水泥土墻支護(hù)工程ppt（圖文豐富共56頁(yè)）

1、深基坑工程第三章 水泥土墻工程一、概述 水泥土墻：利用水泥材料為固化劑，采用特殊的拌合機(jī)械（深層攪拌機(jī)或高壓噴射）在地基土中就地將原狀土和固化劑強(qiáng)制拌合，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度、整體性和水穩(wěn)定性的加固土圓柱體（水泥土樁），由這些水泥土樁兩兩相互搭接而形成的連續(xù)壁狀的加固體。水泥土樁深層攪拌樁高壓噴射旋噴樁水 泥 土二、水泥土攪拌樁與高壓噴射注漿樁（一）水泥土攪拌樁1.施工設(shè)備：深層攪拌機(jī)（濕法和干法）2.水泥土的物理力學(xué)特性3.加固機(jī)理及影響因素4.水泥土攪拌樁的特點(diǎn)深 層 攪 拌 機(jī)深層單軸攪拌機(jī)攪拌葉片 水泥土的工程特性 （1）水泥土的物理性質(zhì) 1）重度 當(dāng)水泥摻入比在

2、8%20%之間，水泥土重度比原土增加約3%6%。 2）含水量 隨水泥摻合量的增大而降低，一般比原土降低1518%。 3） 抗?jié)B性 滲透系數(shù)k一般在10-810-9cm/s。 （2）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0.34.0MPa之間，比原狀土提高幾十倍乃至幾百倍。 2）抗拉強(qiáng)度 水泥土抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度有一定關(guān)系，一般情況下，抗拉強(qiáng)度在（0.150.25）qu之間。 3）抗剪強(qiáng)度 當(dāng)水泥土qu=0.54MPa時(shí)，其粘聚力c在1001000kPa之間，其摩擦角在2030之間。 4）變形特性 當(dāng)qu=0.54.0MPa時(shí)，其50d后的變形模量相當(dāng)于（120150

3、）qu。 加固機(jī)理（1）水泥的水解水化反應(yīng)（2）土顆粒與水泥水化物的作用 1）離子交換和團(tuán)?；饔?2）硬凝反應(yīng)（3）碳酸化作用 （1）基本不存在擠土效應(yīng)，對(duì)周圍地基擾動(dòng)??； （2）可根據(jù)不同土質(zhì)和工程設(shè)計(jì)要求，合理選擇固化劑及配方，應(yīng)用較為靈活； （3）施工無振動(dòng)，無噪音，污染小，可在市區(qū)和建筑物密集地帶施工； （4）土體加固后，重度基本不變，軟弱下臥層不致產(chǎn)生較大附加沉降 ； （5）結(jié)構(gòu)型式靈活多樣，可根據(jù)工程需要，選用柱狀、壁狀、格柵狀或塊狀。 （6）隔水防滲性能良好，基坑內(nèi)外可以有水位差。 水泥土攪拌樁的特點(diǎn)（二）高壓噴射注漿法1.高壓噴射注漿樁的分類 （1）按照噴射流移動(dòng)軌跡分類：

4、旋噴、定噴和擺噴。單管（漿液）雙管（內(nèi)漿外氣）三重管（氣、水、漿）（2）按注漿管類型分類： 單管法、雙管法、三管法和多重管法。bcada.柱狀 b.壁狀 c.格柵狀d.塊狀（3）按照加固體形狀分類： 柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀。 2.高壓噴射注漿樁的特點(diǎn)及適用范圍 主要特點(diǎn)：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。三、水泥土墻的設(shè)計(jì)（一）一般規(guī)定 適用條件：水泥土擋墻適用于開挖深度不大于7m的淤泥和淤泥質(zhì)土基坑。 水泥摻入量

5、：水泥土擋墻所用的深層攪拌樁水泥摻入量宜為被加固土重量的15%18%。 按50cm直徑計(jì)算，每米長(zhǎng)度樁約為0.2立方米，淤泥重度約1.5t/m3，每米長(zhǎng)度樁土重約300kg，每米樁長(zhǎng)水泥用量4554kg。（同樣直徑，旋噴樁每米樁長(zhǎng)水泥用量130kg）（二）水泥土墻的布置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(shí)，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(gè)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（格柵狀可改進(jìn)成全處理，三角形布置）（置換率0.907） 水泥土墻應(yīng)盡可能避免

