水泥搅拌桩_土钉墙复合支护技术在建筑软土基坑工程中应用

水泥桩

施工技术广东建材2009年第5期

水泥搅拌桩－土钉墙复合支护技术

在建筑软土基坑工程中应用

白三贵

（湖南兴盛水利水电建设工程有限公司）

摘要：本文结合工程实例及工程地质状况对该工程软土基坑围护工程施工技术方案的比较分析确

定进行了详细分析；并结合该工程特点及施工难点对水泥搅拌桩－土钉墙复合支护施工技术在软土基坑中的应用特点进行了深入阐述，供类似工程参考。

关键词：软土基坑；水泥搅拌桩－土钉墙；复合支护；监测

1工程概况

湖南岳阳某商住楼工程由两幢１３层的小高层组

成，设一层地下室，框剪结构，基础采用柱下独立基础，工程桩采用钻孔灌注桩。地下室底板设计标高为４．５５０ｍ，综合考虑基础底板、承台和垫层后，自室外地坪算起，基坑设计开挖深度为５．３５ｍ，局部电梯井处为６．９５ｍ和８．４０ｍ。

从基坑的周边环境来看，基坑南侧距离用地红线较近，最近处约为２．７ｍ，且该侧道路下埋有大量的市政管线，包括电信管线、给水管、雨水管、污水管、煤气管等，其中电信管线和给水管距离本基坑较近。基坑西侧有两幢７层的砖混结构房屋（沉管灌注桩基础），两房之间有

这３幢建筑距离基坑边最近处一单层浅基础的配电房。

约为１２．８ｍ。基坑的东面和北面距离用地红线也比较近，最近处仅１．９ｍ和２．５ｍ左右，但该两侧都是待建的

大片绿化带，场地条件相对比较开阔，见图１。

场地主要土层为填土、淤泥层和淤泥质粘土，以淤

泥质粉质粘土为主。本工程地下水属潜水类型，水位在

表１为基坑深度范围内的土层物地表下１．１０～１．６０ｍ，理力学指标。

表1

各土层物理力学指标

层号１

２３４５

土类杂填土

淤泥质粉质粘土粉质粘土层砂砾层残积粉质粘土

重度ｒ

）（ｋＮ／ｍ３

１７．５１９．０１８．０１８．１１７．５

黏聚力ｃ／ｋＰａ５１４８．８１０．４１０．２

摩擦角φ／°９２２５．２１５．７１４．６

2基坑围护施工方案的确定

2.1工程的主要特点分析

综合分析本工程的基坑形状、面积、开挖深度、地质条件及周围环境，该基坑具有以下两个主要特点：⑴土质条件差。本场地在基坑的开挖深度范围内基本上是填土和淤泥质粉质粘土，填土均匀性差，而其中分布性质极差的是１～２层淤泥层。２层淤泥质粉质粘

-112-

水泥桩

广东建材2009年第5期

土为高压缩性、低强度的软土层，透水性差。而坑底以下压缩则是大厚度的淤泥质粉质粘土，该土层承载力低、性高。因此，围护设计应充分考虑这些特性。

⑵周围环境要求比较严格。本基坑周边距离用地红线都非常近，基坑西侧有需要重点保护的现房，尤其是配电房为浅基础，对变形非常敏感，而且目前该建筑墙角已经有开裂的迹象。另外，基坑南侧为新建的主干道，该道路下埋设有大量的市政管线，其中部分管线距离基坑较近。因此，要求本围护设计要充分控制围护体的侧向变形，确保基坑开挖及地下室施工过程中工程桩和邻

管线的正常使用。近建筑物、

施工技术

土钉焊接牢固。采用该复合式的围护方案能充分发挥水泥搅拌桩和土钉墙的各自优点，同时弥补各自的不足，

典型围护结构如图２所示。

2.2基坑工程支护技术方案设计

根据本基坑工程的基坑规模、开挖深度、地质条件及周边环境，在设计方面，对常用的几种基坑支护方案在技术上和经济上进行了如下比较：

桩墙式支护结构应用较多，工艺也比较成熟。对本工程而言，该支护形式在技术上没有问题，但工程造价偏高。重力式挡土墙造价相对低一些，但也存在难以控制基坑的变形问题，同时也为保证基坑的稳定，重力式挡土墙要保证一定的宽度和插入深度，本工程的基坑边线距离用地红线很近，尤其是基坑北侧，重力式挡土墙

