《基坑工程》重力式水泥土墙

第6章重力式水泥土墙6.1概述重力式水泥土墙：是指由水泥土桩相互搭接成格栅或实体的重力式支护结构。功能：即可单独作为一种支护方式；也可作为其他挡土结构的止水帷幕。6.1概述主要构件：水泥土桩鉴于造价问题，在基坑支护结构中，较多地使用搅拌桩，只有在搅拌桩难以施工的地层使用旋喷桩。成桩工艺：搅拌桩

高压旋喷桩6.1概述重力式水泥土墙依靠墙体自重、墙底摩阻力和墙前被动土压力来稳定墙体，以满足墙体的整体稳定、隆起稳定、滑移稳定以及渗流稳定并控制墙体的变形。墙体破坏形式：墙体滑移；墙体倾覆；沿墙体以外土体中某一滑动面的土体整体滑动；墙下地基承载力不足而使墙体下沉并伴随基坑隆起；地下水下渗流破坏6.1概述重力式水泥土墙优点：施工简便，成桩工期短，造价较低，且无振动、无噪音、无泥浆废水污染依靠重力自稳，开挖时一般不需要支撑拉锚墙体防渗好，坑外不需要设降水井，基坑内外可以有水头差，且坑内干燥整洁。6.1概述重力式水泥土墙的缺点：与其它支挡式结构相比，位移控制能力差。支挡高度一般为4-7m，开挖深度有限。墙体需要一定的厚度和嵌固深度，占地面积较大，水泥用量也较大。由于墙体体量较大，施工过程中可能导致周边土体产生隆起或侧移。抗拉、抗弯和抗剪承载力存在不足。水泥土养护期需要28天以上，一般不能立即开挖土方6.2水泥土桩1.概述：水泥土搅拌桩是利用水泥土搅拌机，钻进地基土一定深度后，喷出水泥浆液，将钻孔深度内的地基土与浆液强行拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。一、搅拌桩深层搅拌桩法粉体搅拌法水泥浆水泥粉6.2水泥土桩2.适用性一、搅拌桩水泥土搅拌桩适用于加固正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等。天然含水量小于30%（黄土为25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数Ip大于25的粘土，地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。6.2水泥土桩3.水泥土的物理力学性质一、搅拌桩水泥土的物理性质：重度、含水量、相对密度、渗透系数，与被加固土体的性质、水泥掺入比以及所用水泥浆液有关。重度:当水泥掺入比在8%～20%之间，水泥土重度比原土增加约3%。含水量:随水泥掺合量的增大而降低，一般比原土降低0.5％～7%。渗透系数:随水泥掺入比增大和养护龄期的增长而减小，一般在10-5～10-8cm/s数量级。6.2水泥土桩3.水泥土的物理力学性质一、搅拌桩水泥土的力学性质1）无侧限抗压强度：水泥土的无侧限抗压强度qu在0.3～4.0MPa之间，比原状土提高几十倍乃至几百倍。影响因素有：水泥掺入比、水泥强度、龄期、含水量、有机质含量、外掺剂、养护条件及土性等。2）抗剪与抗拉强度：水泥土的抗剪强度可取无侧限抗压强度的1/6，抗拉强度可取qu的0.15倍。3）变形特性：介于脆性体与弹塑性体之间。6.2水泥土桩4.施工工艺一、搅拌桩单轴：φ500-700双轴：φ700@500三轴：φ650@450、φ850@600、φ1000@7506.2水泥土桩6.2水泥土桩4.施工工艺一、搅拌桩深层单轴搅拌机6.2水泥土桩4.施工工艺一、搅拌桩6.2水泥土桩五轴搅拌桩6.2水泥土桩6.2水泥土桩6.2水泥土桩二、旋喷桩1.概念及成桩工艺：旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基得到加固。6.2水泥土桩二、旋喷桩旋喷桩施工中一般分为两个工作流程，即先钻后喷，再下钻喷射，然后提升搅拌，保证每米桩浆土比例和质量。6.2水泥土桩二、旋喷桩单管（浆液）双管（内浆外气）三重管（气、水、浆）按注浆工艺：单重管法、双重管法、三重管法6.2水泥土桩二、旋喷桩按照喷射流移动轨迹分类：旋喷、定喷和摆喷。6.2水泥土桩二、旋喷桩2.高压喷射注浆桩的特点及适用范围主要特点：适用范围广、施工灵活方便、环保效果好。适用范围：适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。不宜用于处理硬粘性土、含较多块石或大量植物根茎以及地下水流速过大的地基。6.2水泥土桩二、旋喷桩3.旋喷桩桩径单管法一般可达500～800mm，双管法可达1000mm，三管法可达2000mm。6.3重力式水泥土墙设计计算墙体嵌固深度墙身宽度水泥土轴心抗压强度≥0.8MPa设计内容和步骤：初步确定墙宽和嵌固深度稳定性和截面承载力演算平面和竖向布置施工要求绘制施工图6.3重力式水泥土墙设计计算一、墙体嵌固深度和墙身宽度

