重力式水泥土墙_范文大全

重力式水泥土墙

【范文精选】重力式水泥土墙

【范文大全】重力式水泥土墙

【专家解析】重力式水泥土墙

【优秀范文】重力式水泥土墙

范文一:某水泥土重力式挡土墙支护位移原因及处理 投稿:于饆饇

【摘 要】某地下车库基坑施工,由于临近已建别墅较近,采用了水泥复桩作基坑支护,经突降暴雨后,坝体顶现出现较大位移,平面土体出现下沉及开裂。针对问题的出现,分析了事故的主要产生原因,提出了针对性的解决措施,针对水泥复桩支护所应注意的事项及控制措施。

  【关键词】基坑支护;排桩;位移;卸荷载;开沟;打垫层

  一、工程概况

  本工程已建别墅基础埋深为上海吴淞高程3.760米,地库基础埋深标高为上海吴淞高程-0.300米,二者基础底高相差4.06米,水平距离为8.76米,由于该区域土为沿海地区湖底冲积堆积形成,设计人员设计了深层搅拌水泥土排桩作基坑支护,该支护桩原理为用特制进入土层深处的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基进行原位强制拌和制成水泥土桩,水泥土桩相互搭接硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙,既可挡土又可形成隔水帷幕,其经济性较好。

  在开挖土方时,当开挖长度约20米时,遇强降雨天气,雨后坝体封闭顶面出现5处开裂,地下室与别墅间土体出现明确下沉及开裂情况,另外在桩顶向下2.0米处出现长向水平桩体剪切裂缝,监测报告显示桩顶监测累积水平位移量最高达163.2mm,桩顶监测累积竖向位移量最高达21.7mm,别墅监测累积竖向位移量最高为3.0mm,均达到报警数值,所设置的深层孔也出现水平位移最高达15.79mm。现场实测,水位监测高度在土平面向下约1.2米。

  由于正好为南方地区梅雨季节,经设计人员明确后,现场立即采用在基坑坝体一侧回填土方的应急处理措施,在回填后坝体位移监测已基本稳定,并出现监测点向基坑外侧位移现象。

  二、工程地质条件

  根椐地质报告,拟建工程重要性等级为二级,场地等级为二级,地基复杂等级为三级。故本次岩土工程勘察等级为乙级,本工程建筑抗震设防类别为标准设防类,据设计提供资料分析,地下车库最大开挖深度约为7.5m,结合周边环境及场地地质情况等,判定拟建地下车库开挖时基坑侧壁安全等级为二级。

  据钻探揭露,在地面下30.45m深度范围内除素填土外,其余均为第四纪中更新世以来冲湖积~河湖、滨海相沉积物,由粘性土、粉土及粉砂组成,根据野外钻探及室内土工试验,按其工程特性,从上到下可分为6个工程地质层,其中第⑥层又分有两个亚层,各土层分布及结构特征详见下表。

  三、排桩位移及成因分析

  根椐勘探报告,坑底以上第①层素填土、第②层粉质粘土及第③层淤泥质粉质粘土层的抗剪强度较小,自稳强度低,基坑侧壁稳定性较差,设计验算时,应考虑渗透力的作用。

  水泥复合排桩其水泥的掺入量大部分控制在15%左右,在此种掺入比的情况下,在软土中,桩体无侧限抗压强度(现场平均值)仅能保持在1.0MPa左右。常常形成桩身强度控制承载力,土的抗力不能完全发挥作用的不合理模式。

  深层搅拌桩利用原位土拌合,既有优点又有弊病。

  由于水泥土强度与土质的关系非常密切,同样的掺入比,同样的工艺在淤泥中和砂类土中的水泥土强度可相差1倍以上。当穿越不同土层时,很难避免桩身强度的差异,这种差异也制约搅拌桩的承载力。而本次桩体整体剪切水平位移正好位于第2层粉质粘土与第3层淤泥质粉质粘土交接处。

