水泥土墙工程

深基坑工工程第三章水泥土墙墙工程一、概述述水泥土墙墙：利用水泥泥材料为为固化剂剂，采用用特殊的的拌合机机械（深深层搅拌拌机或高高压喷射射）在地地基土中中就地将将原状土土和固化化剂强制制拌合，，经过一一系列的的物理化化学反应应，形成成具有一一定强度度、整体体性和水水稳定性性的加固固土圆柱柱体（水水泥土桩桩），由由这些水水泥土桩桩两两相相互搭接接而形成成的连续续壁状的的加固体体。水泥土桩桩深层搅拌拌桩高压喷射射旋喷桩桩水泥土土二、水泥泥土搅拌拌桩与高高压喷射射注浆桩桩（一）水水泥土搅搅拌桩1.施工设备备：深层搅拌拌机（湿湿法和干干法）2.水泥土的的物理力力学特性性3.加固机理理及影响响因素4.水泥土搅搅拌桩的的特点深层搅搅拌拌机深层单轴轴搅拌机机搅拌叶片片水泥土的的工程特特性（1）水泥土土的物理理性质1）重度当水泥掺掺入比在在8%～20%之间，水水泥土重重度比原原土增加加约3%～6%。2）含水量量随水泥掺掺合量的的增大而而降低，，一般比比原土降降低15％～18%。3）抗渗渗性渗透系数数k一般在10-8～10-9cm/s。（2）水泥土土的力学学性质1）无侧限限抗压强强度水泥土的的无侧限限抗压强强度qu在0.3～4.0MPa之间，比比原状土土提高几几十倍乃乃至几百百倍。2）抗拉强强度水泥土抗抗拉强度度与抗压压强度有有一定关关系，一一般情况况下，抗抗拉强度度在（0.15～0.25）qu之间。3）抗剪强强度当水泥土土qu=0.5～4MPa时，其粘粘聚力c在100～1000kPa之间，其其摩擦角角在20～30之间。4）变形特特性当qu=0.5～4.0MPa时，其50d后的变形形模量相相当于（120～150）qu。加固机理理（1）水泥的的水解水水化反应应（2）土颗粒粒与水泥泥水化物物的作用用1）离子交交换和团团粒化作作用2）硬凝反反应（3）碳酸化化作用（1）基本不不存在挤挤土效应应，对周周围地基基扰动小小；（2）可根根据不不同土土质和和工程程设计计要求求，合合理选选择固固化剂剂及配配方，，应用用较为为灵活活；（3）施工工无振振动，，无噪噪音，，污染染小，，可在在市区区和建建筑物物密集集地带带施工工；（4）土体体加固固后，，重度度基本本不变变，软软弱下下卧层层不致致产生生较大大附加加沉降降；；（5）结构构型式式灵活活多样样，可可根据据工程程需要要，选选用柱柱状、、壁状状、格格栅状状或块块状。。（6）隔水水防渗渗性能能良好好，基基坑内内外可可以有有水位位差。。水泥土土搅拌拌桩的的特点点（二））高压压喷射射注浆浆法1.高压喷喷射注注浆桩桩的分分类（1）按照照喷射射流移移动轨轨迹分分类：：旋喷、、定喷喷和摆摆喷。。单管（浆液液）双管（内浆浆外气气）三重管管（气、水水、浆浆）（2）按注注浆管管类型型分类类：单管法法、双双管法法、三三管法法和多多重管管法。。bcada.柱状b.壁状c.格栅状状d.块状（3）按照照加固固体形形状分分类：：柱状、、壁状状、格格栅状状和块块状。。2.高压喷喷射注注浆桩桩的特特点及及适用用范围围主要特特点：：适用范范围广广、施施工灵灵活方方便、、环保保效果果好。。适用范范围：：适用于于处理理淤泥泥、淤淤泥质质土、、流塑塑、软软塑或或可塑塑粘性性土、、粉土土、砂砂土、、黄土土、素素填土土和碎碎石土土等地地基。。不宜用用于处处理硬硬粘性性土、、含较较多块块石或或大量量植物物根茎茎以及及地下下水流流速过过大的的地基基。三、水水泥土土墙的的设计计（一））一般般规定定适用条条件：：水泥土土挡墙墙适用用于开开挖深深度不不大于于7m的淤泥泥和淤淤泥质质土基基坑。。水泥掺掺入量量：水泥土土挡墙墙所用用的深深层搅搅拌桩桩水泥泥掺入入量宜宜为被被加固固土重重量的的15%~18%。