2.2.4水泥土挡墙.ppt.ppt

224水泥土挡墙施工,水泥土挡墙是由水泥土搅拌桩两两相互搭接而形成的连续墙状的加固块体，并以其自重来平衡土压力，形成重力式的挡土结构。 水泥土搅拌桩的布置可采用密排布置，也可采用格栅式布置，一般以后者居多。,水泥土搅拌桩支护应用,上海新世纪商厦8m深基坑采用水泥土搅拌桩支护技术 桩长19m，坝宽8.7m，插10m毛竹,水泥土墙,水泥土墙支护结构事故,水泥土挡墙坍塌事故,224水泥土挡墙施工,1水泥土的加固机理 水泥土中水泥和土混合以后，发生了一系列的化学反应而逐步硬化。主要的反应有水泥的水解和水化反应、粘土颗粒与水泥水化物的作用、碳酸化作用。水泥的水解和水化反应是水泥颗粒表面的硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等与土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙等化合物。当水泥的水化物生成以后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙。,224水泥土挡墙施工,1水泥土的加固机理 (2)影响水泥土质量的因素 影响水泥土质量的因素有水泥掺入比、龄期、土质、土的化学成分、粉煤灰、外掺剂等。 水泥掺入比的影响。 水泥掺入比aw是指水泥重量与被加固的软土重量之比，即 水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大，低于7的水泥掺量对土体的固化作用小，强度离散大，故一般掺量不低于7，常选用1216。 在水泥土墙设计前，一般应针对现场土层性质，通过试验提供各种配合比下的水泥土强度等性能参数，以便设计时选用合理的配合比。在有工程经验且地质条件较为简单的情况下，也可以参考类似工程的经验。,224水泥土挡墙施工,1水泥土的加固机理 龄期的影响。 水泥土中水泥的反应速度较慢，强度增长时间较长，28天以后，强度仍然有明显的增长。当龄期超过三个月以后，水泥土的强度增长才减缓，因此，在建筑地基处理技术规范JGJ799l中用三个月龄期的强度作为水泥土的标准强度，但是基坑支护结构中，往往由于工期关系，水泥土养护不可能达到90天，故仍用28天强度，因此在设计中应考虑该因素。 土类的影响。 不同的土类对水泥土的强度有很大的影响。在同样的水泥掺人比和龄期下，砂质粉土加固后的强度明显高于淤泥质粘土。,224水泥土挡墙施工,1水泥土的加固机理 土的化学成分的影响。 水泥土的加固效果和土体化学成分有关。一般认为，土中含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；含有伊里石、氯化物的粘土以及有机质含量高、pH值较低的粘土的加固效果较差。 粉煤灰对强度的影响。 在水泥土加固时，在掺人比不变的条件下，用同量的粉煤灰代替水泥，水泥土的强度比不掺时提高10。因此，在水泥土加固时掺人粉煤灰，不仅可以利用工业废料，还可稍稍提高水泥土的强度。 外加剂的影响。 不同的外加剂对水泥土强度有不同的影响，可以根据工程需要选用早强、缓凝及减水等性能的外加剂。常用的外加剂有木质磺酸钙、石膏、碳酸钠等。,224水泥土挡墙施工,1水泥土的加固机理 (3)水泥土挡墙的适用范围 水泥土重力式挡土墙，具有挡土、止水的双重作用，同时，基坑内土方开挖机械作业条件好。所以此挡墙适宜应用于各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等软土地基，基坑开挖深度不宜大于6 m，但不适用于厚度较大的可塑及硬塑以上的软土、中密以上的砂土。此外，加固区地下如有大量条石、碎砖、混凝土块、木桩等障碍时，一般也不适用，如遇古井、洞穴之类地下物，则应先处理后再进行加固。 水泥土墙被动土压力的发挥依赖于土体变形，在基坑开挖深度较大，场地狭小，周边环境保护要求高时，选用应慎重。,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 在水泥土挡墙的设计过程中，应根据基坑的开挖深度、土的物理力学性质、周边环境条件、工期、造价、施工条件等进行设计。水泥土是一种具有一定刚性的脆性材料，其抗拉强度比抗压强度小很多，在工程应用中，应充分利用其抗压强度，避免使用其抗拉强度。所以在工程应用中，将水泥土挡墙设计成利用结构自重的抗压但不抗拉的重力式挡土墙。 (1)支护方案选择 支护结构的方案选择主要根据基坑开挖深度，其次是土质、土的物理力学性质及周匿 条件，还有工期、费用、施工条件等。 一般情况下，对于各种成因的饱和软粘土，开挖深度在46 m的基坑，采用水泥土墙是较为经济合理而且又安全可靠。