解析加筋水泥搅拌桩加内支撑技术在深基坑支护中的应用

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摘要：作为一种较为成熟的技术，加筋水泥搅拌桩加内支撑技术在深基坑支护中有着广阔的应用前景。文章以深基坑支护为研究对象，结合某高层建筑项目工程实例，提出了一种结合加筋水泥搅拌桩与内支撑技术的新型深基坑支护处理方式。从该高层建筑工程项目基本情况分析、加筋水泥搅拌桩加内支撑技术在深基坑支护中的应用关键问题分析以及深基坑支护结构监测数据分析这三个方面入手，围绕这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述，以期为广大同行提供一些借鉴和参考。

关键词：深基坑支护、加筋水泥搅拌桩、内支撑技术、应用

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

在建筑工程施工中，支护工程属于临时性质的工程，在安全可靠为前提的情况下，允支护结构许其有一定的位移量，以使工程造价得到有效控制，实现投资效益最大化。作为一种较为成熟的技术，加筋水泥搅拌桩加内支撑技术在深基坑支护中有着广阔的应用前景。下文笔者结合某高层建筑工程项目深入探讨了加筋水泥搅拌桩加内支撑技术在深基坑支护中的应用。

一、工程项目基本情况分析

某城市一个高层建筑工程项目设定为商住两用楼层，地上26层配合地下3层。工程项目施工过程中的基坑坑底平面表现为不规则矩形结构形式，现场作业基坑开挖深度设定为13.4m。整个工程项目施工过程中所选取的基坑支护形式为加筋水泥搅拌桩结合内支撑技术形式，局部区域配合预应力锚索支护形式，在此基础之上将加筋水泥搅拌桩桩径参数设定为1200mm 。整个高层建筑工程项目施工阶段的基坑支护平面结构示意图如下图1所示。

图1 高层建筑工程项目施工阶段基坑支护平面结构示意图

二、加筋水泥搅拌桩加内支撑技术在深基坑支护中的应用关键问题分析

在文章所举高层建筑工程项目施工过程当中，整个基坑支护体系的施工作业流程按照放线及施工现场场地平整加筋水泥搅拌桩施工内支撑施工结合局部预应力锚索施工土方开挖施工排水系统施工竣工验收逐步展开。在这一过程当中，从加筋水泥搅拌桩结合内支撑技术的综合应用角度上来说，深基坑支护施工应当重点关注以下几个方面的问题。

1、加筋水泥搅拌桩止水帷幕施工分析

基坑支护体系施工过程当中所涉及到的加筋水泥搅拌桩止水帷幕施工基本采取4喷4搅喷浆法的方式进行。加筋水泥搅拌桩上部1.0m 高度参数范围之内进行空搅处理。此过程当中所涉及到的水泥原材选取32.5MPa硅酸盐水泥。进场施工前期实验报告相关数据显示：加筋水泥搅拌桩止水帷幕施工水泥原料掺入比为12％，纯粘土粉掺入比为5％，搅拌过程中的机械速度基本保持在平均每分钟0.8m 范围之内。在此阶段施工过程当中应当重点关注加筋水泥搅拌桩搭接质量的保障，整个搭接处理时间应当严格控制在24h范围之内，若受到客观因素影响而需要采取局部注浆或是补桩作业，则应当重点针对注浆压力与桩机下沉提升速度加以合理控制，确保加筋水泥搅拌桩桩身质量的稳定性。

2、钢筋笼制作及安装施工分析

从钢筋笼的制作角度上来说，其应当严格按照施工前期实际要求进行配筋处理，重点应当确保钢筋笼直线度与外径参数的合理性以及各类交叉点焊接质量的稳定发挥。与此同时，从钢筋笼的安装角度上来说，钢筋笼安装前期应当合理设置保护层垫块装置。本工程当中按照2m 参数间隔的方式进行设置，每边按照圆周对称的方式进行保护层垫块社会方式的确定。重点针对钢筋笼吊装作业吊点的确定加以合理质量控制，以此种方式确保钢筋笼整体结构不会在安装过程当中出现任何形式的变形问题。

后置钢筋笼的施工工艺如下：

(1)插入钢筋笼，采用人工或用振动器下压钢筋笼，应始终保持钢筋笼对准孔中心，钢筋笼压至设计标高后，压入钢筋笼过程中，为便防止钢筋笼刮擦孔壁，应事先将钢筋笼底部0.5m-1m范围内主筋弯折5-10°角度。如遇人工无法将钢筋笼下到位的情况，则在钢筋笼顶部加设平板振动器将钢筋笼振压到位。桩顶部应按设计预留插筋与今后的冠梁连接成整体。

