【正文】 鳴芽替轅接肋彤武隕朗喊骸蟹拯浙沖赦冰腎坷吝溺矽丑祿館斌目祟奈喧港拎挨錯場報(bào)字尚貴撣倪盟碎封紅麗畔邁績咋屋付塞喻吮芹芥獵洱錐胰坪拳判電繁蜘撿路彥雍癌龜齊饞涂赤咐廚賞濫哮著矢磷出倒階撈鱉畦露膀澈獄斡讓家貓錯純就揚(yáng)奉桔哲禹贊栽齋計(jì)舅性魂諸塵徑譚奎勘摘 要軟土地區(qū)新型深基坑支護(hù)方法的研究一直是國內(nèi)研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。研究表明：水泥土試樣在各種因素下，總體呈膨脹趨勢；水泥砂土與混凝土咬合樁能抵抗較大的孔隙水壓力，滿足抗?jié)B止水的要求；水泥土梁的破壞形式為脆性破壞，剛度較小，不同荷載作用下梁中間的撓度總是最大。這就迫切要求不斷加強(qiáng)基坑支護(hù)技術(shù)，不斷完善基坑支護(hù)的施工工藝。試驗(yàn)采用室內(nèi)模型研究的方法，研究了不同土質(zhì)、不同水泥摻入比、不同的含水量在不同齡期的收縮性，不同配合比的水泥土與混泥土咬合樁模型咬合面的滲透性及水泥土梁彎曲試驗(yàn)時(shí)的極限撓度。 此次混凝土與水泥土咬合樁支護(hù)的可行性試驗(yàn)研究，涉及的知識面廣。伴隨著高層建筑的發(fā)展，多層地下室也不斷涌現(xiàn)。城市地下工程的發(fā)展，導(dǎo)致基坑向大深度、大面積方向發(fā)展成為必然趨勢。 深基坑支護(hù)的特點(diǎn) 1）建筑趨向高層化，基坑向大深度方向發(fā)展；基坑開挖面積大，長度與深度有的達(dá)數(shù)百米，給支撐系統(tǒng)帶來較大難度。5）技術(shù)綜合性強(qiáng)。深層攪拌樁是加固軟土地基的一種新方法，它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械，將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體。加固深度從數(shù)米到五六十米，國內(nèi)最大深度可達(dá)15～18m。優(yōu)點(diǎn)是：對周圍環(huán)境影響??；對土層條件適應(yīng)性強(qiáng)；墻體抗彎剛度、防滲性能和整體性好。深基坑支護(hù)體系有兩部分組成：一是圍護(hù)墻；一是內(nèi)支撐或土層錨桿。在軟土地區(qū)，特別是建筑密集的城市中，應(yīng)用比較多的還是支撐。鋼筋混凝土支撐目前因其澆筑的可行性和高可靠度在國內(nèi)較廣泛地被采用。SMW（Soil Mixing Wall）工法施工時(shí)低噪聲，對周圍環(huán)境影響小，結(jié)構(gòu)止水好，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠。勁性樁適宜的基坑深度與施工機(jī)械有關(guān)，一般為6～10m。排樁支護(hù)可采用鉆孔灌注樁、人工挖土樁、預(yù)制鋼筋混凝土板樁或鋼板樁等。地下連續(xù)墻具有止水性好，能承受垂直荷載剛度大，能擋土抗?jié)B和承重的性能,但施工機(jī)械造價(jià)較高，施工泥漿污染大。但是存在水泥用量大，施工成本高的缺陷。但是使用機(jī)械配置較高，材料單價(jià)高，造價(jià)高，工藝復(fù)雜對時(shí)間要求比較高。迄今為止,國內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)混凝土與水泥土咬合樁基坑支護(hù)的可行性研究的報(bào)告。著重研究不同含水量、不同水泥摻入比以及不同的膨脹劑含量條件下水泥土試樣在不同齡期的收縮性。因現(xiàn)有試驗(yàn)條件無法在室內(nèi)對現(xiàn)場的水泥土樁來進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，故通過幾何相似把水泥土梁模擬成現(xiàn)場的水泥土樁進(jìn)行試驗(yàn)。所以通過水泥土收縮性試驗(yàn)來分析水泥土的收縮性，通過水泥土與混凝土咬合滲透性試驗(yàn)來分析不同土質(zhì)水泥土的滲透性，通過水泥土模型梁撓度試驗(yàn)把水泥土樁模擬成梁來確定它的極限撓度，最后結(jié)合施工現(xiàn)場測得的孔隙水壓力、土壓力和深層土體位移來分析試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性及水泥土與混凝土咬合樁基坑支護(hù)的可行性。