,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 (2)水泥土墙的布置 平面布置。 水泥土墙的平面布置主要是确定支护结构的平面形状、格栅形式及局部构造等。布置时应按下述原则。 A支护结构沿地下结构底板外围布置，支护结构与地下结构底板应保持一定净距，以便于底板、墙板侧模的支设与拆除，并保证地下结构外墙防水层施工作业的空间。 当地下结构外墙设计有外防水层时，支护结构离地下结构外墙的净距不宜小于800mm，当地下结构设计无外防水层时，该净距可适当减小，但不宜小于500 mm。 B水泥土墙应尽可能避免向内折角，而采用向外拱的折线形，以利于减小支护结构位移，避免由于两个方向位移而使水泥土墙内折角处出现裂缝。,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 (2)水泥土墙的布置 平面布置。 C水泥土搅拌桩的布置可采用密排布置，也可采用格栅式布置，一般以后者居多。水泥土墙采用格栅布置时，水泥土的置换率对于淤泥不宜小于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；格栅长宽比不宜大于2。桩体的布置如下。 a搭接长度Ld。 搅拌桩桩径do=700 mm时， Ld一般取200 mm；do=600 mm时， Ld一般取150mm；do=500 mm时， Ld一般取100150 mm。,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 (2)水泥土墙的布置 水泥土桩与桩之间的搭接长度应根据挡土及止水要求确定，考虑抗渗作用时，桩的有效搭接长度不宜小于150 mm。当不考虑止水作用时，搭接长度不宜小于100 mm；在土质较差时桩的搭接长度不宜小于200 mm。 b支护挡墙的组合宽度b。 水泥土搅拌桩搭接组合成的挡土墙宽度根据桩径do及搭接长度Ld，形成一定的模数，其宽度b可按式（2-17）计算： b= do+(n-1)(do-Ld) （2-17） 式中：b水泥土搅拌桩组合宽度(m)； do 搅拌桩桩径(m)； Ld搅拌桩之间的搭接长度(m)； n搅拌桩搭接布置的单排数。,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 (2)水泥土墙的布置 c沿水泥土墙纵向的格栅间距离Lg。 当格栅为单排桩时，Lg取15002500 mm； 当格栅为双排桩时，Lg取20003000 mm； 当格栅为多排桩时，Lg也可相应放大。 格栅间距应与搅拌桩纵向桩距相协调，一般为桩距的36倍。图2-45所示为典型的水泥土桩格栅布置。 当采用双钻头搅拌机施工时，桩的布置应尽可能与钻头方向一致，以便于施工。 水泥土墙宜优先选用大直径、双钻头搅拌桩，以减少搭接接缝，加强支护结构的整体性，同时，也可提高生产效率。国外有4钻头、6钻头甚至更多钻头的搅拌桩机，其效果更佳。,水泥土挡土墙,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 剖面设计。 水泥土墙的设计主要是确定挡土墙的宽度b、桩长 h 及插入深度 hd 。，根据基坑开挖深度，可按下式初步确定挡土墙宽度及插人深度： b= (0.50.8)h （2-18） hd= (0.81.2)h （2-19） 式中：b水泥土墙的宽度(m)； hd水泥土墙插入基坑底以下的深度(m)； h基坑开挖深度(m)。 当土质较好、基坑较浅时b 、hd 取小值；反之，应取大值。根据初定的b 、hd进行支护结构计算，如不满足，则重新假设b 、hd后再进行验算，直至满足为止。,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 （3）水泥土墙计算 水泥土墙的设计可根据整体稳定、 抗倾覆稳定、抗渗透稳定等条件计 算嵌固深度及墙体厚度，并进行墙 体正截面承载力验算。 水泥土墙的嵌固深度计算 A. 水泥土嵌固深度设计值的计算， 根据整体稳定条件采用圆弧滑动简 单条分法确定，如图2-46所示。 水泥土墙嵌固深度设计值hd可按下 式确定： hd= 1.1h0 （2-20） 式中：h0根据式(221)或式(222)计算的嵌固深度；,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 （3）水泥土墙计算 B对于均质粘性土及无地下水的粉土或砂类土，嵌固深度h0可按下式确定： h0= n0h （2-22） 式中， h0 嵌固深度系数，当k取1.3时，根据土层固结(快)剪摩擦角k及粘聚力系数可查表确定。 