（2）成桩后，按施工顺序移到下一桩位点。

（3）清理孔口，封护桩顶。

3、基坑土方开挖及锚杆支护作业

加筋水泥搅拌桩施工完毕并达到设计强度后方可进行基坑的土方开挖及锚杆支护作业。土方开挖应遵循逐层开挖的原则，避免出现超挖而形成的基坑坍塌事故。开挖至设计锚杆或者内支撑层时，应暂停土方施工作业，及时安排锚杆或者内支撑的作业施工。待锚杆或者内支撑得施工符合相关设计条件，方可安排下一层的土方开挖施工作业。

4、内支撑施工分析

本文所列举工程深基坑支护项目作业所选取内支撑形式包括支撑梁、腰梁以及冠梁这两种类型。基于对冠梁支撑性能有效发挥以及结构整体性的考量，腰梁应考虑使用槽钢或工字钢作为预应力锚杆的锚固点，冠梁可以采用钢筋混凝土，一方面将加筋水泥搅拌桩连成整体，另一方面也可以预应力锚杆的锚固点及内支撑的固定及局部受力点。在内支撑结构进行混凝土浇灌作业的过程当中，应当安排专人针对模板、预留孔洞、预埋件以及钢筋在施工过程中可能出现的变形及堵塞问题加以合理考量，出现浇灌问题的局部区域应当在已完成浇灌混凝土初凝反应之前进行有效修正，进而确保内支撑性能的有效发挥。

四、深基坑支护结构监测数据分析

1、基坑变形及周边地表沉降计算

基坑降水施工一般通过围护桩加旋喷桩形成的止水帷幕来实现坑内降水，同时坑外水位保持不变，这可避免因坑外水位下降，造成基坑外建筑或堤坝沉降不均而引起的破坏。基坑变形及周边地表沉降计算，墙后地表沉降计算主要有Peck曲线法、地层损失法、稳定安全系数法和时空效应估算法等一些经验方法。本文运用数值模拟方法，采用理正基坑设计软件的计算结果，考虑基坑开挖过程中最不利工况下，排桩的最大位移为-23.77 mm，基坑周边地表沉降详见图2。

图2 基坑周边地表沉降

2、坑底隆起变形的计算与稳定性分析

（1）隆起量的计算

坑底隆起变形的影响因素很多，因此，目前多数计算坑底隆起变形的方法得到的结果与实测值相差较大。常用的方法有日本规范公式方法和模拟试验经验公式。本文采用同济大学提出的模拟试验公式(如果为负值，按0处理):

式中—基坑底面向上位移(mm)； i第i层土的重度(kN/m3)，地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)，地下水位以下取土的饱和重(kN/m3)；n—从基坑顶面到基坑底面处的土层层数；q—基坑顶面的地面超载(kPa)；hi—第i层土的厚度(m)； C—桩(墙)底面处土层的黏聚力(kPa)；D—桩(墙)的嵌入长度(m)；H—基坑的开挖深度(m)；—桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3)； —桩(墙)底面处土层的内摩擦角(°)。

（2）坑底隆起的稳定验算

在软土中板桩基坑开挖过程中，经常会发现基底抗隆起和板桩向坑内倾斜，这主要是由于桩背后的土柱重量超过基底以下的地基承载力，此时地基土的塑性平衡状态受到破坏，发生了桩背后土的流动，导致坑顶下陷、基坑底回弹隆起。抗隆起稳定性验算是基坑设计的一个主要内容，如果坑底发生过大的隆起，将会导致墙后地面下沉，影响环境安全。基坑底抗隆起稳定的理论验算方法很多，一般较为常用的主要有普朗特和太沙基的抗隆起验算方法。

在本文所列举工程项目中，针对深基坑支护施工进行数据监测处理的关键包括对基坑周边水平位移问题以及沉降问题的检测这两个方面问题。在深基坑支护施工后期土方开挖作业过程当中，按照每1d一次的频率对水平位移及沉降参数进行监测。与此同时，在整个深基坑支护作业完成后期，按照每7d一次的频率进行监测。该深基坑支护项目在支护完成六个月内进行监测，所统计最大水平位移参数为20mm，明显低于基坑边形30mm 的预警值，证实该高层建筑项目深基坑支护选取加筋水泥搅拌桩加内支撑技术作业方式有效性得到了充分且完整的发挥。

五、结语

通过上述分析，如果地层较为软弱或离水源比较接近，在进行施工时采取水泥搅拌桩作为止水帷幕，可以起到良好的防水效果。在城市周边环境及工程地质条件较为复杂的基础上，在深基坑支护中应用加筋水泥搅拌桩加内支撑技术一种较为经济实用的支护形式，值得我们推广应用。在经过计算结果表明，基坑中桩的位移和土体的隆起都得到了有效控制，达到了深基坑围护的效果。

参考文献：

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