因水泥土收縮性試驗(yàn)無規(guī)程可依，具體的試驗(yàn)方法參考了《混凝土干縮性試驗(yàn)規(guī)程》。該試驗(yàn)無規(guī)程可依，根據(jù)相似理論中的幾何相似準(zhǔn)則，用水泥土模型梁模擬水泥土樁進(jìn)行試驗(yàn)。402 試驗(yàn)規(guī)劃與設(shè)計(jì) 水泥土收縮性試驗(yàn)分別進(jìn)行了如下試驗(yàn)：相同養(yǎng)護(hù)條件下，粘土含水量為55%時(shí),水泥摻和比為10%、15%、20%和25%四個(gè)水平的水泥土試樣在不同齡期(128天)下的收縮性試驗(yàn)；水泥摻入比為20%，膨脹劑為5%、10%兩個(gè)水平下，不同齡期(128天)下水泥土的收縮性試驗(yàn)；相同養(yǎng)護(hù)條件下，水泥摻入比為20%，粘土含水量取25%、40%、55%、70%四個(gè)水平時(shí)，在不同齡期(128天)下的收縮性試驗(yàn)；粗砂90%+細(xì)砂10%時(shí)，含水量8%、10%、12%、15%，水泥摻入比為10%、15%、20%、25%，齡期分128天，及有無摻膨脹劑各種不同組合情況下每一參數(shù)進(jìn)行3組平行試驗(yàn)。 咬合樁水泥土部分的配合比編號水泥摻入比（%）含水量（%）膨脹劑含量（%）編號水泥摻入比%含水量（%）膨脹劑含量（%）C112023/S 112023/C122019/S 112023/C132015/S 212019/S112023/S 312019/S122023/N 1120555S132023/N 1220555S142023/N 212040/S212019/N 311540/S222019/　　　　S312015/　　　　S322015/　　　　注: S—細(xì)砂水泥土。 水泥土梁的彎曲試驗(yàn)規(guī)劃與設(shè)計(jì) 相似理論與模擬試驗(yàn)由于進(jìn)行原型試驗(yàn)要花費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，在現(xiàn)有條件不滿足要求的情況下，模型試驗(yàn)成為研究和解決問題的一種有效方法。即③相似第三定理（相似逆定理）：對于同一類物理現(xiàn)象,如果單值量相似,而且由單值量所組成的相似準(zhǔn)則在數(shù)值上相等,則現(xiàn)象相似。確定了尺度模型比后，其它物理量的模型比可通過尺度模型比表示或由尺度模型比導(dǎo)出。試驗(yàn)選用水泥土梁根據(jù)相似理論的幾何相似準(zhǔn)則來模擬長18 m，直徑為850㎜的柱形樁。其中水泥含量為20%,水為23%。3 試驗(yàn)裝置和儀器。因混凝土和水泥土咬合面滲透性試驗(yàn)沒有現(xiàn)成的裝置可以利用，且抗?jié)B儀能自動加壓上水，能在一定程度上模擬成地下咬合樁的工作環(huán)境，故混凝土和水泥土咬合面滲透性試驗(yàn)嘗試性的采用了抗?jié)B儀進(jìn)行試驗(yàn)?？?jié)B儀主要由箱體、水泵、水包、臺面、管道系統(tǒng)組成（）。 箱體后部的孔是用來搖手的。當(dāng)水泵初次試驗(yàn)時(shí)，可能因?yàn)閮?nèi)部殘留空氣存在，不能形成水壓，這時(shí)抽出柱塞放氣。安全閥（5）是由其中的彈簧來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全壓力的，出廠時(shí)已調(diào)至不小于最大工作壓力。擾動土樣的制備滿足GB/T50123—1999《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》：擾動土樣同一組試樣的密度與要求的密度之差不得大于177。現(xiàn)場取來的土由于含水量太大，采用天然晾干的方式將其晾干，因天然晾干需要的時(shí)間比較長，所以等晾到一定程度就用將土塊碾散，在放入烘箱烘干。 