图2典型围护剖面示意图

3基坑工程水泥搅拌桩-土钉墙施工技术

本基坑工程施工按如下工艺流程进行：基本没有实施的空间。土钉墙式支护也存在侧向变形较

⑴场地普查及修整。主要查明地基浅层障碍物的种

大的问题，对工程桩、临近的建筑物和管线的保护不利；

类、分布及深度，场地内外管网分布情况，邻近建筑物的

坑底以下淤泥质土层较为深厚，基坑的稳定难以控制。

结构类型及基础形式等等。并对浅层障碍物进行清理以

综合以上分析，本工程深搅桩由φ７００双轴搅拌机

保证水泥搅拌桩成桩质量，对场内的工程桩和场外的管

施工，四搅两喷工艺，水泥掺入量控制在１０％左右。单排

网采取必要的保护措施。场地地坪绝对标高应控制在

深搅桩中心距９００ｍｍ，搭接３００ｍｍ，双排深搅桩中心距

４．１５０ｍ，局部高出此标高处应进行卸土、修整。

１０００ｍｍ，搭接２００ｍｍ，相邻桩施工时间不超过１２小时。

⑵水泥搅拌桩施工可在工程桩施工之前进行，若先

深搅桩桩顶设混凝土压顶板，内铺双向钢筋网片。由于

打工程桩，则搅拌桩施工时应避开工程桩。

基坑土体为淤泥质粉质粘土，不易成孔，故采用φ４８×

⑶搅拌桩应先施工作为被动区加固和深浅坑交界

３．５ｍｍ钢花管，施工时将钢管前端封闭，在管壁上沿长

的部分，再施工作为复合土钉墙部分的水泥搅拌桩。基

度方向每隔３００ｍｍ设置φ８圆孔，圆孔从离坑壁

坑开挖土方至少应在该范围内搅拌桩达到８０％设计强

２５００ｍｍ开始设置直至管底。在钢管入土部位加焊倒钩

度后进行。

以增强摩擦力。土钉与水平面夹角１０°，土钉水平、间

⑷挖土至标高－１．８００ｍ深度，施工素混凝土护坡和

距均为１０００ｍｍ，土钉注浆体外径不小于１００ｍｍ。注浆料

第一道土钉。

中添加早强剂，注浆压力稳定时间持续１５ｍｉｎ以上确保

⑸待已施工的土钉墙达到８０％设计强度，进行土方

无盈度。上层土钉注浆喷射混凝土面层达到设计强度的

开挖，挖土至第二排土钉标高。土方开挖应分段、分片进

７０％后，方可开挖下层土方及进行下层土钉施工。面层采

行，沿基坑边长每开挖１０延米的土方，立即进行相应范

用挂网喷射混凝土，分两次喷射。基坑壁开挖并快速修

围的土钉墙施工，待该部分土钉墙施工完毕后，才能进

整后，立即补喷３０～５０ｍｍ厚混凝土，并安设土钉和钢筋

行邻段土方的开挖。

网后喷射到位，钢筋焊接成型１５０×１５０方格网片，并与

-113-

水泥桩

施工技术

⑹待第二道土钉以上的土钉墙达到８０％设计强度，按（５）进行下一阶段土方开挖，挖土至第三排土钉标高。

要求进行土方开挖及土钉墙施工。

⑺待第三道土钉以上的土钉墙达到８０％设计强度后进行土方开挖，挖土至第四排土钉标高，按第（５）的要求进行土方开挖及土钉墙施工。

⑻待第四道土钉以上的土钉墙达到８０％设计强度，进行土方开挖，挖土至坑底标高，按第（５）的要求进行土方开挖及土钉墙施工。

基坑土方开挖时，坑底标高以上３０ｃｍ及地梁、承台等局部深处采用人工修土。挖土至坑底２４ｈ内须施工好素混凝土垫层，垫层应延伸至围护体边，并抓紧施工承台及地下室底板，同时用素混凝土或毛石混凝土填实基础底板、承台与围护桩之间的空隙。