嵌固深度：对淤泥质土，不宜小于1.2h，对淤泥，不宜

小于1.3h。

挡墙宽度：对淤泥质土，不宜小于0.7h，对淤泥，不宜

小于0.8h。经验确定稳定性演算抗滑移整体滑动抗隆起抗渗流6.3重力式水泥土墙设计计算一、墙体嵌固深度和墙身宽度1.抗滑移稳定性6.3重力式水泥土墙设计计算一、墙体嵌固深度和墙身宽度2.抗倾覆稳定性对于水泥墙坑内脚，总的抗倾覆力矩与总倾覆力矩之比，Eak、Epk中包含水压力6.3重力式水泥土墙设计计算一、墙体嵌固深度和墙身宽度3.整体圆弧滑动稳定性6.3重力式水泥土墙设计计算一、墙体嵌固深度和墙身宽度3.整体圆弧滑动稳定性演算当墙底以下存在软弱下卧层时，稳定性验算的滑动面应包括圆弧与软弱土层面组成的复合滑动面。6.3重力式水泥土墙设计计算一、墙体嵌固深度和墙身宽度4.抗隆起稳定性演算5.抗渗流稳定性演算同支挡式结构根据土体整体稳定性安全系数或基坑抗隆起条件确定水泥土墙嵌固深度。已有资料分析表明，根据整体稳定求得的嵌固深度能够满足抗隆起条件。根据抗倾覆条件确定水泥土墙的宽度。此宽度一般情况下也能满足抗滑移稳定条件。特殊条件下（如各土层性质变化较大）进一步验算抗隆起和抗滑移安全条件。6.3重力式水泥土墙设计计算二、截面承载力验算墙体正截面抗拉：墙体正截面抗压：墙体正截面抗剪：验算截面位置：基坑面以下被动和主动土压力强度相等处；基坑底面处以及水泥土墙的截面突变处。6.3重力式水泥土墙设计计算三、平面和竖向布置1.平面布置

水泥土墙平面布置可采用壁状体。若壁状的挡墙宽度不够时，可加大宽度，做成格栅状支护结构，即在支护结构宽度内，不需整个土体都进行搅拌加固，可按一定间距将土体加固成相互平行的纵向壁，再沿纵向按一定间距加固肋体，用肋体将纵向壁连接起来。壁状格栅状6.3重力式水泥土墙设计计算三、平面和竖向布置1.平面布置格栅的面积置换率：水泥土面积与水泥土墙面积的比值。淤泥不宜小于0.8，淤泥质土不宜小于0.7，一般粘性土及砂土不宜小于0.6；格栅内侧长宽比不宜大于2。每个格栅内的土体面积应符合下式要求：6.3重力式水泥土墙设计计算三、平面和竖向布置2.竖向布置水泥土挡墙支护结构断面形式6.3重力式水泥土墙设计计算四、构造与施工要求1.桩体搭接2.水泥浆液及注浆3.水泥掺入比4.外掺剂5.无侧限抗压强度6.其它构造措施水泥土桩与桩之间的搭接宽度不宜小于150mm；当搅拌桩较长时，应考虑施工时垂直度偏差问题，增加设计搭接宽度。常规设计中搭接宽度200mm。6.3重力式水泥土墙设计计算四、构造与施工要求6.4SMW工法型钢水泥土墙：即在水泥土桩内插入H型钢等（多数为H型钢，亦有插入拉森钢板桩、钢管等），将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。一、概述6.4SMW工法型钢水泥土墙：具有重力式水泥土墙的优点，又同时具有良好的结构稳定性（抗压、抗拉、抗弯、抗剪）。挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕，可以配合多道支撑应用于较深的基坑。此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙，在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H型钢等材料，则成本大大低于地下连续墙。考虑成桩质量，目前型钢水泥土搅拌墙的搅拌桩多采用三轴水泥土搅拌桩。6.4SMW工法二、型钢水泥土墙设计型钢：受力构件水泥土搅拌桩：止水帷幕1.型钢截面尺寸水泥土桩H型钢Ф650@450H500×300或H500×200Ф850@600H700×300Ф1000@750H800×300或H850×300抗弯强度：抗剪强度：6.4SMW