  深层搅拌机械是针对软土设计的,但在软土处理中往往要穿透一定厚度的强度较高的土层,或要进行复搅时,目前的机械往往不能胜任,也是造成本程基坑位移原因之一。

  由于深层搅拌桩施工监控系统不完善,钻头升降与供料系统非联动操作,加上堵管等影响,单位桩长的供灰量不准确,常常造成沿桩长方向桩身强度过大的差异,不少桩身的芯样不能成型,在收集到的100余根粉喷桩的抽芯检测资料中,全桩桩身完整者仅3根。

  成因:已建房屋四周为回填土,且土体上部为素填土及粉质粘土易含水,在暴雨后该二层土含水量突然加大达到饱和状态,形成对排桩的侧向挤压。

  四、处理

  处理方式:

  (1)卸荷:将搅拌桩与别墅之间的土体挖除。

  (2)开沟:在搅拌桩外侧开挖1.0m x 1.0m的沟槽(详右图),截水沟须保持排水畅通。

  (3)截桩:将搅拌桩坑基一侧的桩按上图中的范围截除。目前暂订已开挖段部位,对尚未开挖的地段应根据开挖后监测情况而定,如开挖后位移较小时可不截桩。

  (4)灌浆:在每天巡逻的基础上,当发现地面出现裂缝时应及时采用水泥浆液灌填。

  (5)打垫层:土方开挖中,当挖除一定的面积时,应即时将垫层浇筑完成,以防地基挠动和有利于支护结构的稳定,原则上沿重力式挡墙基坑内每次土方开挖长度不大于8米。

  1、另外当前土方开挖中尚应加强做好以下几点防范工作:

  (1)应加强基坑的监测和边别墅的监测,如监测资料超过报警值时,应及时采取措施,并通报设计单位协商采取加固方案。

  (2)基坑土方开挖应采取阶梯式分层开,以有利于土体的应力释放。

  (3)当基坑内出现渗水或管涌时,应及时采用回填土或水泥包反压,并插入轻型井点进行降水。

  经过按上述方法处理后观测,复合排桩稳定,基坑未见位移现象,目前地下室剪力墙砼已浇筑完成。

  五、结束语 :

  针对深层复合排桩作基坑支护的设计,由于复合桩的特性,设计人员须重点考虑排桩所能承受的土体侧向推力,特别是回填土体饱含水时所增加的侧向滑动力对排桩的影响,并计算准确淤泥质复合排桩所能承受的水平推力,避免后期出现抢险、停工项象,从而延误项目施工进度。

  参考文献:

  [1]俞建霖 龚晓南 基坑工程变形性状研究[J];土木工程学报,2002,35(4):86-90.

  [2]王坤 水泥搅拌桩重力式挡土墙的应用研究[J]; 郑州大学 2007

  [3]孙介华 关于水泥搅拌桩挡墙水平位移的分析与控制[J]; 水文地质工程地质 ;1998年第5期

  [4]罗建新;深层搅拌水泥土桩在基坑围护中的应用[J];四川建材;2006年01期

  [5]李劲工;深层搅拌水泥土桩的实际应用[J];广东土木与建筑;1996年01期

  作者简介:

  李圣国(1974-),男, 江苏常发地产有限公司 ,国家一级建造师,工程师。

范文二:水泥土重力式挡土墙的设计与施工 投稿:赵陬陭

水泥土重力式挡土墙的设计与施工

1慨述

1.1 水泥土重力式围护墙的慨念 水泥土重力式围护墙是以水泥系材料为固化剂,通过搅拌机械采用喷浆施工将固化剂和地 基土强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。 1996 年 5 月在日本东京召开的第二届地基加固国际会议上,这种加固法被称为 DMM 工 法(Deep Mixing Method)。我国《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)称之为深层搅拌法(简称“湿法”),并启用了“水泥土”这一专用名词。上海市《地基处理技术规范》(DBJ08-40-94) 称之为水泥土搅拌法。本手册将采用这种加固法、连续搭接施工所形成的挡土墙定名为水泥土重力式围护墙。