6、向內(nèi)的折角而采用向外拱的折線形，以利減小支護(hù)結(jié)構(gòu)位移，避免由于兩個(gè)方向的位移而使水泥土墻內(nèi)折角處出現(xiàn)裂縫。 支護(hù)結(jié)構(gòu)沿地下結(jié)構(gòu)底板外圍布置，且與底板應(yīng)保持一定凈距，以便于底板、墻板側(cè)模的支撐與拆除，并保證地下結(jié)構(gòu)外墻板防水層施工作業(yè)空間。 （1）樁的搭接：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(zhǎng)時(shí)，應(yīng)考慮施工時(shí)垂直度偏差問題，增加設(shè)計(jì)搭接寬度。常規(guī)設(shè)計(jì)中搭接寬度200mm。 （2）水泥土墻采用格柵布置時(shí)，格柵的面積置換率對(duì)于淤泥不宜小于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(zhǎng)寬比不宜大于2。 2.構(gòu)造要求面積置換率=例：樁徑0.6m，搭接0.

7、15m,上、下每邊減去0.015/2 在2.25m長(zhǎng)度內(nèi)，用24根0.6m樁徑的樁，面積6.78平米。 6.78/2.25/0.9=3.35m每個(gè)格柵內(nèi)的土體面積應(yīng)符合下式要求：A 格柵內(nèi)土體的截面面積； 計(jì)算系數(shù)；對(duì)粘性土，取0.5；對(duì)砂土、粉土，取0.7； c 格柵內(nèi)土的粘聚力；u 計(jì)算周長(zhǎng)； m格柵內(nèi)土的天然重度； 對(duì)成層土，取水泥土墻 深度范圍內(nèi)各層土按厚 度加權(quán)的平均天然重度。樁徑0.6m，搭接0.15m，樁距0.45m，40.45-0.6/42=1.5m50.45-0.6/42=1.95mu=1.52+1.952=6.90c取6kPa，6*6.9/15=2.76m21.5*1.95

8、=2.925m2再乘以系數(shù)d,肯定不滿足要求3.剖面形式水泥土擋墻支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面形式4.嵌固深度和寬度 嵌固深度：對(duì)淤泥質(zhì)土，不宜小于1.2h，對(duì)淤泥，不宜 小于1.3h。 擋墻寬度：對(duì)淤泥質(zhì)土，不宜小于0.7h，對(duì)淤泥，不宜 小于0.8h。 重力式水泥土墻采用格柵狀布置時(shí)，由于加固土的重度與天然土的重度接近，按樁體與它所包圍的土體共同作用考慮，通常取格柵狀外包線寬度作為擋墻寬度。5.水泥土墻體強(qiáng)度 水泥土墻體28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不宜小于0.8MPa。當(dāng)需要增強(qiáng)墻身的抗拉性能時(shí)，可在水泥土樁內(nèi)插入桿筋。桿筋可采用鋼筋、鋼管或毛竹。桿筋的插入深度宜大于基坑深度。桿筋應(yīng)錨入面板內(nèi)。 6.水泥土墻頂面

9、宜設(shè)置混凝土連接面板，面板厚度不宜小于150mm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C15。（三）水泥土墻設(shè)計(jì)計(jì)算1.破壞形式及設(shè)計(jì)方法（1）墻體強(qiáng)度破壞墻身材料應(yīng)力超過抗拉、抗壓或抗剪強(qiáng)度而使墻體斷裂。 截面選擇： 基坑面以下主動(dòng)、被動(dòng)土壓力強(qiáng)度相等處（剪力最大） 基坑底面處（彎矩最大） 水泥土墻的截面突變處（截面面積減小）方法：正截面應(yīng)力驗(yàn)算。（2）穩(wěn)定性破壞a）傾覆破壞；b）整體破壞；c）基坑隆起破壞 墻整體傾覆 墻整體滑移 土體整體滑動(dòng) 墻下地基承載力不足而使墻體下沉并伴隨基坑隆起 地下水滲流造成的土體滲透破壞水泥土墻事故2.水泥土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）水泥土墻的設(shè)計(jì)步驟 a)根據(jù)土體整體穩(wěn)定性安全系

