砼芯水泥土搅拌桩基坑支护方法 一、技术领域
本发明涉及建筑工程，具体地说是涉及建筑基坑工程的支护方法。
二、背景技术
城市基坑工程虽然大多为临时性工程，但通常处于房屋和生命线工程的密集地区，为了保护这些已建建筑物和构筑物的正常使用和安全运营，常需对基坑工程引起的周围地层移动限制在一定变形值之内，也即分别要求挡土结构的水平位移和其邻近地层的垂直沉降限制在某标准值之内，目前，在我国应用较多的支护技术有钢板桩、预制混凝土桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、深层搅拌桩、旋喷桩、地下连续墙、钢筋混凝土支撑、型钢支撑、土层锚杆以及逆筑法、沉井等。选择深基坑工程技术方案主要考虑以下三个方面：①安全可靠性，深基坑开挖产生的土体位移引起周围建筑物、构筑物、管线的变形和危害，必须在设计阶段提出预测和治理对策，并在施工过程中采用监测、监控手段及必须的应变措施来确保基坑的安全和周围环境的安全；②经济合理性，在安全可靠的前提下，要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等多方面综合研究基坑工程的经济合理性；③施工便利性和工期保证性，在安全、经济的前提下最大限度地满足便利施工和缩短工期的要求。因此，根据各地区地质、环境、施工条件的特点因地制宜选择合理的设计施工方案，并对各种支护方案进行质量、工期、造价的对比是必要的。
南京地区较常采用地支护形式为：灌注桩后加搅拌桩止水，加设支撑。从支护结构自身技术可行性角度来说，该支护技术适用范围极广，用其他支护形式解决不了的问题，一般都能用它来解决，也相对安全可靠，但该支护技术也存在着造价偏高、施工周期较长、存在较大的施工噪音和泥浆污染问题。
三、发明内容
1.发明目的
本发明的目的是提供一种能降低造价、缩短施工周期、又能降低施工噪音、杜绝泥浆污染的基坑支护方法，该方法特别适用于城市居民密集区的狭窄场地基坑支护。
2.技术方案
砼芯水泥土搅拌桩是在水泥土搅拌桩中及时(12小时内)插入小直径的混凝土预制桩复合而成(见图1)。砼芯水泥土搅拌桩基坑支护方法的步骤如下：
(1)根据构筑物要求和工程地质特点，进行砼芯水泥土搅拌桩基坑支护结构的设计，其中水泥土搅拌桩宜使用32.5级普硅水泥，其掺入量可为12％～18％，水灰比0.45～0.5，桩径600～800mm，桩长宜为10～20m，桩体间相互搭接200mm；砼芯可以是150～350mm边长或直径的预制桩，桩长宜比相应的水泥土搅拌桩短1米，预制桩露出搅拌桩顶部。基坑的支护结构可以是简单的单排形式(如图2)，也可以组成较复杂的双排或多排结构(如图3、4)。
(2)特制的双轴搅拌桩机(可完成预制桩的插入)就位，沿基坑4的周边5依次施工深层水泥土搅拌桩1，并根据设计要求在12小时内及时插入混凝土预制桩2(如图2、3、4)，在基坑四周构成单排围护挡土墙和防渗止水帷幕结构，搭接的水泥土搅拌桩(包括格栅)宜连续施工，如为双排或多排结构形式，则先施工内侧的砼芯水泥土搅拌桩或水泥土搅拌桩，再施工格栅部分的水泥土搅拌桩，最后施工外排的水泥土搅拌桩或砼芯水泥土搅拌桩，在双排或多排围护挡土墙之间用格栅搭接，格栅间距为3米。
(3)压顶圈梁的施工。压顶圈梁的施工是砼芯水泥土搅拌桩支护结构的重要组成部分，它是先用钢筋把基坑四周的单排或双排和多排围护挡土墙上的砼芯连接起来，然后用混凝土浇制固定而成，压顶圈梁的宽度同单排或双排和多排围护挡土墙的宽度，厚度宜为40～60cm，从而由双排或多排挡土墙和搭接的格栅以及压顶圈梁共同构成具有门形结构的支护形式。
