1 引言
由於水泥攪拌樁構成的重力式擋牆布置方式靈活，基坑內無需設置內支撐，施工過程中無振動、無噪音、無汙染，同時攪拌樁具有止水功能，這些優點使得該支護形式在基坑工程中得到廣泛應用。但水泥攪拌樁自身抗拉、抗剪強度很低，當基坑開挖深度較大時擋牆寬度明顯增大，造價和擋牆側向變形也隨之增長，其應用範圍受到一定限制。為了充分發揮攪拌樁的優點，克服其抗拉、抗剪強度低等缺點，同時結合其他結構形式或材料的長處，水泥攪拌樁複合支護結構在工程中逐漸受到重視和發展，如加筋水泥攪拌樁重力式擋牆、SM工法、攪拌樁重力式擋牆與錨杆複合支護等。水泥攪拌樁-土層錨杆 這種複合支護結構，充分發揮和利用水泥攪拌樁的擋土和止水雙重功能，以及砂層中錨杆具有良好錨固性能的特點。
2 工程概況
湖南株州某基坑支護與降水工程，基坑開挖深度約為5.0m，支護周長約300m，基坑面積約為6500m2。地下水位降深約為4.5m，場地總平面圖見圖1所示。
根據鑽探揭示，基坑開挖影響深度內場地巖土體依據其成因類型及工程性能，自上而下可分為：
① 雜填土：灰、灰黃等雜色，稍溼，鬆散，主要為建築渣土新近回填。含碎石、碎磚、塊石等硬雜物20～30％，塊石、粘性土、中砂等70～ 80％，本層在場地內均有分布，層厚2.40～5.60m。
② 中砂：灰、淺黃色、深灰色，飽和，鬆散～中密，主要成分為石英、長石，其中砂含16.7～37.0％，中砂含量22.2~45.7％，細砂含量12.1～36.4％，粉砂含量7.4～22.3％，見少量礫卵石局部為粉砂。本層在場地內均有分布，層厚3.80～8.50m。
③ 淤泥：深淺灰、飽和，流塑，含有機質，本層具有水平層理，層裡面夾有1～10mm厚的片狀粉細砂，切面光滑～稍有光滑，幹強度、韌性中等，局部相變為淤泥質土。本層在場地內均有分布，層厚16.20～5.10m。
④ 中砂：灰、灰黃、淺青灰色，飽和，鬆散～中密，主要成分為石英、長石。其中，粗砂含量3.1～39.3％，中砂含量20.8～60.0％，細砂含量9.9～30.6％，粉砂粒含量8.0～27.5％，本層在場地內均有分布，揭穿層厚8.10～17.80m。
⑤ 卵石：灰、灰黃色，飽和，中密～密實，卵石含量55.0～78.0％。粒徑一般在20～60mm，少量大於110mm，表面較光滑，充填物為粘性土中粗砂，膠結較好。層厚6.20～6.80m。
⑥ 粘土層：灰黃色，溼，可塑～堅硬，部分地段為粘質粉土。主要由粘性土組成，光澤反應稍有光滑，幹強度及韌性中等，層厚3.20～3.80m。
3 基坑支護與降水工程設計
根據場地工程地質、水文地質條件和周邊環境，採用複合支護結構。對於基坑北邊和西邊，由於基坑邊緣即為車道，來往的重載車荷載較大，在坡頂按1:1的比例放坡2.0 m，以下部分採用水泥攪拌樁與錨杆組合支護。水泥攪拌樁2排，樁徑500mm，樁長7 m，樁底恰好為淤泥層，可作為隔水層。土錨錨杆2排，採用Φ48×3鋼管作為拉杆，上排長度12 m，下排長度9m，其支護剖面見圖2。
