大于0.5度，高差不超過5cm。

　　2）土層錨桿孔徑為Φ80，拉桿采用Φ48×3鋼管，豎向間距、水平夾角及錨桿長度詳見剖面大樣。

　　3）Φ48鋼管同時(shí)兼作注漿花管，考慮到場(chǎng)地地質(zhì)情況注入的水泥漿應(yīng)盡可能灌入砂層內(nèi)為止。

　　4）錨桿注漿采用純水泥漿，水灰比0.5：1，水泥采用P.O 32.5R硅酸鹽水泥，錨桿錨固體強(qiáng)度要求不少于10MP a。

　　5）錨桿注漿采用一次注漿工藝。按注漿量或注漿壓力作為控制條件，水泥用量為50 kg/m，注漿壓力不小于1.0MPa。

　　5 水泥攪拌樁-錨桿復(fù)合支護(hù)施工質(zhì)量檢測(cè)

　　根據(jù)基坑支護(hù)要求，必須對(duì)整個(gè)基坑的水泥攪拌樁和土層錨桿進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，以保證水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量和錨桿的承載力滿足設(shè)計(jì)要求，避免基坑失穩(wěn)或者對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生不利影響。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，淤泥質(zhì)土與水泥漿強(qiáng)制攪拌所形成的水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于1.8MPa，芯樣采取率大于50％；砂層與水泥漿強(qiáng)制攪拌所形成的水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于5MPa，芯樣采取率大于80％。土層錨桿的承載力設(shè)計(jì)值為100kN。

　　5.1水泥攪拌樁取芯試驗(yàn)

　　選取27 #、446 #和646# 三根水泥攪拌樁進(jìn)行鉆芯取樣，檢測(cè)結(jié)果如下：

　　27 #鉆芯取樣總鉆深7.4m，為粘土、淤泥和中砂夾淤泥與水泥漿強(qiáng)制攪拌攪拌形成的水泥土。淤泥與水泥攪拌段取芯率達(dá)70.0％，其芯樣抗壓強(qiáng)度平均值為3.3MPa，最大值為3.5MPa，最小值為2.8MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。中砂夾淤泥與水泥攪拌取芯率達(dá)84.2％，芯樣基本完整，抗壓強(qiáng)度平均值為13.1MPa，最大值為15.2MPa，最小值為11.5MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　446#樁鉆芯取樣總鉆深7.7 m，為粘土、淤泥和中砂夾淤泥與水泥漿強(qiáng)制攪拌攪拌形成的水泥土。淤泥與水泥攪拌段取芯率達(dá)69.2％，其芯樣抗壓強(qiáng)度平均值為3.2MPa，最大值為3.8MPa，最小值為2.9MPa。中砂夾淤泥與水泥攪拌取芯率達(dá)84.6％，芯樣呈長圓柱狀，褐灰色，堅(jiān)硬，攪拌均勻，其抗壓強(qiáng)度平均值為14.1 MPa，最大值為18.8MPa，最小值為11.0MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　646#樁鉆芯取樣總鉆深7.7m，為粘土、淤泥和中砂夾淤泥與水泥漿強(qiáng)制攪拌攪拌形成的水泥土。淤泥與水泥攪拌段取芯率達(dá)61.3％，芯樣抗壓強(qiáng)度平均值為2.8MPa，最大值為3.2 MPa，最小值為2.4MPa。中砂夾淤泥與水泥攪拌取芯率達(dá)80.1％。其芯樣抗壓強(qiáng)度平均值為13.8 MPa，最大值為20.5MPa，最小值為9.8MPa。檢測(cè)結(jié)果表明，水泥攪拌樁的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

　　5.2土層錨桿抗拔試驗(yàn)

　　圖4為土層錨桿抗拔試驗(yàn)的抗拔力Q與錨端位移s之間的關(guān)系圖，選作抗拔試驗(yàn)的錨桿號(hào)為10 #、30 #、60#、91# 和130#。從圖中可以看出，當(dāng)錨桿試驗(yàn)抗拔力達(dá)到設(shè)計(jì)值100kN時(shí)，最大位移均不超過12mm，變形較小。

　　5.3施工效果分析

　　目前，該地下室結(jié)構(gòu)部分已經(jīng)施工完畢，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)資料，基坑坡頂最大沉降為8.7mm，深層土體最大位移為16.3mm，基坑整體穩(wěn)定和變形及周邊建（構(gòu)）筑物的安全均得到較好的保證和控制，未出現(xiàn)失穩(wěn)或變形等不利情況，水泥攪拌樁和錨桿復(fù)合合支護(hù)的性能得到充分發(fā)揮。

　　6 結(jié)論

　　綜上所述，該基坑支護(hù)采用水泥攪拌樁-錨桿復(fù)合支護(hù)設(shè)計(jì)是合理的，取得了預(yù)期效果，同時(shí)也節(jié)省了工程造價(jià)，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。但是，這類復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)仍存在以下問題：

　　1）水泥攪拌樁和土層錨桿支護(hù)受場(chǎng)地地質(zhì)條件的影響較大，對(duì)于砂土基坑，水泥土攪拌效果和錨桿的灌漿質(zhì)量容易得到保證，取芯檢測(cè)表明芯樣抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值。而對(duì)于粘性土或淤泥、淤泥土，攪拌樁的質(zhì)量大大降低，錨桿的承載性能也較差。因此，該類支護(hù)結(jié)構(gòu)主要適用于含砂礫土層基坑效果較好。

　　2）水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量受機(jī)械設(shè)備和技工人員素質(zhì)等的影響較大。

　　3）當(dāng)場(chǎng)地富含塊石等障礙物時(shí)，水泥土攪拌質(zhì)量較差，樁身垂直度和樁位偏差不易保證，此時(shí)應(yīng)改用高壓旋噴成樁。

　　參考文獻(xiàn)：

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