C当基坑底为碎石及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压时，水泥土墙嵌固深度设计值除应满足式(2-20)外，尚应满足式(2-10)抗渗稳定条件的验算。 当按上述方法确定的嵌固深度设计值hd小于04h时，宜取0.4h。,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 墙体厚度计算。 水泥土墙厚度设计值6宜根据抗倾覆稳定条件进行计算。 A当水泥土墙底部位于碎石土或砂土时(图2-47(a)，墙体厚度设计值宜按式(2-23)确定。,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 墙体厚度计算。,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 B当水泥土墙底部位于粘性土或粉土时(图247(b)，墙体厚度设计值宜按下列经验公式确定。 (224) C当按上述规定确定的水泥土墙的厚度小于0.4h时，宜取0.4h 。 正截面承载力验算。 墙体厚度设计值除应符合前述要求外，尚应按下列规定进行正截面承载力验算。 A压应力验算：,224水泥土挡墙施工,2水泥土墙的设计 B拉应力验算： （4）减小水泥土墙位移的措施 水泥土挡墙作用的发挥，有赖于被动土压力的发挥，而被动土压力的发挥又是以挡土墙的位移变形作为代价，其位移量与基坑开挖深度、基坑边长、基坑底部情况、坑边堆载均有关。一般其位移量为基坑开挖深度的13，在软土地区可达5以上。因此，在水泥土挡墙设计时 应采取措施减小水泥土墙的位移。常见的措施有： 坑内降水，提高被动区土体的强度和刚度； 加固坑底士； 水泥土墙体局部加墩或起拱； 在水泥土墙顶面设置面板或插筋； 加设支撑。,224水泥土挡墙施工,3水泥挡土墙的施工 水泥挡土墙主要由水泥搅拌桩组成。水泥搅拌桩的施工方法有两种：搅拌法成桩及高压喷射法(旋喷法)成桩。 高压喷射注浆法，则是以高压将水泥浆从注浆管喷射出来，喷嘴在喷射浆液时一边缓慢旋转，一边徐徐提升，高压水泥浆不断切削土体并与之混合而形成圆柱状桩体。该工艺施工简便，喷射注浆施工时只需在土层中钻一个50300 mm的小孔，便可在土中喷射成直径0.42m的加固水泥土桩。因而能在狭窄施工区域或靠近已建基础施工，但此法水泥用量大、造价高，一般当场地受限制，搅拌法无法施工时才选用此法。 搅拌法成桩又分为湿法(水泥浆搅拌)和干法(水泥干粉喷射搅拌)两种，均用机械强力将水泥与土搅拌形成水泥土桩。湿法施工时注浆量较易控制，成桩质量较为稳定，桩体均匀性好，大部分水泥土桩都采用此法，下面重点讲述湿法施工。,224水泥土挡墙施工,3水泥挡土墙的施工 (1)施工机械 深层搅拌机。 深层搅拌机是水泥土桩施工的主要 机械。目前应用的有中心管喷浆和叶 片喷浆两类。前者水泥浆从两根搅拌轴之 间的另一根管子输出，可适用于多种固化剂； 后者是使水泥浆从叶片上若干个小孔喷出， 使水泥浆与土体混合均匀，适用于大直径叶 片和连续搅拌，但因喷浆小孔易被堵塞，只 能使用水泥浆而不能采用其他固化剂。 图2-48所示为SJB一1型深层搅拌机，它采 用的是双轴搅拌中心输浆方式。图2-49所示 为GZB一600型深层搅拌机，它采用的是单轴搅拌、叶片喷浆方式。,水泥土桩挡墙,224水泥土挡墙施工,3水泥挡土墙的施工 (2)施工工艺流程 深层搅拌桩施工工艺流程一般如图2-50所示。 配套机械。 主要包括灰浆搅拌机、集料斗、灰浆泵。,（2）施工工艺过程 （1）定位 用起重机（或用塔架）悬吊搅拌机到达指定桩位，对中。 （2）预搅下沉 待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。,（3）制备水泥浆,待深层搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆（水灰比宜0.450.50），压浆前将水泥浆倒入集料斗中。,（4）提升、喷浆、搅拌 待深层搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基，且边喷浆、边搅拌，同时按设计确定的提升速度提升深层搅拌机。提升速度不宜大于0.5m/min。 （5）重复上、下搅拌 为使土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计深度后再提升出地面。桩体要互相搭接200mm，以形成整体。相邻桩的施工间歇时间宜小于10h。 （6）清洗、移位 向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净；移位后进行下一根桩的施工。桩位偏差应小于50mm，垂直度误差应不超过1。桩机移位，特别在转向时要注意桩机的稳定。,作 业,P123-13,