广东建材2009年第5期

是：场地狭小，放坡空间有限，边坡较陡；注浆土钉和混凝土喷浆面发挥作用有一定的凝固时间，开挖后的淤泥

质粉质粘土边坡的稳定时间短于凝固时间，土钉及混凝土喷浆面未能及时发挥作用。

实际施工时采取了以下应对措施：对已出现裂缝的土体回灌泥浆同时，局部砌筑临时性重力式挡土墙来控制边坡坍塌；对修整后的边坡，立即喷上一层薄混凝土，凝结后再进行土钉钻孔；加强降水来改善土层的物理力学性能。

通过对围护结构的水平变形进行全面监测，该工程基坑开挖完成后，除西侧巷道内道路出现局部轻微裂缝外，其余周边变形基本稳定在允许范围内。

为防止地面水进入基坑，在基坑外侧四周设置地面排水沟，将地面水引进邻近下水道。坑内采用明沟、集水井方式排水。同时可在围护体上设泻水孔，将围护体后的水引流出去。

4施工过程中重点难点分析与技术处理

措施

4.1遇障碍施工方案的调整

在基坑周边有污水管道、电缆管沟、邻近建筑物基础等，土钉施工至相近标高时必须减慢施工速度，成孔时如遇较大阻力应停止施工，仔细核对原始管线、基础图线，合理避让，根据实际情况调整施工方案，采取缩短土钉长度及调整土钉高度进行处理，但必须以不损害结构设计原定的安全程度为原则。

4.4基坑监测

本工程对围护体沿深度的侧向位移、地下水位及邻近建筑物的沉降等随土方开挖的变化情况进行了监测，各测斜管的最大侧向位移分别为３８．４ｍｍ、３６．６ｍｍ、３２．５ｍｍ、３４．８ｍｍ、２７．６ｍｍ，其最大值均未超过设计报警值４０ｍｍ。

总的来看，围护体水平位移均符合要求，水平位移发展速率也在控制范围内，基坑及其邻近设施等都处于安全、稳定的状态。

4.2为控制周边建筑的沉降采取的回灌技术

该工程属于软土地区，且周边建筑物、道路较多，长时间降水将会带出部分细微土粒，土壤产生固结，引起

过大的地面沉降，带来较严重的后果。为此，支护方案采用了回灌技术，在基坑周边设置了回灌井点，在降水井点抽水的同时，直接将抽出的一定量的水通过回灌井点向周边土层内灌入，形成一道隔水帷幕，从而阻止并减少基坑外建筑物及道路部位土体的地下水流失，防止因降水使地基自重力增加而引起地面沉降。通过对基坑周边的监测，回灌技术有效地控制了周边建筑物的沉降和变形，从而为基坑周边的整体稳定打下了良好的基础。

5结语

综上所述，采用土钉支护的土坡产生微小变形即可发挥土钉的加筋力，即土钉墙起了主动嵌固作用；深搅

拌形成止水帷幕，同时对基坑周边的土体有一定的加固作用，配合钢筋混凝土面层对土体产生支撑作用，整个复合土钉墙支护体系对限制基坑变形及沉降起到了良好的效果。●【参考文献】

［１］ＪＧＪ１２０－９９，建筑基坑支护技术规程［Ｓ］．［２］ＧＢ５００７－２００１，建筑地基与基础设计规范［Ｓ］．北京，中国建筑工业出版社，２００１．

［３］王军．水泥土搅拌桩中垫层设置的试验研究［Ｊ］；工程建设与设计２００４（１）。［４］张晓军，孟庆碧，刘晨光等．喷射搅拌水泥土桩复合地基承载力特征值研究［Ｊ］．河南科学，２００３（５）。［５］《软土地基深层搅拌加固技术规程》（ＹＢＪ２２５－９１）；［ｓ］。

4.3土方开挖施工时边坡稳定及基坑变形的控制

在基坑开挖时，采用分层分段全面开挖，基坑土体

大面积卸荷，引起土体位移场和应力场变形，土钉墙向基坑内位移，引起坑外土体产生横向移位，因此确保开挖边坡的稳定性是关键。

实际施工过程中常发生边坡局部坍塌，主要原因

-114-

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pmm4.html