對於基坑東邊和南邊，場地較為寬敞，地面超載也比較小，對位移和基坑穩定性的控制較為寬鬆，採用水泥攪拌樁+放坡的支護形式，並在基坑開挖時在坡腳保留1：1.5的土坡使之對支護結構起到反壓的效果。水泥攪拌樁2排，樁徑500，樁長7m，樁底恰好進入淤泥層，其支護剖面見圖3。
考慮到基坑場地分布有較為深厚的中砂圓礫，厚度約為8.0～10 m，滲透係數高達35 m/d，必須在基坑內布置降水體系以降低基坑內地下水位，確保地下室開挖及施工的順利進行，經計算，該基坑共布設22口降水井。
4 水泥攪拌樁-錨杆複合施工工藝
4.1水泥攪拌樁
水泥攪拌樁主要是以水泥漿做為固化劑通過灰漿泵及攪拌頭壓入土中強制將地基土和水泥漿拌合在一起，經過一系列的物理化學反應，使土硬結具有整體性、穩定性和一定強度的基坑支護結構。
水泥攪拌樁樁徑為Φ500mm，樁距為400mm，搭接長度為100mm（根據以往的工程經驗，水泥攪拌樁的有效搭接寬度為100mm時，可發揮截水的作用），攪拌樁的樁長詳見各剖面圖。
水泥採用P.O32.5級普通矽酸鹽水泥，水灰比0.55～0.6：1，根據氣候條件，可適當摻入適量的外加劑以增強漿體的流動性，保證送漿過程不堵管。水泥攪拌樁的水泥摻合量為15％。
水泥攪拌樁成樁過程中，攪拌葉片應為4～6片，攪拌頭的鑽進和提升速度不得大於50cm/min，鑽進到設計標高后應在原位攪拌30～60秒，以保證樁端的成樁質量。攪拌葉片的直徑應不小於500mm，在施工過程中應經常檢查，及時更換攪拌葉片。
此外，還應保證施工機械的平整度和機架的垂直度，攪拌樁的垂直度偏差不得超過1％，樁位偏差不得大於50mm。
4.2打入式土層錨杆施工
鑽機成孔後，用水泥砂漿將一組拉杆(本工程採用鋼管)錨固在伸向地層內部的鑽孔中，並承受拉力的柱狀錨固體就是土層錨杆。它的中心受拉部分是拉杆，拉杆所承受的拉力通過鋼管周邊的砂漿握固力而傳遞到水泥砂漿中，然後再通過錨固段周邊地層的摩檫阻力而傳到錨固區的穩定地層中，其施工技術主要如下：
1）土方開挖邊槽後，應量測標高，並在圍護樁上拉線做號。鑽機就位時應準確，底座應墊平，鑽杆的傾斜角度應用羅盤校核，角度偏差不大於0.5度，高差不超過5cm。
2）土層錨杆孔徑為Φ80，拉杆採用Φ48×3鋼管，豎向間距、水平夾角及錨杆長度詳見剖面大樣。
3）Φ48鋼管同時兼作注漿花管，考慮到場地地質情況注入的水泥漿應儘可能灌入砂層內為止。
4）錨杆注漿採用純水泥漿，水灰比0.5：1，水泥採用P.O 32.5R矽酸鹽水泥，錨杆錨固體強度要求不少於10MP a。
5）錨杆注漿採用一次注漿工藝。按注漿量或注漿壓力作為控制條件，水泥用量為50 kg/m，注漿壓力不小於1.0MPa。
5 水泥攪拌樁-錨杆複合支護施工質量檢測
根據基坑支護要求，必須對整個基坑的水泥攪拌樁和土層錨杆進行質量檢測，以保證水泥攪拌樁的成樁質量和錨杆的承載力滿足設計要求，避免基坑失穩或者對周邊建（構）築物產生不利影響。
根據設計要求，淤泥質土與水泥漿強制攪拌所形成的水泥土無側限抗壓強度應大於1.8MPa，芯樣採取率大於50％；砂層與水泥漿強制攪拌所形成的水泥土無側限抗壓強度應大於5MPa，芯樣採取率大於80％。土層錨杆的承載力設計值為100kN。
5.1水泥攪拌樁取芯試驗
