重力式水泥土墙支护在卵石地层基坑支护中的应用

王 鑫，夏建龙

（陕西天地地质有限责任公司，陕西西安710054）

·岩土工程·

重力式水泥土墙支护在卵石地层基坑支护中的应用

王 鑫*，夏建龙

（陕西天地地质有限责任公司，陕西西安710054）

针对某购物广场基坑，周边建筑物距离近，地质条件复杂，通过对不同方案分析，选用重力式水泥土墙支护方案，成功对该基坑进行了支护。施工高压旋喷水泥土桩采用改进的深层搅拌桩机在卵石地层成孔，解决了高压旋喷水泥土桩在卵石地层的施工可能。通过该工程实例，验证了该支护方案及施工工艺的可行性。

重力式水泥土墙；卵石地层；高压旋喷水泥土桩

重力式水泥土墙施工时振动小，无侧向挤压，对周围影响小；最大限度利用原状土，节省材料；采用自立式，不需加支撑，所以开挖较方便；水泥土加固体渗透系数比较小，墙体有良好的隔水性能。故适用于软土地区，如淤泥质土、含水量较高的粘土、粉质粘土、粉质土等。

该工艺在卵石地层效果尚不明确，资料较少，通过本工程，说明了重力式水泥土墙在卵石地层中的可行性。

1 工程概况

拟建场地位于甘肃省灵台县，占地东西长109.15m，南北宽30.2m，拟建建筑物为地上12层地下1层，框剪结构，高度约48.0m。基坑支护开挖深度为5.7m，由于周边建筑较多，多为4～6层砖房，距离最近的房屋为4.85m，地下水位为-3.0m，场地地质条件复杂，需要进行支护。

1.1 工程地质条件

场地地面标高介于957.28～957.52m之间，高差0.24m，地形平坦，地貌单元属达溪河北岸Ⅰ级阶地。各层土的物理参数见表1：

表1 各层土的物理力学参数

1.2 地下水

场地南距达溪河约300m，该地表径流与场地地下水联系密切，对地下水水位有明显影响。场地内无地表径流。量测的稳定水位深度为3.0m，属潜水类型。

2 基坑降水及支护设计方案

2.1 基坑设计等级

本基坑按使用周期为1年设计，设计等级为二级。

2.2 设计思路

由于该场地距离周边建筑物近，北边最近处4.85m，南边最近处5.30m，地层条件为卵石，地下水位浅，鉴于以上条件，设计时主要考虑：一是地下水位埋深3.0m左右，基坑水位降深位于邻近浅基础建筑物压缩层下部，有引起其附压沉降的可能；二是周边建筑距离近，地层3m以下为卵石，易塌方。为了确保周边建筑物安全，避免抽水引起周边建筑不均匀沉降，经综合考虑，采用重力式水泥土墙支护方案。

2.3 设计采用方法

采用北京理正深基坑支护软件(F-SPW7.0)进行计算，对格栅水泥土墙构造、水泥土墙截面承载力、抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性、整体稳定、流土稳定性、嵌固深度等分别进行验算。

（1）格栅水泥土墙构造验算：

格栅内土体面积满足构造要求!

（2）抗倾覆安全系数：

抗倾覆稳定性系数_KQ=1.305≥1.30,满足规范要求。

（3）抗滑移稳定性验算：

抗滑安全系数(Kh≥Ksl=1.2):

抗滑安全系数Kh=3.021≥1.20,满足规范要求。

2.4 设计方案

本工程重力式水泥土墙采用水泥土搅拌桩相互搭接成格栅式的结构形式。水泥土搅拌桩施工采用高压喷射工艺。

（1）水泥土搅拌桩单桩断面Ø700@550，搭接宽度为不小于150mm，其他尺寸见图1。

图1 重力式挡墙支护（单位：m）

（2）高压喷射注浆水泥浆液水灰比宜为0.9，宜取较小提升速度、较大喷射压力，宜采用速凝浆液进行喷射。

（3）为增强墙体的整体性，在墙顶浇筑厚度不小于150mm的C15混凝土压顶板。

（4）水泥土墙嵌固深度为1.80m，进入泥岩0.1m。

（5）水泥土桩身采用成品网片钢筋并喷射厚度为5cm的C20细石混凝土。

（6）本工程采用水泥土墙作为止水帷幕，抽水采用坑内明排水，间隔约25m左右设置集水井，采用电动潜水泵抽水。抽出的水应排至降水区以外，不应产生回渗。

（7）应加强对临近的建筑物及市政路面等的变形监测。

3 主要施工方法及工艺流程

（1）施工机具的选取。由于本工程地层为卵石，一般高压旋喷桩设备虽然成桩的效果可以满足设计要求，但由于该设备重量轻，在卵石地层中无法成孔，不能不满施工要求；而深层水泥土搅拌桩机成桩方式为不扩径（桩与桩之间不咬合），不能满足设计要求的止水效果要求。

经过对高压旋喷钻机与深层水泥土搅拌桩机2种钻机对比分析（见表1），决定对施工机具进行改装，采用改进的深层水泥搅拌桩机，该深层水泥搅拌桩机设备将钻头更换，更换为一种耐磨高压旋喷钻头，采用单管法进行旋喷注浆，既解决了卵石地层成孔困难问题，也满足了设计的高压旋喷桩体要求。

表2 两种钻机对比

（2）水泥土桩工艺流程。施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩提升旋喷注浆：当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。

（3）桩身外侧5cm面层施工工艺流程。平整坡面→安设、绑扎固定成品网片→喷射细石砼面层并进行养护→设置坡顶脚排水措施。

4 施工注意事项

（1）本工程水泥土墙采用高压喷射工艺施工。

（2）水泥土搅拌桩搭接宽度为不小于150mm。

（3）相邻两桩施工时间间隔不小于48h，间距不小于4～6m。

（4）土方应分层开挖，分层厚度为2.50m，分段长度不大于10m。

（5）应查明坡体影响范围内的地下管线情况及任何渗漏现象。

（6）基坑开挖时，在基坑周围设计确定的安全范围内严禁堆载。

5 基坑支护效果

经后期施工表明，采用重力式水泥土墙支护基坑安全稳定，止水效果好，通过对基坑变形监测结果进行分析,并组织相关技术人员对现场进行了实地观察,未发现基坑周围有开裂等变形特征。基坑周围所有观测点变形量在相关规范允许范围内,基坑无安全隐患。

6 结论

考虑了基坑周边建筑物及复杂地质条件，本工程采用了重力式水泥土挡墙支护方式，既解决了周边建筑物及基坑的安全、稳定性问题，又保证了基坑内止水的效果。施工过程中，采用了改进的深层水泥土搅拌桩机进行了高压旋喷桩的施工，证明了高压旋喷桩在卵石地层中的可行性，也证明了支护设计方案的合理性，为以后的工程积累了相当的经验。

[1]JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社.

[2]CECS96:97基坑土钉支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社.

[3]GB50739-2011复合土钉墙基坑支护技术规范[S].北京：中国计划出版社.

[4]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].中国建筑工业出版社.

TU753.3

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1004-5716(2015)12-0001-03

2014-12-12

2014-12-16

王鑫（1983-），男（汉族），山西运城人，工程师，现从事岩土工程工作。