談基坑支護(hù)深層水泥攪拌樁應(yīng)用
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摘要：隨著建筑行業(yè)發(fā)展速度不斷加快，建筑工程逐漸趨于高層化發(fā)展，基坑開(kāi)挖深度日益增加，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)也變得更加重要。與其他支護(hù)結(jié)構(gòu)相比，深層水泥攪拌樁具有成本低、施工效率高等特征，可更好控制施工期間的噪聲污染及地面污染程度?；诖?，文章對(duì)深層水泥攪拌樁在基坑支護(hù)中的具體應(yīng)用進(jìn)行闡述，旨在充分發(fā)揮出深層水泥攪拌樁的積極作用，確保深基坑工程能夠安全高效地開(kāi)展。
關(guān)鍵詞：深層水泥攪拌樁；基坑支護(hù)；地基
深層水泥攪拌樁基坑支護(hù)法在我國(guó)工業(yè)建筑、民業(yè)建筑的地基加固中發(fā)揮出了重要作用。為更好地應(yīng)用深層水泥攪拌樁基坑支護(hù)技術(shù)，相關(guān)的技術(shù)人員需要不斷增強(qiáng)對(duì)技術(shù)的應(yīng)用意識(shí)，細(xì)致分析該技術(shù)工作機(jī)理，加大深層水泥攪拌樁應(yīng)用管控力度，從根本上保障深層水泥攪拌樁基坑支護(hù)質(zhì)量與效率，推動(dòng)建筑工程有序順利開(kāi)展。
1深層水泥攪拌樁支護(hù)工作機(jī)理
通過(guò)特有機(jī)械設(shè)備，將水泥、軟土混合成水泥土，使水泥的物理或化學(xué)反應(yīng)能夠在具有活性的黏土介質(zhì)中進(jìn)行。影響水泥土抗壓強(qiáng)度的因素較多，如被加固土體性質(zhì)、水泥摻和量、水泥齡期、標(biāo)號(hào)、外加劑等。在水泥標(biāo)號(hào)逐漸增大、強(qiáng)度增強(qiáng)的情況下，水泥自身滲入比也會(huì)隨之增加。同時(shí)，水泥強(qiáng)度也會(huì)隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)而增大[1]。在養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過(guò)3個(gè)月后，強(qiáng)度才會(huì)穩(wěn)定增長(zhǎng)。在水泥內(nèi)加入木鈣、石膏等物質(zhì)可以從根本上增強(qiáng)水泥土的早強(qiáng)、緩凝和堿水效應(yīng)，但在水泥配置期間不能對(duì)周圍環(huán)境造成污染。水泥攪拌樁支護(hù)施工流程如圖1所示。
2深層水泥攪拌樁支護(hù)工程案例分析
以某管道工程為例，該管道工程長(zhǎng)28.5m，從雙孔雨水方涵下穿過(guò)。溝槽最深處達(dá)8m，屬于深基坑支護(hù)范圍，需在施工前建立起施工專項(xiàng)方案。因施工條件有限，需要將倒虹管道分為兩部分實(shí)施。與其他基坑支護(hù)環(huán)節(jié)相比，該工程支護(hù)工作具有以下特征。第一，風(fēng)險(xiǎn)性強(qiáng)。在工程深基坑施工過(guò)程中，深基坑結(jié)構(gòu)具有臨時(shí)性特征，相應(yīng)的安全性較小，施工開(kāi)展期間的風(fēng)險(xiǎn)性較高。不僅如此，深基坑工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工期間涉及的專業(yè)技術(shù)多，對(duì)施工及管理人員操作水平提出了更加嚴(yán)格的要求[2]。在深基坑工程開(kāi)展過(guò)程中，需要做好工程施工期間的實(shí)施監(jiān)測(cè)工作，結(jié)合工程實(shí)際建設(shè)要求，制訂出有效的應(yīng)急保障措施，最大限度地降低工程安全事故可能帶來(lái)的影響。第二，受環(huán)境因素影響較大。與其他工程相比，深基坑工程更易受到環(huán)境因素影響。部分地區(qū)地質(zhì)條件較差，土質(zhì)松軟，在深基坑開(kāi)挖時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)邊緣坍塌等問(wèn)題，造成嚴(yán)重安全事故。同時(shí)，當(dāng)前管道工程施工場(chǎng)地多在市區(qū)，建筑物與人口密集，一旦深基坑開(kāi)挖環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，后期支護(hù)工作沒(méi)有做到位，也會(huì)導(dǎo)致周圍構(gòu)筑物出現(xiàn)不均勻沉降等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響居民生活質(zhì)量。第三，深基坑支護(hù)工程發(fā)生安全事故的概率高。深基坑支護(hù)工程施工技術(shù)較為復(fù)雜，在深基坑支護(hù)失效的情況下，對(duì)周邊道路、管線以及構(gòu)筑物的影響極大。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要就是在深基坑開(kāi)挖期間設(shè)置內(nèi)支撐或外支撐結(jié)構(gòu)，防止在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)土體坍塌等問(wèn)題，保障深基坑開(kāi)挖工作的順利開(kāi)展。
