《基坑工程》重力式水泥土墻

第6章重力式水泥土墻6.1概述重力式水泥土墻：是指由水泥土樁相互搭接成格柵或實體的重力式支護結構。功能：即可單獨作為一種支護方式；也可作為其他擋土結構的止水帷幕。6.1概述主要構件：水泥土樁鑒于造價問題，在基坑支護結構中，較多地使用攪拌樁，只有在攪拌樁難以施工的地層使用旋噴樁。成樁工藝：攪拌樁

高壓旋噴樁6.1概述重力式水泥土墻依靠墻體自重、墻底摩阻力和墻前被動土壓力來穩(wěn)定墻體，以滿足墻體的整體穩(wěn)定、隆起穩(wěn)定、滑移穩(wěn)定以及滲流穩(wěn)定并控制墻體的變形。墻體破壞形式：墻體滑移；墻體傾覆；沿墻體以外土體中某一滑動面的土體整體滑動；墻下地基承載力不足而使墻體下沉并伴隨基坑隆起；地下水下滲流破壞6.1概述重力式水泥土墻優(yōu)點：施工簡便，成樁工期短，造價較低，且無振動、無噪音、無泥漿廢水污染依靠重力自穩(wěn)，開挖時一般不需要支撐拉錨墻體防滲好，坑外不需要設降水井，基坑內(nèi)外可以有水頭差，且坑內(nèi)干燥整潔。6.1概述重力式水泥土墻的缺點：與其它支擋式結構相比，位移控制能力差。支擋高度一般為4-7m，開挖深度有限。墻體需要一定的厚度和嵌固深度，占地面積較大，水泥用量也較大。由于墻體體量較大，施工過程中可能導致周邊土體產(chǎn)生隆起或側移。抗拉、抗彎和抗剪承載力存在不足。水泥土養(yǎng)護期需要28天以上，一般不能立即開挖土方6.2水泥土樁1.概述：水泥土攪拌樁是利用水泥土攪拌機，鉆進地基土一定深度后，噴出水泥漿液，將鉆孔深度內(nèi)的地基土與漿液強行拌合，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體。一、攪拌樁深層攪拌樁法粉體攪拌法水泥漿水泥粉6.2水泥土樁2.適用性一、攪拌樁水泥土攪拌樁適用于加固正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等。天然含水量小于30%（黃土為25%）、大于70%或地下水的pH值小于4時不宜采用干法。用于處理泥炭土、有機質土、塑性指數(shù)Ip大于25的粘土，地下水具有腐蝕性時以及無工程經(jīng)驗的地區(qū)，必須通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。6.2水泥土樁3.水泥土的物理力學性質一、攪拌樁水泥土的物理性質：重度、含水量、相對密度、滲透系數(shù)，與被加固土體的性質、水泥摻入比以及所用水泥漿液有關。重度:當水泥摻入比在8%～20%之間，水泥土重度比原土增加約3%。含水量:隨水泥摻合量的增大而降低，一般比原土降低0.5％～7%。滲透系數(shù):隨水泥摻入比增大和養(yǎng)護齡期的增長而減小，一般在10-5～10-8cm/s數(shù)量級。6.2水泥土樁3.水泥土的物理力學性質一、攪拌樁水泥土的力學性質1）無側限抗壓強度：水泥土的無側限抗壓強度qu在0.3～4.0MPa之間，比原狀土提高幾十倍乃至幾百倍。影響因素有：水泥摻入比、水泥強度、齡期、含水量、有機質含量、外摻劑、養(yǎng)護條件及土性等。2）抗剪與抗拉強度：水泥土的抗剪強度可取無側限抗壓強度的1/6，抗拉強度可取qu的0.15倍。3）變形特性：介于脆性體與彈塑性體之間。6.2水泥土樁4.施工工藝一、攪拌樁單軸：φ500-700雙軸：φ700@500三軸：φ650@450、φ850@600、φ1000@7506.2水泥土樁6.2水泥土樁4.施工工藝一、攪拌樁深層單軸攪拌機6.2水泥土樁4.施工工藝一、攪拌樁6.2水泥土樁五軸攪拌樁6.2水泥土樁6.2水泥土樁6.2水泥土樁二、旋噴樁1.概念及成樁工藝：旋噴樁是利用鉆機將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設計高程，將預先配制好的漿液通過高壓發(fā)生裝置使液流獲得巨大能量后，從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能量高度集中的液流，直接破壞土體，噴射過程中，鉆桿邊旋轉邊提升，使?jié){液與土體充分攪拌混合，在土中形成一定直徑的柱狀固結體，從而使地基得到加固。6.2水泥土樁二、旋噴樁旋噴樁施工中一般分為兩個工作流程，即先鉆后噴，再下鉆噴射，然后提升攪拌，保證每米樁漿土比例和質量。6.2水泥土樁二、旋噴樁單管（漿液）雙管（內(nèi)漿外氣）三重管（氣、水、漿）按注漿工藝：單重管法、雙重管法、三重管法6.2水泥土樁二、旋噴樁按照噴射流移動軌跡分類：旋噴、定噴和擺噴。6.2水泥土樁二、旋噴樁2.高壓噴射注漿樁的特點及適用范圍主要特點：適用范圍廣、施工靈活方便、環(huán)保效果好。適用范圍：適用于處理淤泥、淤泥質土、流塑、軟塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。不宜用于處理硬粘性土、含較多塊石或大量植物根莖以及地下水流速過大的地基。6.2水泥土樁二、旋噴樁3.旋噴樁樁徑單管法一般可達500～800mm，雙管法可達1000mm，三管法可達2000mm。6.3重力式水泥土墻設計計算墻體嵌固深度墻身寬度水泥土軸心抗壓強度≥0.8MPa設計內(nèi)容和步驟：初步確定墻寬和嵌固深度穩(wěn)定性和截面承載力演算平面和豎向布置施工要求繪制施工圖6.3重力式水泥土墻設計計算一、墻體嵌固深度和墻身寬度