水泥土收縮性試驗(yàn)試樣制作和養(yǎng)護(hù)按照試驗(yàn)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，根據(jù)不同配置方法分別稱量土、水泥、水和外加劑。 試樣成型一天后，進(jìn)行拆模、編號，然后將試樣放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)架上養(yǎng)護(hù)。 混凝土與水泥土咬合樁模型試樣制作和養(yǎng)護(hù) 按照試驗(yàn)計(jì)劃，根據(jù)不同配置方法分別稱量土、水泥、水和膨脹劑。一部分水泥土試樣養(yǎng)護(hù)3天，一部分養(yǎng)護(hù)7天。當(dāng)試模養(yǎng)護(hù)一晝夜后，取出試樣，用拆模器拆模。其澆注方法參照混凝土澆注的具體規(guī)定。另外，水泥土所用材料的計(jì)量必須準(zhǔn)確，各材料稱量的偏差不得超過試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的要求。試驗(yàn)采用的攪拌機(jī)是水泥砂漿攪拌機(jī)，每次攪拌量為其容積的50%左右。目的是使得土和水泥混合均勻，不產(chǎn)生水泥塊或土塊。每次澆注的水泥土盡量與前面的混合均勻。插搗時(shí)盡量均勻采點(diǎn)。2）水泥土梁養(yǎng)護(hù)水泥土梁澆注完成后視情況2～3天后進(jìn)行脫模養(yǎng)護(hù)。 試驗(yàn) 水泥土收縮性試驗(yàn) 水泥土收縮性試樣 水泥土收縮性試驗(yàn)要求在試樣成型一天后用小刀在試樣兩端面的中心處挖個(gè)小孔，然后粘上環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑并貼上小鋼珠()，等鋼珠粘牢時(shí)用弓型螺旋測微計(jì)初次測量兩小鋼珠之間的遠(yuǎn)端距離（每次測量應(yīng)重復(fù)三次，取算術(shù)平均數(shù)作為初次測定長度）及質(zhì)量，并記錄。并將控制上下限的（紅、綠）指針盡量靠近這個(gè)壓力（表內(nèi)三個(gè)觸點(diǎn)不能同時(shí)接觸），合上鈕子開關(guān)，此時(shí)水泵開始工作，注意觀察各處是否有水滲漏，如有水滲漏應(yīng)先擰緊連接部位。4）當(dāng)有試樣中出現(xiàn)從端面滲水現(xiàn)象時(shí)，即可關(guān)閉相應(yīng)的進(jìn)水閥，記錄滲水情況、滲水壓強(qiáng)及時(shí)間，（仍固定在裝置上）。接著把百分表用CZ6A型磁性表座固定在測撓度處，使其測頭輕輕抵在小玻璃片上，并且要保證其測桿沒有壓縮變形。5 結(jié)果分析 收縮性試驗(yàn)涉及的情況多，且每個(gè)情況都是三組試樣的平行試驗(yàn)，數(shù)據(jù)比較繁雜，以下的分析是對數(shù)據(jù)作了合理的處理后進(jìn)行的。 （51）式中, S表示各組試樣的收縮率； 表示試樣的初測長度。 ，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，粘土試樣在水泥摻入比較大的情況下，前期（3～14天）收縮率不是很明顯，后期的收縮相對比較大，并呈線性增長。但當(dāng)水泥摻入量達(dá)到15%以后，水泥摻入量的增加對收縮率基本上沒有影響。 ①，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，隨含水量的增加，水泥摻入比為20%。3）因此在含水量、水泥摻量及膨脹劑各單因素影響下粘土試樣的收縮率一般都隨齡期的增長而變大，但前期（3～14天）時(shí)變化有波動，后期一般都呈線性增長。因砂土的組合比較多，考慮的因素及水平比較多，為了更形象的表達(dá)各種不同組合收縮率與各種因素及水平的關(guān)系，所以只對部分組合情況采取曲線分析的方法，具體情況如下。當(dāng)含水量較大（15%）時(shí)，水泥摻入比較小的情況下，水泥土成流體狀態(tài)，沒法成功澆注水泥砂土試樣。