深基坑开挖运用掺土水泥排桩法研究.doc

1、1深基坑开挖运用掺土水泥排桩法研究摘要：掺土水泥排桩是以某种队列式布置组成的基坑支护结构，其作用主要是挡土、截水和防渗，多为临时支护结构。本文针对采用掺土水泥排桩工法施工深开挖工程的开挖展开研究分析，阐述了施工方法步骤、施工机具的选用、影响搅拌桩工程特性的因素以及采用工法施工的特点，并且引入某工程开挖深基坑采用此法施工进行分析，为以后做实际工程提供了有力的理论依据。 关键词：掺土水泥排桩；施工；多轴设备 中图分类号：TV551.4 文献标识码： A 文章编号： 1SMW 工法施工步骤 （1）导沟开挖 为使钻孔搅拌能顺利进行，并维持质量及精度垂直精度一般为，钻孔的前先进行导沟开挖，以探查并拆除地

2、下障碍物，同时此一导沟可兼作钻孔时排除泥水的处理沟。 在工地附近如有浅基结构物，为避免损及房屋安全，在 SMW 挡土壁尚未硬化时，应作必要的支撑或临时保护措施。 （2）导轨的设置 为维持壁体的水平与垂直方向的精度，钻孔前先设置导轨及导轨支承构材。导轨长约 10m，导轨支承材约 2.5m，一般采用 H300*300。设置后在导轨上用油漆标示 H 型钢的间距位置。 2钻孔搅拌 将 SMW 机械定位，随着注入水泥乳浆，钻孔拌合现场砂约 1 分/m，至预定深度后，上下搅拌底部约 25m 的范围，搅拌后，前端继续喷出水泥乳浆，并逐渐升起螺旋钻锥完成钻孔搅拌。 应力材料的置入 钻孔拌合完成后，以吊车吊进

3、H 型钢材，H 型钢依定线垂直向下利用自重插入壁中，确认 H 型钢头部的方向及水平后，将 H 型钢固定。H 型钢的插入，原则上挨 23 单元完成后施工。 2 施工钻掘方式 连续方式（标准方式） ，一般此法使用于 N50 的极为密实的土质，或虽然 N50 但混有 100 以上的大直径块石、卵石混合砂、砾层或软岩层。 3 施工机具 本工法使用的机械与机具，应根据施工工程规模、工期要求、地盘土壤情况等参数来选择。施工中,搅拌翼、减速机、止振装置。砂质土、粘性土、砂砾土三种不同土壤选用不同搅拌翼。减速机通过多轴装置、钻杆、搅拌翼和钻头进行钻孔。钻杆是空心型，水泥浆由输送管通过钻杆中间孔，从底端侧向小孔

4、中喷出，钻机左右二杆灌注水泥乳浆，而中央钻杆输送加压空气，可获得良好的搅拌效果。喷出的水泥浆与砂土搅拌，成为桩体。钻机上减速机和钻杆选用时，应根据地盘土壤情况、钻3孔深度、直径等因素决定。钻杆的钻头根据土质情况用合金钢钻头与非合金钢钻头二种，搅拌翼材料则使用硬质合金纲。钻杆搅拌、下降和提升速度，确保桩体搅拌的均匀性。 4 影响搅拌桩工程特性的因素 现地土壤的种类 现地土壤的物理、化学特性 水泥及其他化学药剂的用量 水泥浆中水与水泥的比例 搅拌桩混合的程度 邻近的环境状况 搅拌桩的龄期 5 工法特点 低渗透性：因为施工钻掘方式使得搅拌桩确实的混合、重叠成一个连续的壁体，单元间无接缝，所以 SMW

5、 挡土壁可以有效的控制地下水的渗入，一般透水系数值都可以控制在 1*10-51*10-8cm/sec 的间。 废弃污泥量少：一般地下连续壁体施作时，必须利用皂土或超泥浆来控制开挖时壁体的稳定，而壁体开挖所产生出的废土，因为含有皂土等化学药剂的关系必须交由专业的土资场进行处理，而台湾目前能够处理该种废土的土资场有限，故容易造成环保上的问题。SMW 工法系将作业现场位置的土壤当作骨材，而与水泥液混合搅拌的工法，必须运弃的废土少。一般需处理的污泥量仅为钢筋混凝土连续壁工法的 30%左右，大幅降低了污泥对于环境的污染程度，因此经济效益也大。 4建造工期短：由于工法采用多轴同时施工，且使用现场的土壤进行