3深層水泥攪拌樁在基坑支護(hù)中的設(shè)計(jì)
水泥攪拌樁是當(dāng)前深基坑的重要支護(hù)結(jié)構(gòu)，形式與混凝土灌注樁類似。將深層水泥攪拌樁應(yīng)用在實(shí)際基坑支護(hù)工程中，設(shè)計(jì)與計(jì)算環(huán)節(jié)不可完全依照混凝土樁墻開(kāi)展，需以重力式擋土結(jié)構(gòu)為依據(jù)。在深層水泥攪拌樁結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)用期間，主要是將攪拌樁搭接成統(tǒng)一整體，平面布置可采用壁狀體結(jié)構(gòu)[3]。在支護(hù)結(jié)構(gòu)寬度內(nèi)，不需將整個(gè)土體進(jìn)行攪拌加固，而是可以設(shè)定加固距離，將土體結(jié)構(gòu)加固成相互平行的縱向壁。為增強(qiáng)水泥攪拌樁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還需要在結(jié)構(gòu)內(nèi)增加加固肋體，最后用肋體將縱向壁連接為同一整體。在深層水泥攪拌樁設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員需要注重計(jì)算擋土墻主動(dòng)與被動(dòng)土壓力數(shù)值，明確水泥土物理力學(xué)指標(biāo)，如水泥土綜合重量、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角等，獲得精準(zhǔn)的擋土墻高度、厚度與入土深度的數(shù)值；注重驗(yàn)算水泥土攪拌樁擋土墻抗滑性與抗傾覆能力，確保所設(shè)計(jì)出的混凝土結(jié)構(gòu)能夠更好滿足實(shí)際施工要求。
3.1深層水泥攪拌樁體布置形式設(shè)計(jì)
通過(guò)細(xì)致分析管道工程案例發(fā)現(xiàn)，該施工現(xiàn)場(chǎng)地形呈現(xiàn)出兩端高、中間低的形態(tài)，兩端距槽底8m，中間部分地坪距槽底6m。為最大限度地節(jié)約工程施工成本，設(shè)計(jì)人員選擇采用兩端樁長(zhǎng)、中間樁短、上部不噴漿的鋼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式[4]。管道溝槽位于河坡附近，因此需要將攪拌樁布置成半圓形，確保支護(hù)樁后的主動(dòng)土地壓力能夠沿拱形狀軸向傳遞到溝槽兩側(cè)樁體，減弱周圍土體結(jié)構(gòu)對(duì)樁身造成的剪力作用。
3.2水泥攪拌樁結(jié)構(gòu)計(jì)算
依據(jù)國(guó)家及有關(guān)部門針對(duì)基坑支護(hù)技術(shù)頒布的明文規(guī)定，對(duì)水泥攪拌樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致計(jì)算。管道兩側(cè)樁被布置成格柵式結(jié)構(gòu)，厚度為1.7m，搭接寬度為2m。沿長(zhǎng)度方向可知，中間樁全長(zhǎng)7.5m，嵌固深度為3.5m。向兩側(cè)同時(shí)打入3根樁，樁長(zhǎng)各加固0.5m。樁體結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)為28m。由于該工程溝槽兩端地勢(shì)高，槽底深度為8m，主動(dòng)土壓力較大。只采用常規(guī)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，墻寬在2m以上。擬將水泥攪拌樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成半圓形，使作用于攪拌樁上的主動(dòng)土壓力能夠沿半圓形結(jié)構(gòu)的軸傳遞到兩側(cè)的擋土墻上，使主動(dòng)土壓力對(duì)軸的作用能夠由剪力、拉力轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向壓力。
4深層水泥攪拌樁打樁作業(yè)