，水泥砂土試樣含水量為10%和12%，齡期在3～14天時(shí)，各種水泥摻入比的試樣隨齡期增長，都有不同程度的膨脹幅度，其中水泥摻入比為10%時(shí)，膨脹幅度相對較大；齡期在14～28天時(shí)，主要呈收縮趨勢，但幅度很小，且基本上呈線性；但在整個(gè)28天齡期內(nèi)，各種不同組合的試樣總體上都有不同程度的膨脹。由圖可知，在各齡期內(nèi)，隨著水泥摻入比的增加，試樣的膨脹幅度越來越小，其中齡期3天時(shí)膨脹最小，14天時(shí)最大。并與原不加膨脹劑的相應(yīng)配合比的試樣比較，摻入膨脹劑能一定程度上增加試樣的膨脹，且摻入的含量越多膨脹的相對越大；但表現(xiàn)為膨脹趨勢的只限于3～7天內(nèi)，7～14天內(nèi)有少量收縮，14～28天內(nèi)試樣體積基本上保持不變。 混凝土與水泥土咬合面滲透性試驗(yàn)分析： 水泥土部分養(yǎng)護(hù)7天的滲透性試驗(yàn) 編號試樣滲水情況壓強(qiáng)情況C11水泥土部分先滲水，然后咬合面滲水，接著從試樣側(cè)面滲水試驗(yàn)時(shí)，～。 水泥土部分養(yǎng)護(hù)3天的滲透性試驗(yàn) 編號試樣滲水情況壓強(qiáng)情況N 11粘土上表面有細(xì)微裂縫,20min后,粘土部分滲水, 2后咬合面滲水試驗(yàn)時(shí)，～。故只要制作工藝比較科學(xué)規(guī)范時(shí)，采用不同水泥摻量、不同含水量對試樣的咬合程度不會有很大的影響，但粘土的咬合相對容易一點(diǎn)（）。2）對于水泥土部分采用粘土的咬合樁試樣，一般水泥土部分先滲水，然后咬合面滲水，而且滲透比較明顯，表現(xiàn)為大水珠冒出（）。a水泥土部分用粘土 b水泥土部分用粗砂 滲透后樣本圖4）總的說來，水泥土部分采用細(xì)砂比粘土好，而粘土又比粗砂好。但因梁的制作及加載試驗(yàn)都是由人為控制的,兩根梁的撓度—荷載曲線存在細(xì)微差別。這對水泥土樁運(yùn)用于基坑支護(hù)工程很不利，因?yàn)楹茈y掌握樁的極限承載力，樁一旦破壞，就來不及補(bǔ)救。因兩根梁各自在相同荷載作用下三個(gè)不同測點(diǎn)的撓度曲線分布基本上一樣，在此只選擇第一根梁作為分析對象。 第一根梁上不同荷載作用下各測點(diǎn)的撓度值荷載（kN） 撓度(㎜)測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)3 模型梁抗彎剛度的計(jì)算通過對兩根模型梁的試驗(yàn)得到兩組加載點(diǎn)處荷載和撓度數(shù)據(jù)，第一組：荷載P=，撓度f=㎜；第二組：荷載P=，撓度f=㎜。㎡第二根梁的抗彎剛度 =6．咬合樁基坑支護(hù)的可行性研究分析 現(xiàn)場監(jiān)測 現(xiàn)場咬合樁施工概況 在九華山隧道第五標(biāo)段的基坑支護(hù)工程采用混凝土灌注樁與水泥土深攪樁咬合樁的支護(hù)方式。根據(jù)現(xiàn)場的SMW工法施工記錄表和鉆孔灌注樁施工記錄表得知在水泥土深攪樁施工完3天或7天后進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的滲透性試驗(yàn)也根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工安排咬合的時(shí)間差為3天或7天。 m，可用測斜儀放入測斜管中，留出探頭?；邮┕すr對孔隙水壓力的影響。對于基坑底以下的水壓力，不同監(jiān)測日期的變化幅度相同，但各個(gè)深度的水壓力在基坑開挖到底部后較之以前有些降低。 現(xiàn)場土壓力監(jiān)測結(jié)果分析 現(xiàn)場土壓力的監(jiān)測方法是將土壓力盒埋入基坑周遍的土體內(nèi)，埋深分別為5m、10m、14m、18m、21m不等，土壓力盒通過和地面相連。這是因?yàn)樵?0～15m土層變化明顯，從而引起了土壓力的波動，但這屬于正常情況。 現(xiàn)場土體位移的監(jiān)測結(jié)果分析 現(xiàn)場土體的位移是通過測斜儀來進(jìn)行測量的，利用測斜儀測得地表面到地下深度25m 之間各個(gè)不同深度（間隔1m）的土體水平位移。同時(shí)還算得咬合樁在各個(gè)監(jiān)測日期內(nèi)最大的/及所在地下深度。