6、混合搅拌，与钢筋混凝土连续壁施工比较可大幅缩短工期，约可缩短的1/21/3 工期。 可应用的地质范围很广：本工法系将作业现场位置的土壤当作拌合骨材，故应用的地质除粘土外，砂性地质更佳；且因施工机具与施工方式的关系，连一般挡土工法较难应付的砾石层，亦可施工。 6 工程实例 6.1 工程概况 本工程面积约 5185 平方米，形状略呈长方型，长约 93 米、宽约 54米，为一地下 3 层地上 5 层的厂办新建工程。基地开挖作业采顺打工法施工，共分 6 阶段开挖并逐阶架设 5 层内支撑，基础总开挖深度为 11.95米，基地内规划直径 100 厘米柱状改良方式的地质改良桩，改良率为12.5%，改良桩强度

7、 15kg/cm2，原设计采用厚 70 厘米的钢筋混凝土连续壁作为挡土措施，因现场地质改良桩先行施工而无法施做连续壁，遂变更设计采用直径 70 厘米的 SMW 挡土壁，搅拌桩强度，内置H500*200*10*16 的 H 型钢间距 60 厘米，SMW 挡土壁深度为 22.4 米。基地内各支撑位置为：第一层深度 GL.-1.7 米、预力 80 吨，第二层深度 GL.-4.0 米、预力 120 吨，第三层深度 GL.-6.2 米、预力 180 吨，第四层深度GL.-9.8 米、预力 180 吨，第五层深度米、预力吨，各层临时水平钢支撑的水平间距皆为 6 米。 6.2 地表沉陷比较 我们可以发现各阶

8、开挖的地表沉陷相差非常大，主要原因是地表沉5陷点配置于基地北侧，而基地北侧紧邻 24 米宽的计划道路且为主要工程车辆的出入口，在分析时未将此因素考虑进去，而且从基地北侧、倾斜管的壁体变形曲线可以发现，明显的较基地南侧、倾斜管的壁体变形曲线来的大，所以同样的基地北侧的地表沉陷值也一定会比基地南侧的地表沉陷值大，而本研究数值分析结果代表的是基地南侧的地表沉陷值所以会与基地北侧的现地监测值相差较大。 6.3 搅拌桩强度对壁体变形及地表沉陷的影响 本研究共进行 6 组搅拌桩强度的 SMW 壁体参数分析比较，搅拌桩强度分别为0kg/cm2、10kg/cm2、30kg/cm2、50kg/cm2、70kg/

9、cm2、100kg/cm2，利用转换断面法分别计算出各搅拌桩强度的 SMW 壁体参数后，比较开挖最终阶的最大壁体变形量及最大地表沉陷量，最后分析可得知搅拌桩强度增加可以有效降低开挖最终阶的最大壁体变形量及最大地表沉陷量，且每增加 20kg/cm2 的搅拌桩强度大约可以减少开挖最终阶 2.5m 的最大壁体变形量及 1.25m 的最大地表沉陷量，由此可知搅拌桩强度对于 SMW 壁体劲度还是有所贡献。 开挖施作 SMW 挡土壁时，通常都会伴随于开挖区内施作地盘改良，从本研究的分析结果也可以发现，增加开挖区内柱状改良方式的地盘改良率，可以有效降低 SMW 挡土壁开挖至最终阶的最大壁体变形量及最大地表沉

10、陷量，但改良率超过 30%以后，改良率的增加对于减少壁体变形及地表沉陷量有限，故建议开挖使用 SMW 挡土壁时，开挖区内的柱状改良方式的地盘改良率，建议应介于 10%30%的间，效果较佳。 67 建议 日后对于此工法的开挖分析研究还可以朝向考量 H 型钢的间距、地盘改良改良桩的强度及搅拌桩内埋设不同应力材等对于壁体变形及地表沉陷的影响。 参考文献： 1叶中华.三轴水泥土搅拌桩在深基坑围护施工中的应用J.建筑知识：学术刊.2013 年第 1 期 2崔鹏.三轴搅拌桩在深基坑支护工程中的应用J.建筑知识：学术刊.2012 年第 8 期 3钟儒华.三轴深层搅拌桩在天津直径线深基坑开挖止水帷幕中的应用J.科技创新导报.2012 年第 19 期