论述深层搅拌桩在基坑支护中的应用(修改稿...

论述深层搅拌桩在基坑支护中的应用

摘要：本文阐述了深层搅拌桩的具体作用机理，同时提出了施工中应该注意的要点问题，保证施工有效进行。

一、引言

随着我国城市化发展进程的加速，土地资源的日益稀缺，高层建

筑已经成为城市建筑的一种发展趋势。高层建筑可以有效的对空间进

行利用，但是另一方面，由于施工条件的复杂化，关于高层建筑的基

础建设—基坑工程支护问题也摆在我们面前。基坑问题是建筑工程中的一项系统工程，不仅包括力学强度稳定问题，还包括环境岩土工程等问题。由于涉及学科知识的全面性和现有的工程建筑研发的滞后性，对于基坑工程中的施工问题，仍然没有一个较为完善的解决措施。基坑工程在实施的过程中有较大的风险性，如何选择合适的基坑支护方案，对于基坑工程规模的进一步发展、建筑工程的质量和安全有重要的意义。

20世纪90年代以来，建设者提出了较多的基坑支护方案。由于基坑支护具有临时性的特点，所以在选择基坑支护方案时一定要平衡支护结构工程造价和支护结构工程安全性之间的关系，而深层搅拌桩支护结构以其较高的性价比在基坑支护工程中得到了较为广泛和持久的应用。深层搅拌桩一般用于建筑工程基础中，主要是用来改善地基承载力，提高建筑基础的承载能力，保持建筑物基坑原有状态，限制外围土或外围水的进入。采用深层搅拌桩支护结构，工期快、成本低、安全性好，且在施工的过程中不会对环境造成噪音或

污染影响。

二、基坑支护结构中深层搅拌桩概述及作用原理

建筑工程基坑支护结构中深层搅拌桩的主要工作原理是，利用水泥等材料作为固化剂，通过机械进行深层的强制性搅拌，将软土和液体或粉体形态的固化剂混合，通过两者之间进行的物理和化学反应，使软土产生硬结，形成具有相应的整体性和稳定性、具有一定强度的桩体。这种水泥浆搅拌方法是由美国研发，我国于上世纪80年代首先应用于上海宝钢建设工程之中。基坑支护结构中的深层搅拌桩，一般适用于包括淤泥、淤泥质土等各种成因形成的饱和软粘土和砂土地层。在砂土中，搅拌桩的强度较高，止水性能好，尤其是多排搅拌桩形成的基坑支护挡墙，止水性能更佳。但是一般认为在酸碱度较低的粘性土中，搅拌桩的固化作用较差。

在具体的建筑施工中，施工单位采用特制的搅拌轴，首先确定搅

拌所需深度，即设计桩长。然后利用水泥浆或水泥粉，从地面开始进

行搅拌，在搅拌过程中通过搅拌头的下沉或提升，将水泥和土体进行混合，并进行均匀搅拌，搅拌过程中一定要控制下沉及提升速度只有搅拌均匀、喷浆均匀才能达到理想的成桩效果。水泥和土体之间通过混合发生一系列的反应，最终使软土产生硬结，形成具有相应的整体性和稳定性、具有一定强度且压缩性较小桩体。水泥搅拌桩的自身强度和周围土体的强度都在搅拌中得到了提高。通过进行机械搅拌，水泥和软土进行的一系列的物理化学反应过程被称为水泥土硬化，具体的化学原理是:水泥遇到水之后发生水化和水解作用，生成化合物氧化钙，而氧化钙中的钙离子和粘土矿物表面吸附的K和Na+离子进行当量交换，使得粘土颗粒相互粘合，形成较大的土团，而水泥水化后形成的胶体粒子，将土

团连接为蜂窝状结构，之后水泥进行进一步的水化反应，溶液析出的大量Ca2＋离子与粘土矿物中的Si02和A12O3进行化学反应，形成稳定性好的结晶矿物和碳酸钙，在水和空气的条件中，化合物逐渐硬化为水泥土。通过水化处理过的水泥土的力学特性改善较大，抗压强度比天然土提升了几十倍，在实际的基坑支护工程中，为了加强水泥的强度，还可以通过以下几种方式:第一，采用标号较高的水泥，当掺入比大于5%时，水泥的强度增加。第二，增大水泥的养护龄期。超过3个月后，强度的增长才开始稳定，一般采用3个月的龄期作为标准。第三，在水泥水化过程中使用外加剂如木钙、三乙醇胺和石膏等，对加固土起早强、缓凝、减水和节省水泥的作用。

三、施工过程中应注意的问题

为了有效发挥基坑支护结构中深层搅拌桩的作用，在施工过程中一定要注意以下问题:

第一，企业在基坑支护结构中深层搅拌桩的施工过程中，一定要注意五大要素的选择，五大要素分别为:施工单位选择、机械选择、原材料的选择使用、施工方法的选择和施工环节的监督。首先在选择施工单位上一定要谨慎细致，因为，搅拌桩的施工专业性强，且在整个建筑规划中处于基础地位，一旦出现问题，将对整个工程带来不可挽回的损失。因此一定要对施工单位进行严格的资质审查，保证施工企业的施工质量，施工水平达到监理要求，能够完全按照施工方案进行施工，避免出现豆腐渣工程。

第二，在施工工艺上，一定要保证按照设计要求的配比进行。在进行水泥浆或水泥粉的深层搅拌过程中经常出现输浆管堵塞的问题，一般就是因为水泥浆液的水灰比达不到要求。一般水泥深层搅拌桩的水灰比在0.5左右，如果低于这个数值就会产生浆液稠度过大，造成输浆管堵塞。在此情况下，要及时进行输浆管的清洗，并及时按照施工程序进行补救，重新对根桩进行补打，或将搅拌机适当予以下沉至停浆面以下1米继续打桩过程。

第三，在施工过程中.一定要有专人负责记录搅拌机下沉或提升的时间、浆液的活动时间，并有监理人员在旁边进行专业的监督。出现任何问题除了要进行及时记录之外，一定要进行及时解决。比如因为地形勘探原因，打桩机进行下搅时受到杂物阻碍无法下沉时，监理人员一定要现场作出反应，要求施工工人暂停，并对情况进行检查，及时对出现的问题予以解决。

四、结束语

随着我国城市化建设的推进，建筑业的发展，基坑支护工程的重要性越来越明显。对于建筑施工来说，它既是受到广泛关注的工程热点，同时也是施工单位比较头疼的、技术复杂的施工难点。由于基坑支护工程涉及到地质、施工所在地土质、施工方法等多方面，如何进行安全性和经济性的平衡、进行合适的基坑支护方案设计选择是每个工程单位应当深入研究的问题。采用深层搅拌桩方式，施工周期短、施工方法简单，且在施工过程内不会造成噪音等环境的污染，符合我国绿色低碳节能经济的发展道路。同时，采用深层搅拌桩方式，可以有效地对基坑进行固化，保证基坑支护结构的质量，因此在一般较浅的基坑支护中建议采取此种方式。但是在真正实施过程中一定要注重对施工所在地的土质进行先行研究，因为受水泥水化的限制，深层搅拌桩方式并不是适用于所有的施工所在区域。这就要求基坑工程的设计者一定要具有岩土学的理论基础，同时实际经验丰富，能够根据施工工程的具体情况做出最佳的施工方案。