深基坑开挖支护方案二：重力式水泥土墙支护

深基坑开挖支护方案二：重力式水泥土墙支护

一、重力式水泥土墙支护的概念

重力式水泥土墙（图1）以结构自身重力来维持支护结构在侧向水、土压力作用下的稳定。水泥土墙以水泥为固化剂的主剂，通过强制搅拌机械（如深层搅拌机或高压旋喷剂等），将固化剂和地基土强制搅拌，并在施工时将加固桩体相互搭接，连续成桩，形成具有一定强度、刚度、水稳定性和整体结构性的水泥土壁墙或水泥土格栅状墙。典型的重力式水泥土墙支护结构剖面图如图2所示。

图1 重力式水泥土墙 图2 典型支护结构剖面图

二、重力式水泥土墙支护的特点

1、水泥土墙基坑支护的优点

（一）施工时无侧向挤出、无振动、无噪声和无污染，对周边建构筑物影响小。 （二）水泥土墙渗透系数小，墙体具有止水和支护的双重功能。

（三）自立式挡土支护，最大限度利用原地基土，不需加支撑，便于基坑开挖及地下室施工。

（四）材料和施工设备单一。

（五）工程造价相对较低，具有良好的经济效益。

2、水泥土墙基坑支护的缺点

（一）水泥土桩的材料强度较低，其抗拉能力几乎为零。

（二）桩体强度受施工因素影响导致水泥桩的质量离散性较大。 （三）自立式挡土，在软基中变形位移相对较大。

三、重力式水泥土墙支护的适用范围

1、地质条件

国内外大量试验和工程时间表明，水泥土桩墙除适用于淤泥、淤泥质土和含水量高的粘土、粉质粘土、粉土外，随着施工设备能力的提高，亦广泛应用于砂土及砂质粘土等较硬质的土质，但当用于泥炭土或土中有机质含量较高，酸碱度（pH值）较低（<7）及地下水有侵蚀性时，应慎重对待并宜通过试验确定其实用性。对于场地地下水受江河潮汐涨落影响或其他原因而存在动地下水时，宜对成桩可行性做现场试验确定。

2、基坑开挖深度

对于软土基坑，支护深度不宜大于6m；对于非软土基坑，支护深度达10m的重力式水泥土墙（加劲水泥土墙、组合式水泥土墙等）也有成功工程实践。重力式水泥土墙的侧向位移控制能力较弱；基坑开挖越深，墙体的侧向位移越难控制；在基坑周边环境保护要求较高的情况下，开挖深度应严格控制。

四、重力式水泥土墙施工工艺的分类

重力式水泥土墙主要由水泥搅拌桩组成。水泥搅拌桩的施工方法有两种：搅拌法成桩（图3）及旋喷法成桩（图4）。

搅拌法成桩一般使用单轴、双轴或三轴搅拌桩机，将水泥与土强制搅拌形成水泥土桩，其中包括湿法（水泥浆搅拌）和干法（水泥干粉喷射搅拌）两种。湿法施工时注浆量较易控制，成桩质量较为稳定，桩体均匀性好，因此湿法搅拌法最为常用。

旋喷法成桩，则利用旋喷桩机，通过高压将水泥浆从注浆管喷射出来，喷嘴在喷射浆液时一边缓慢旋转，一边缓慢提升，高压水泥浆不断切削土体并与之混合而形成圆柱状桩体。根据喷射方法的不同，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法。该工艺施工简便，成桩快，能在狭窄施工区域或靠近已建基础施工。但此法水泥用量大、造价高，一般用于止水帷幕、接桩、水泥土墙的施工缝连接处或者受施工条件限制、搅拌法无法施工时使用。

图3 搅拌法成桩

图4 旋喷法成桩

五、资源需求计划

1、水电需要量计划 2、劳动力需要量计划 3、施工机械需要量计划 4、材料需求量计划

六、施工准备

（1）技术准备：熟悉、审查施工图纸。

（2）施工现场准备工作：地上、地下各种管线及障碍物的勘测定位；地上、地下障碍物的拆除；施工现场的平整；测量放线；临时道路、临时供水、供电等管线的敷设；临时设施的搭设；现场照明设备的安装。

（3）劳动组织准备：建立各施工部的管理组织，集结施工力量、组织劳动力进场，做好施工人员入场教育等工作。

（4）材料、机械准备：根据相关的设计图纸和施工预算，编制详细的材料、机械设备需要量计划；签定材料供应合同；确定材料运输方案和计划；组织材料按计划进场和保管。

（5）施工场外协调：由基础施工项目经理部与土方施工部共同对外协调交通、环卫、市容的关系，以及扰民、民扰处理的前期准备工作。

七、基坑支护工程

一、基础施工措施

（一）测量准备

放线前对各控制点进行复核后，按设计图纸放线，准确定出各搅拌桩的位置；搅拌桩桩位应采用竹片或板条进行现场定位，点白灰定位，移动钻机要准确对孔，，并报监理复核。根据现场实际情况，需要改动原设计位置的，需取得设计、监理等的同意后，方可执行；

（二）实验准备

搅拌桩应采用规定的合格的普通硅酸盐袋装水泥，控制一定的水灰比和水泥掺灰量。使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。所需材料应提前进场，水泥及外加剂必须有出厂合格证，水泥必须送试验室检验合格后方能使用。

（三）试桩试验

搅拌桩试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，旋喷桩时装的目的是为了确定搅拌桩搅拌机提升速度、搅拌轴回转速度、喷入压力、停浆面等施工工艺参数。以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验应取地基原状土作室内配比实验和现场工艺性成桩实验。

（四）定桩位

按设计要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作出明显标识

二、基坑支护工程工艺流程（见图5）

施工准备

第一部分成桩施工

第二部分成桩施工

第三部分成桩施工

图5基坑支护工程工艺流程

三、成桩工程工艺流程

I 搅拌法成桩

1、搅拌法成桩工程工艺流程（见图6）

桩机定位 预拌下沉 制备水泥浆 提升喷浆搅拌 重复搅拌提升 清洗 搅拌机移位 图6搅拌法成桩工程工艺流程

2、施工方法

1、桩机就位

深层搅拌桩机及相应的辅助设备（灰浆泵、灰浆搅拌机等）。 2、制备水泥浆

按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗。 3、预拌下沉

待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于40A。搅拌机下沉时开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转。

4、提升喷浆搅拌

搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。

5、重复搅拌提升

搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空，使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。

6、清洗

向集料斗注入适量热水，开启灰浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净，并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干净。

7、搅拌机移位

待施工完成后，移动搅拌桩机，重复上述1~6步骤，再进行下一根桩的施工；移动位置应错开一根桩的距离以上。

II 旋喷法成桩

1、旋喷法成桩工程工艺流程

钻机定位 钻孔插管 制备水泥浆 提升搅拌 补浆 重复搅拌提升 清洗 桩头部分处理 移位 图7 旋喷法成桩工程工艺流程

2、施工方法

（1）钻机定位

移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，严格控制钻杆的垂直度。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。

（2）制备水泥浆

桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网，过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网，第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。

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