嵌固深度：對淤泥質土，不宜小于1.2h，對淤泥，不宜

小于1.3h。

擋墻寬度：對淤泥質土，不宜小于0.7h，對淤泥，不宜

小于0.8h。經(jīng)驗確定穩(wěn)定性演算抗滑移整體滑動抗隆起抗?jié)B流6.3重力式水泥土墻設計計算一、墻體嵌固深度和墻身寬度1.抗滑移穩(wěn)定性6.3重力式水泥土墻設計計算一、墻體嵌固深度和墻身寬度2.抗傾覆穩(wěn)定性對于水泥墻坑內(nèi)腳，總的抗傾覆力矩與總傾覆力矩之比，Eak、Epk中包含水壓力6.3重力式水泥土墻設計計算一、墻體嵌固深度和墻身寬度3.整體圓弧滑動穩(wěn)定性6.3重力式水泥土墻設計計算一、墻體嵌固深度和墻身寬度3.整體圓弧滑動穩(wěn)定性演算當墻底以下存在軟弱下臥層時，穩(wěn)定性驗算的滑動面應包括圓弧與軟弱土層面組成的復合滑動面。6.3重力式水泥土墻設計計算一、墻體嵌固深度和墻身寬度4.抗隆起穩(wěn)定性演算5.抗?jié)B流穩(wěn)定性演算同支擋式結構根據(jù)土體整體穩(wěn)定性安全系數(shù)或基坑抗隆起條件確定水泥土墻嵌固深度。已有資料分析表明，根據(jù)整體穩(wěn)定求得的嵌固深度能夠滿足抗隆起條件。根據(jù)抗傾覆條件確定水泥土墻的寬度。此寬度一般情況下也能滿足抗滑移穩(wěn)定條件。特殊條件下（如各土層性質變化較大）進一步驗算抗隆起和抗滑移安全條件。6.3重力式水泥土墻設計計算二、截面承載力驗算墻體正截面抗拉：墻體正截面抗壓：墻體正截面抗剪：驗算截面位置：基坑面以下被動和主動土壓力強度相等處；基坑底面處以及水泥土墻的截面突變處。6.3重力式水泥土墻設計計算三、平面和豎向布置1.平面布置

水泥土墻平面布置可采用壁狀體。若壁狀的擋墻寬度不夠時，可加大寬度，做成格柵狀支護結構，即在支護結構寬度內(nèi)，不需整個土體都進行攪拌加固，可按一定間距將土體加固成相互平行的縱向壁，再沿縱向按一定間距加固肋體，用肋體將縱向壁連接起來。壁狀格柵狀6.3重力式水泥土墻設計計算三、平面和豎向布置1.平面布置格柵的面積置換率：水泥土面積與水泥土墻面積的比值。淤泥不宜小于0.8，淤泥質土不宜小于0.7，一般粘性土及砂土不宜小于0.6；格柵內(nèi)側長寬比不宜大于2。每個格柵內(nèi)的土體面積應符合下式要求：6.3重力式水泥土墻設計計算三、平面和豎向布置2.豎向布置水泥土擋墻支護結構斷面形式6.3重力式水泥土墻設計計算四、構造與施工要求1.樁體搭接2.水泥漿液及注漿3.水泥摻入比4.外摻劑5.無側限抗壓強度6.其它構造措施水泥土樁與樁之間的搭接寬度不宜小于150mm；當攪拌樁較長時，應考慮施工時垂直度偏差問題，增加設計搭接寬度。常規(guī)設計中搭接寬度200mm。6.3重力式水泥土墻設計計算四、構造與施工要求6.4SMW工法型鋼水泥土墻：即在水泥土樁內(nèi)插入H型鋼等（多數(shù)為H型鋼，亦有插入拉森鋼板樁、鋼管等），將承受荷載與防滲擋水結合起來，使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護結構的圍護墻。一、概述6.4SMW工法型鋼水泥土墻：具有重力式水泥土墻的優(yōu)點，又同時具有良好的結構穩(wěn)定性（抗壓、抗拉、抗彎、抗剪）。擋水防滲性能好，不必另設擋水帷幕，可以配合多道支撐應用于較深的基坑。此工法在一定條件下可代替作為地下圍護的地下連續(xù)墻，在費用上如果能夠采取一定施工措施成功回收H型鋼等材料，則成本大大低于地下連續(xù)墻?？紤]成樁質量，目前型鋼水泥土攪拌墻的攪拌樁多采用三軸水泥土攪拌樁。6.4SMW工法二、型鋼水泥土墻設計型鋼：受力構件水泥土攪拌樁：止水帷幕1.型鋼截面尺寸水泥土樁H型鋼Ф650@450H500×300或H500×200Ф850@600H700×300Ф1000@750H800×300或H850×300抗彎強度：抗剪強度：6.4SMW