(4)在基坑底部挖明沟加集水坑进行降水。
砼芯水泥土搅拌桩基坑支护方法，是将围护挡土结构和防渗止水帷幕两种功能结合起来的支护结构形式，水泥土搅拌桩相互搭接形成的水泥土墙起到了隔水幕墙和重力式挡土墙的作用，而混凝土预制桩砼芯主要承受水—土压力及其它荷载对挡土墙形成的弯矩和剪力。
3.有益效果
砼芯水泥土搅拌桩作为支护形式除了具有灌注桩后加搅拌桩止水支护形式适用性广的优点外，尚具有以下优势：①砼芯水泥土搅拌桩在原位搅拌施工及砼芯插入，无泥浆污染；②由于砼芯水泥土搅拌桩的搅拌桩和砼芯为同轴，所以特别适用于城市居民密集区的狭窄场地基坑工程，中心线离建筑物的墙石80cm即可施工；③砼芯水泥土搅拌桩的施工期主要取决于水泥土搅拌桩的施工速度，而水泥土搅拌桩的施工速度比灌注桩的施工速度快得多；④插入水泥土搅拌桩的砼芯受周围搅拌桩的影响，其抗弯刚度有一定的增加，另外砼芯水泥土搅拌桩在施工时也无需对淤泥和流沙进行特别处理，所以一般造价较低。
砼芯水泥土搅拌桩支护形式和灌注桩后加搅拌桩止水支护形式对比表。
四、附图说明
图1砼芯水泥土搅拌桩桩身结构示意图
图2单排砼芯水泥土搅拌桩基坑支护方式
图3双排(前排砼芯水泥土搅拌桩、后排水泥土搅拌桩)支护结构形式
图4双排砼芯水泥土搅拌桩支护结构形式
附图中1-水泥土搅拌桩，2-混凝土预制桩，3-软土，4-基坑，5-基坑开挖边线，6-格栅，7-压顶圈梁。
五、实施例
拟建某高层公寓，设二层地下车库，剪力墙结构，桩基础，场地北侧(右边方向)和东侧(长边方向)紧靠河道，基坑南、西侧有几栋多层住宅楼，基坑开挖必须采取有效措施以确保基坑工程及周边建筑物的安全，但是，因为该基坑北侧和东侧紧靠河道无法支撑，传统的灌注桩后加搅拌桩的基坑支护方法无法实施，重力式挡墙因宽度不够，也很可能引起开挖后挡墙的失稳，采用砼芯水泥土搅拌桩基坑支护方法是一种有益尝试，本工程基坑开挖深度为7.6m，基坑设计参数如下表：
层号 土名 重度 抗剪强度标准值 (固结快剪) 渗透系数 r KN/m3 C (kpa) φ (度) Kv cm/s KH cm/s 1-1杂填土 (19.0) (10) (15) (1.0E-4) 1-2淤泥质素填土 17.8 17[10] 10.8 3.07E-5 4.22E-5 1-3素填土 18.9 23[15] 17.3 3.88E-6 1.02E-5 2-1淤泥质粉质粘土 17.7 18[10] 12.6 4.93E-6 8.09E-6 2-2粉质粘土夹粉土 18.0 22[13] 15.9[18] 3.92E-5 1.45E-4 2-3淤泥质粉质粘土-粉质粘土 18.0 20[14] 15.9 3.94E-5 3.73E-5
采用砼芯搅拌桩基坑支护方法中的双排砼芯搅拌桩支护结构形式(如图4)。里外两排双轴深层水泥土搅拌桩，5小时后及时在里排与外排水泥土搅拌桩中一分别采用一隔一的方式插入300mm×300mm的预制方桩，形成双排复合式砼芯水泥土搅拌桩相互搭接而成的围护挡土墙和防渗止水帷幕，砼芯长度分别为14m和8m。前后排间用格栅连接，二排挡土墙和格栅上部用压顶圈梁固定，而构成具有门形结构的支护形式。格栅间距为3m，深度为15米，水泥土搅拌桩直径为700mm，桩长15m，桩中心距1.0m，桩体搭接200mm，使用32.5级普硅水泥，其掺入量为15％，水灰比0.45。设计要求深搅桩体强度Qu＝1.0Mpa，压顶圈梁是先用钢筋把基坑四周的单排或双排和多排围护挡土墙上的各个砼芯连接起来，然后在顶部用混凝土浇制而成，圈梁宽3.2m、厚0.5m，圈梁砼等级为C20。坑内采用明沟加集水坑进行降水。