選取27 #、446 #和646# 三根水泥攪拌樁進行鑽芯取樣，檢測結果如下：
27 #鑽芯取樣總鑽深7.4m，為粘土、淤泥和中砂夾淤泥與水泥漿強制攪拌攪拌形成的水泥土。淤泥與水泥攪拌段取芯率達70.0％，其芯樣抗壓強度平均值為3.3MPa，最大值為3.5MPa，最小值為2.8MPa，滿足設計要求。中砂夾淤泥與水泥攪拌取芯率達84.2％，芯樣基本完整，抗壓強度平均值為13.1MPa，最大值為15.2MPa，最小值為11.5MPa，滿足設計要求。
446#樁鑽芯取樣總鑽深7.7 m，為粘土、淤泥和中砂夾淤泥與水泥漿強制攪拌攪拌形成的水泥土。淤泥與水泥攪拌段取芯率達69.2％，其芯樣抗壓強度平均值為3.2MPa，最大值為3.8MPa，最小值為2.9MPa。中砂夾淤泥與水泥攪拌取芯率達84.6％，芯樣呈長圓柱狀，褐灰色，堅硬，攪拌均勻，其抗壓強度平均值為14.1 MPa，最大值為18.8MPa，最小值為11.0MPa，滿足設計要求。
646#樁鑽芯取樣總鑽深7.7m，為粘土、淤泥和中砂夾淤泥與水泥漿強制攪拌攪拌形成的水泥土。淤泥與水泥攪拌段取芯率達61.3％，芯樣抗壓強度平均值為2.8MPa，最大值為3.2 MPa，最小值為2.4MPa。中砂夾淤泥與水泥攪拌取芯率達80.1％。其芯樣抗壓強度平均值為13.8 MPa，最大值為20.5MPa，最小值為9.8MPa。檢測結果表明，水泥攪拌樁的強度滿足設計要求。
5.2土層錨杆抗拔試驗
圖4為土層錨杆抗拔試驗的抗拔力Q與錨端位移s之間的關係圖，選作抗拔試驗的錨杆號為10 #、30 #、60#、91# 和130#。從圖中可以看出，當錨杆試驗抗拔力達到設計值100kN時，最大位移均不超過12mm，變形較小。
5.3施工效果分析
目前，該地下室結構部分已經施工完畢，根據現場監測資料，基坑坡頂最大沉降為8.7mm，深層土體最大位移為16.3mm，基坑整體穩定和變形及周邊建（構）築物的安全均得到較好的保證和控制，未出現失穩或變形等不利情況，水泥攪拌樁和錨杆複合合支護的性能得到充分發揮。
6 結論
綜上所述，該基坑支護採用水泥攪拌樁-錨杆複合支護設計是合理的，取得了預期效果，同時也節省了工程造價，值得進一步推廣應用。但是，這類複合支護結構仍存在以下問題：
1）水泥攪拌樁和土層錨杆支護受場地地質條件的影響較大，對於砂土基坑，水泥土攪拌效果和錨杆的灌漿質量容易得到保證，取芯檢測表明芯樣抗壓強度遠高於設計值。而對於粘性土或淤泥、淤泥土，攪拌樁的質量大大降低，錨杆的承載性能也較差。因此，該類支護結構主要適用於含砂礫土層基坑效果較好。
2）水泥攪拌樁的成樁質量受機械設備和技工人員素質等的影響較大。
3）當場地富含塊石等障礙物時，水泥土攪拌質量較差，樁身垂直度和樁位偏差不易保證，此時應改用高壓旋噴成樁。
參考文獻：
[1] 劉建航，侯學淵主編.基坑工程手冊.北京：中國建築工業出版社，1997。
[2] 建築基坑支護技術規程.JGJ120-99[S].北京，中國建築工業出版社，1999。
[3] 建築地基處理技術規範.JGJ79-2002[S].北京，中國建築工業出版社，2002。