按50cm直径计计算，，每米米长度度桩约约为0.2立方米米，淤淤泥重重度约约1.5t/m3，每米长长度桩桩土重重约300kg，每米米桩长长水泥泥用量量45~54kg。（同同样直直径，，旋喷喷桩每每米桩桩长水水泥用用量130kg）（二））水泥泥土墙墙的布布置1.平面布布置水泥土土墙平平面布布置可可采用用壁状体体。若壁壁状的的挡墙墙宽度度不够够时，，可加加大宽宽度，，做成成格栅状状支护结结构，，即在在支护护结构构宽度度内，，不需需整个个土体体都进进行搅搅拌加加固，，可按按一定定间距距将土土体加加固成成相互互平行行的纵纵向壁壁，再再沿纵纵向按按一定定间距距加固固肋体体，用用肋体体将纵纵向壁壁连接接起来来。壁状格栅状状（格栅栅状可可改进进成全全处理理，三三角形形布置置）（（置换换率0.907）水泥土土墙应应尽可可能避避免向向内的的折角角而采采用向向外拱拱的折折线形形，以以利减减小支支护结结构位位移，，避免免由于于两个个方向向的位位移而而使水水泥土土墙内内折角角处出出现裂裂缝。。支护结结构沿沿地下下结构构底板板外围围布置置，且且与底底板应应保持持一定定净距距，以以便于于底板板、墙墙板侧侧模的的支撑撑与拆拆除，，并保保证地地下结结构外外墙板板防水水层施施工作作业空空间。。（1）桩的的搭接接：水泥土土桩与与桩之之间的的搭接接宽度度不宜宜小于于150mm；当搅搅拌桩桩较长长时，，应考考虑施施工时时垂直直度偏偏差问问题，，增加加设计计搭接接宽度度。常常规设设计中中搭接接宽度度200mm。（2）水泥泥土墙墙采用用格栅栅布置置时，，格栅栅的面面积置换率率对于淤淤泥不不宜小小于0.8，淤泥泥质土土不宜宜小于于0.7，一般般粘性性土及及砂土土不宜宜小于于0.6；格栅栅内侧侧长宽宽比不不宜大大于2。2.构造要要求面积置换率=例：桩径0.6m，搭接接0.15m,上、下下每边边减去去0.015/2在2.25m长度内内，用用24根0.6m桩径的的桩，，面积积6.78平米。。6.78/2.25/0.9=3.35m每个格格栅内内的土土体面面积应应符合合下式式要求求：A──格栅内内土体体的截截面面面积；；δ──计算系系数；；对粘粘性土土，取取δ＝0.5；对砂砂土、、粉土土，取取δ＝0.7；c──格栅内内土的的粘聚聚力；；u──计算周周长；；γm──格栅内内土的的天然然重度度；对成层层土，，取水水泥土土墙深度范范围内内各层层土按按厚度加权权的平平均天天然重重度。。桩径0.6m，搭接接0.15m，桩距距0.45m，4×0.45-0.6/4××2=1.5m5×0.45-0.6/4××2=1.95mu=1.5×2+1.95××2=6.90c取6kPa，6*6.9/15=2.76m21.5*1.95=2.925m2再乘以以系数数d,肯定不不满足足要求求3.剖面形形式水泥土土挡墙墙支护护结构构断面面形式式4.嵌固深深度和和宽度度嵌固深深度：：对淤泥泥质土土，不不宜小小于1.2h，对淤淤泥，，不宜宜小于1.3h。挡墙宽宽度：：对淤泥泥质土土，不不宜小小于0.7h，对淤淤泥，，不宜宜小于0.8h。重力式式水泥泥土墙墙采用用格栅栅状布布置时时，由由于加固土土的重重度与与天然然土的的重度度接近近，按按桩体体与它它所包包围的的土体体共同同作用用考虑虑，通通常取取格栅栅状外外包线线宽度度作为为挡墙墙宽度度。5.水泥土土墙体体强度度水泥土土墙体体28d无侧限限抗压压强度度不宜宜小于于0.8MPa。当需需要增增强墙墙身的的抗拉拉性能能时，，可在在水泥泥土桩桩内插插入杆杆筋。。杆筋筋可采采用钢钢筋、、钢管管或毛毛竹。。杆筋筋的插插入深深度宜宜大于于基坑坑深度度。杆杆筋应应锚入入面板板内。。6.水泥土土墙顶顶面宜宜设置置混凝凝土连连接面面板，，面板板厚度度不宜宜小于于150mm,混凝土土强度度等级级不宜宜低于于C15。