10、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。 b)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。 C) 特殊條件下（如各土層性質(zhì)變化較大）進(jìn)一步驗(yàn)算抗隆起和抗滑移安全條件。 d)驗(yàn)算水泥土墻強(qiáng)度。 e)計(jì)算墻頂位移。（2）計(jì)算公式 a)抗滑移穩(wěn)定性 b)抗傾覆穩(wěn)定性對(duì)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 c)土體整體穩(wěn)定性費(fèi)倫紐斯條分法粘性土坡的條分法滑面為曲面，近似為圓弧面1. 瑞典條分法（費(fèi)倫紐斯條分法）不考慮單一土條力的不平衡各土條安全系數(shù)相同（抗剪強(qiáng)度發(fā)揮作用相

11、同）根據(jù)總滑動(dòng)力矩與總抗滑力矩平衡考慮滑動(dòng)力矩與抗滑力矩平衡，條間作用力對(duì)圓心力矩作為內(nèi)力抵消Wi條塊重量,包括上覆荷載ai-i條塊滑面傾角li-i條塊滑面長(zhǎng)度選取不同圓心與半徑，安全系數(shù)最小的滑面為最危險(xiǎn)滑面，該安全系數(shù)代表土坡穩(wěn)定性 c)土體整體穩(wěn)定性費(fèi)倫紐斯條分法由于水泥土強(qiáng)度比淤泥土大得多，最危險(xiǎn)滑面（安全系數(shù)最?。├@墻腳，水泥土墻嵌入深度小，安全系數(shù)小，會(huì)不滿足安全要求。以安全系數(shù)大于等于1.3來確定水泥土墻嵌入深度。經(jīng)驗(yàn)值： 樁長(zhǎng)： 擋墻寬度： d)墻體正截面應(yīng)力驗(yàn)算 拉應(yīng)力 壓應(yīng)力 剪應(yīng)力矩形截面，彎矩作用下，抵抗矩：驗(yàn)算拉應(yīng)力時(shí)減去自重應(yīng)力驗(yàn)算壓應(yīng)力時(shí)加上自重應(yīng)力乘以重要性系數(shù)

12、與安全系數(shù)抗拉強(qiáng)度取開挖時(shí)抗壓強(qiáng)度的15%抗剪強(qiáng)度取抗壓強(qiáng)度的1/6。m墻體材料的抗剪斷系數(shù)，0.40.5BLM 水平位移可采用經(jīng)驗(yàn)公式法、彈性地基“m”法和非線性有限元法進(jìn)行計(jì)算。 e)水泥土墻的水平位移計(jì)算 當(dāng)插入深度hd(0.81.2)h（h為基坑開挖深度），墻寬b(0.61.0)h時(shí)，可采用下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算：式中 墻頂水平位移計(jì)算值； Lmax基坑最大邊長(zhǎng)； 施工質(zhì)量系數(shù)，取0.81.5，質(zhì)量越好，取值越?。?量綱換算系數(shù)，單位用mm時(shí)，=1， 單位用cm時(shí)，=10。 上海基坑工程技術(shù)規(guī)范建議方法水泥土墻計(jì)算圖式 1）假定 根據(jù)土質(zhì)情況和基坑開挖深度，先按經(jīng)驗(yàn)設(shè)定樁長(zhǎng)和墻的寬度： 樁長(zhǎng)： 擋墻寬度： 2）土壓力計(jì)算 為簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)成層分布的土體，墻底以上各層土的物理力學(xué)指標(biāo)按層厚加權(quán)平均計(jì)算。3）抗傾覆計(jì)算4）抗滑動(dòng)計(jì)算5）整體穩(wěn)定性計(jì)算 重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性計(jì)算應(yīng)考慮兩種破壞模式：一種是如圖所示的滑動(dòng)面通過擋墻的底部；另一種考慮圓弧切墻的整體穩(wěn)定性，驗(yàn)算時(shí)需計(jì)算切墻阻力所產(chǎn)生的抗滑作用，即墻的抗剪強(qiáng)度所產(chǎn)生的抗滑力矩。整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 一般最危險(xiǎn)滑動(dòng)面在墻底下0.51.0m。當(dāng)墻下土層很差時(shí)，危險(xiǎn)滑弧的位置還可能更深，此時(shí)應(yīng)增大計(jì)算深度，直至s值增大為止。當(dāng)墻體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1MPa時(shí)，一般不必計(jì)算切墻體滑弧的安全系數(shù)；當(dāng)小于1MPa時(shí)，可取=0，c=（