《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?qū)嶓w的重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)。功能：即可單獨作為一種支護(hù)方式；也可作為其他擋土結(jié)構(gòu)的止水帷幕。6.1概述主要構(gòu)件：水泥土樁鑒于造價問題，在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)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(dǎo)致周邊土體產(chǎn)生隆起或側(cè)移?？估?、抗彎和抗剪承載力存在不足。水泥土養(yǎng)護(hù)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(jī)，鉆進(jìn)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(qiáng)行拌合，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。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(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)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(jī)質(zhì)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(xué)性質(zhì)一、攪拌樁水泥土的物理性質(zhì)：重度、含水量、相對密度、滲透系數(shù)，與被加固土體的性質(zhì)、水泥摻入比以及所用水泥漿液有關(guān)。重度:當(dāng)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(hù)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(xué)性質(zhì)一、攪拌樁水泥土的力學(xué)性質(zhì)1）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)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(qiáng)度、齡期、含水量、有機(jī)質(zhì)含量、外摻劑、養(yǎng)護(hù)條件及土性等。2）抗剪與抗拉強(qiáng)度：水泥土的抗剪強(qiáng)度可取無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的1/6，抗拉強(qiáng)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(jī)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(jī)將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設(shè)計高程，將預(yù)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(zhuǎn)邊提升，使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌希谕林行纬梢欢ㄖ睆降闹鶢罟探Y(jié)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(zhì)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(zhì)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(dá)500～800mm，雙管法可達(dá)1000mm，三管法可達(dá)2000mm。6.3重力式水泥土墻設(shè)計計算墻體嵌固深度墻身寬度水泥土軸心抗壓強(qiáng)度≥0.8MPa設(shè)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(shè)計計算一、墻體嵌固深度和墻身寬度

嵌固深度：對淤泥質(zhì)土，不宜小于1.2h，對淤泥，不宜

小于1.3h。

擋墻寬度：對淤泥質(zhì)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)墻底以下存在軟弱下臥層時，穩(wěn)定性驗算的滑動面應(yīng)包括圓弧與軟弱土層面組成的復(fù)合滑動面。6.3重力式水泥土墻設(shè)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(jié)構(gòu)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(zhì)變化較大）進(jìn)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(shè)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(qiáng)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(shè)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(hù)結(jié)構(gòu)，即在支護(hù)結(jié)構(gòu)寬度內(nèi)，不需整個土體都進(jìn)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(shè)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(zhì)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(cè)長寬比不宜大于2。每個格柵內(nèi)的土體面積應(yīng)符合下式要求：6.3重力式水泥土墻設(shè)計計算三、平面和豎向布置2.豎向布置水泥土擋墻支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面形式6.3重力式水泥土墻設(shè)計計算四、構(gòu)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(cè)限抗壓強(qiáng)度6.其它構(gòu)造措施水泥土樁與樁之間的搭接寬度不宜小于150mm；當(dāng)攪拌樁較長時，應(yīng)考慮施工時垂直度偏差問題，增加設(shè)計搭接寬度。常規(guī)設(shè)計中搭接寬度200mm。6.3重力式水泥土墻設(shè)計計算四、構(gòu)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(jié)合起來，使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性（抗壓、抗拉、抗彎、抗剪）。擋水防滲性能好，不必另設(shè)擋水帷幕，可以配合多道支撐應(yīng)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(hù)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。考慮成樁質(zhì)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(shè)計型鋼：受力構(gòu)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(qiáng)度：抗剪強(qiáng)度：6.4SMW