在將深層水泥攪拌樁應(yīng)用在基坑支護(hù)過(guò)程中，需要嚴(yán)格管控打樁作業(yè)環(huán)節(jié)，要求所采用的轉(zhuǎn)機(jī)為單孔鉆機(jī)結(jié)構(gòu)[5]。施工工藝為做好準(zhǔn)備工作、測(cè)量放線、就位對(duì)中、預(yù)拌下沉、設(shè)備固化等。在打樁期間需要嚴(yán)格控制水泥的摻入比，為控制水泥漿液出現(xiàn)離析問(wèn)題，應(yīng)將時(shí)間控制在2h以內(nèi)，確保水泥將與土體結(jié)構(gòu)充分拌和在一起，使鉆頭攪拌速度控制在合理范圍之內(nèi)。
5深層水泥攪拌樁在支護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用管理要點(diǎn)
5.1注重土方開(kāi)挖管控工作
為確保工程深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)力學(xué)性能符合設(shè)計(jì)要求，需加強(qiáng)土方開(kāi)挖環(huán)節(jié)的管控工作，減少土方開(kāi)挖環(huán)節(jié)對(duì)周邊土體結(jié)構(gòu)的破壞。要分析土方結(jié)構(gòu)開(kāi)挖期間的各類安全隱患問(wèn)題，切實(shí)加大土方開(kāi)挖監(jiān)管力度，嚴(yán)格禁止土方超挖，結(jié)合工程具體要求，選擇合理土方開(kāi)挖方式[6]。同時(shí)，在工程施工期間，相關(guān)管理人員還應(yīng)加大工程質(zhì)量與安全管控力度，切實(shí)提升工程施工現(xiàn)場(chǎng)管理水平；要求土方開(kāi)挖機(jī)械設(shè)備的?？繃?yán)格遵守設(shè)計(jì)要求，開(kāi)挖期間做好交底工作，防止在土方開(kāi)挖時(shí)出現(xiàn)碰撞支撐系統(tǒng)等問(wèn)題，以免為工程施工埋下巨大安全隱患。
5.2明確深層水泥攪拌樁施工管理要點(diǎn)
注重對(duì)深層水泥攪拌樁施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量監(jiān)管。深層水泥攪拌樁主要就是在地基深處利用特殊攪拌樁設(shè)備固化深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，從根本上提升深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與水穩(wěn)性。在施工準(zhǔn)備期間，對(duì)操作后臺(tái)、攪拌機(jī)等設(shè)備工作性能進(jìn)行細(xì)致分析，檢查水泥等施工原材料質(zhì)量，確保水泥各項(xiàng)性能符合設(shè)計(jì)要求。要求在水泥噴漿期間進(jìn)行合理支護(hù)，不可中斷鉆進(jìn)過(guò)程，保障噴漿工作連續(xù)作業(yè)；要對(duì)水泥劑量進(jìn)行合理支護(hù)，要求專業(yè)管理人員對(duì)鉆進(jìn)環(huán)節(jié)進(jìn)行全程管控，樁體水泥滲入量完全依照設(shè)計(jì)需求，控制鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度，嚴(yán)格依照國(guó)家與有關(guān)部門頒布的明文規(guī)定，注重設(shè)置深基坑支護(hù)施工技術(shù)管理方案；要求對(duì)深基坑支護(hù)工程進(jìn)行定期監(jiān)管，充分提升施工技術(shù)與管理人員的工作積極性，采用試驗(yàn)檢測(cè)與目測(cè)相結(jié)合的手段檢查水泥等施工材料質(zhì)量，同時(shí)對(duì)工程施工焊接試件進(jìn)行焊接前的檢測(cè)，從根本上保障工程施工質(zhì)量。
5.3重視溝槽清理
在深層水泥攪拌樁施工中，由于在深層水泥攪拌樁中插入了H梁，一些水泥漿已被取代。在這種情況下，為了確保建筑工地的清潔，必須使用挖掘機(jī)清潔溝渠中的水泥和土壤，這也為以后施工作業(yè)的順利開(kāi)展提供了支持。24h后，清潔后的水泥和土壤將逐漸變硬，可與基坑開(kāi)挖、土石方等場(chǎng)地產(chǎn)生的雜物結(jié)合起來(lái)。
6結(jié)束語(yǔ)
總之，為確保深層水泥攪拌樁能夠在保障基坑支護(hù)工程高效可靠中發(fā)揮出重要作用，需要加強(qiáng)深層水泥攪拌樁應(yīng)用期間的管控，嚴(yán)格規(guī)定樁長(zhǎng)與樁徑，注重控制樁體結(jié)構(gòu)的垂直度，使支護(hù)止水結(jié)構(gòu)具有一定連續(xù)性，更好地抵御外界土體荷載，增強(qiáng)地基結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性及承載力。
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作者：岑勇 單位：湖北大禹建設(shè)股份有限公司