（三））水泥泥土墙墙设计计计算算1.破坏形形式及及设计计方法法（1）墙体体强度度破坏坏墙身材材料应应力超超过抗抗拉、、抗压压或抗抗剪强强度而而使墙墙体断断裂。。截面选选择：：基坑面面以下下主动动、被被动土土压力力强度度相等等处（（剪力力最大大）基坑底底面处处（弯弯矩最最大））水泥土土墙的的截面面突变变处（（截面面面积积减小小）方法：：正截面面应力力验算算。（2）稳定定性破破坏a）倾覆覆破坏坏；b）整体体破坏坏；c）基坑坑隆起起破坏坏墙整体体倾覆覆墙整体体滑移移土体整整体滑滑动墙下地地基承承载力力不足足而使使墙体体下沉沉并伴伴随基基坑隆隆起地下水水渗流流造成成的土土体渗渗透破破坏水泥土土墙事事故2.水泥土土墙的的设计计计算算（1）水泥泥土墙墙的设设计步步骤a)根据土土体整整体稳稳定性性安全全系数数或基基坑抗抗隆起起条件件确定定水泥泥土墙墙嵌固固深度度。已已有资资料分分析表表明，，根据据整体体稳定定求得得的嵌嵌固深深度能能够满满足抗抗隆起起条件件。b)根据抗抗倾覆覆条件件确定定水泥泥土墙墙的宽宽度。。此宽宽度一一般情情况下下也能能满足足抗滑滑移稳稳定条条件。。C)特殊条条件下下（如如各土土层性性质变变化较较大））进一一步验验算抗抗隆起起和抗抗滑移移安全全条件件。d)验算水水泥土土墙强强度。。e)计算墙墙顶位位移。。（2）计算算公式式a)抗滑移移稳定定性b)抗倾覆覆稳定定性对于水水泥墙墙坑内内脚，，总的的抗倾倾覆力力矩与与总倾倾覆力力矩之之比，，Eak、Epk中包含含水压压力c)土体整整体稳稳定性性费伦纽纽斯条条分法法粘性土土坡的的条分分法滑面为为曲面面，近近似为为圆弧弧面1.瑞典条条分法法（费费伦纽纽斯条条分法法）不考虑虑单一一土条条力的的不平平衡各土条条安全全系数数相同同（抗抗剪强强度发发挥作作用相相同））根据总总滑动动力矩矩与总总抗滑滑力矩矩平衡衡考虑滑滑动力力矩与与抗滑滑力矩矩平衡衡，条条间作作用力力对圆圆心力力矩作作为内内力抵抵消Wi—条块重重量,包括上上覆荷荷载ai-i条块滑面倾倾角li-i条块滑面长长度选取不不同圆圆心与与半径径，安安全系系数最最小的的滑面面为最最危险险滑面面，该该安全全系数数代表表土坡坡稳定定性c)土体整整体稳稳定性性费伦纽纽斯条条分法法由于水水泥土土强度度比淤淤泥土土大得得多，，最危危险滑滑面（（安全全系数数最小小）绕绕墙脚脚，水水泥土土墙嵌嵌入深深度小小，安安全系系数小小，会会不满满足安安全要要求。。以安安全系系数大大于等等于1.3来确定定水泥泥土墙墙嵌入入深度度。经验值值：桩长：：挡墙宽宽度：：

d)墙体正正截面面应力力验算算拉应力力压应力力剪应力力矩形截截面，，弯矩矩作用用下，，抵抗抗矩：：验算拉拉应力力时减减去自自重应应力验算压压应力力时加加上自自重应应力乘乘以重重要性性系数数与安安全系系数抗拉强强度取取开挖挖时抗抗压强强度的的15%抗剪强度取取抗压强度度的1/6。m—墙体材料的的抗剪断系系数，0.4~0.5BLM水平位移可可采用经验验公式法、、弹性地基基“m”法和非线性性有限元法法进行计算算。e)水泥土墙的的水平位移移计算当插入深度度hd＝(0.8～1.2)h（h为基坑开挖挖深度），，墙宽b＝(0.6～1.0)h时，可采用用下列经验验公式进行行估算：式中δ——墙顶水平位位移计算值值；Lmax——基坑最大边边长；ξ——施工质量系系数，取0.8～1.5，质量越好好，取值越越小；η——量纲换算系系数，δ单位用mm时，η=1，δ单位用cm时，η=10。上海《基坑工程技技术规范》建议方法水泥土墙计计算图式1）假定

根据土质情况和基坑开挖深度，先按经验设定桩长和墙的宽度：桩长：挡墙宽度：2）