将水泥系材料和原状土强行搅拌的施工技术,近年来得到大力发展和改进,加固深度和搅拌密实性、均匀性均得到提高。目前常用的施工机械包括:双轴水泥土搅拌机、三轴水泥土搅拌机、高压喷射注浆机。由于施工工艺的不同,形成目前常用的水泥土重力式围护墙。 水泥土搅拌桩是指利用一种特殊的搅拌头或钻头,在地基中钻进至一定深度后,喷出固化剂,使其沿着钻孔深度与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。固化剂通常采用水泥浆体或石灰浆体。

高压喷射注浆是指将固化剂形成高压喷射流,借助高压喷射流的切削和混合,使固化剂和土体混合,达到加固土体的目的。高压喷射注浆有单管、双重管和三重管法等,固化剂通常采用水泥浆体。

1.2

水泥土的发展与现状 搅拌法原是我国及古罗马、古埃及等文明古国,以石灰为拌合材料,应用最早而且流传最 广泛的一种加固地基土的方法。例如,我国房屋或道路建设中传统的灰土垫层(或面层),就是 将石灰与土按一定比例拌合、铺筑、碾压或夯实而成;又如万里长城和西藏佛塔以及古罗马的 加普亚军用大道、古埃及的金字塔和尼罗河的河堤等,都是用灰土加固地基的范例。 应用水泥土较早的一些国家,如日本约始于1915年,美国约始于1917年。随后,许多国家 纷纷将水泥土用于道路、水利等工程。 搅拌桩最早于本世纪50年代初问世于美国。但自60年代以后的发展直到现在,不论在施工

机械、质量检测、设计方法、工程应用等方面均以日本和瑞典领先于世。经过40多年的应用和

研究,已形成了一种基础和支护结构两用、海上和陆地两用、水泥和石灰两用、浆体和粉体两 用、加筋和非加筋两用的软土地基处理技术,它可根据加固土受力特点沿加固深度合理调整它 的强度,施工操作简便、效率高、工期短、成本低,施工中无振动、无噪声、无泥浆废水污染, 土体侧移或隆起较小。故在世界各地获得广泛的应用,并在应用中获得进一步发展。

我国自 1977年以来在中央部属和地方各级科研、设计、施工、生产、高教等部门的共同协作努力下,仅 10余年时间已开发研制出适合我国国情、具有不同特色而且互相配套的多种专用搅拌机械和由地质钻机等改装成功的搅拌机械,并且已经形成了庞大的专业施工队伍。每年施工各种搅拌桩达数千万延长米之多,施工点遍布沿海和内陆的软土地区。

1.3 水泥土重力式围护墙的应用

搅 拌桩在我国应用的头 10年中,其主要用途是加固软土,构成复合地基以支承建筑物或结构物。将搅拌桩用于基坑工程,虽在其发展初期已有成功的实例,但大量应用则是 90年代初随着我国各地高层建筑和地下设施大量兴建而迅速兴起的,其中尤以上海及沿海各地为最多。与此同时,在设计中利用弹塑性有限元分析、土工离心模拟试验等方法,结合基坑开挖现场监测,对搅拌桩重力式围护墙的稳定和变形特性进行了深入的研究。通过 20多年的应用与研究,搅拌桩重力式围护墙的结构、计算和构造等均有了较大的发展,也出现了一些新的水泥土与其它受力构件相结合的结构形式。

随着改革开放政策的深化和经济建设的发展,我国的搅拌桩技术适应国情特点,不断登上新的台阶。大功率的三轴搅拌机,加固深度可达到 25~ 30m,已经得到广泛应用。

2水泥土重力式围护墙的类型与适用范围

2.1水泥土重力式围护墙的类型

水 泥土重力式围护墙的类型主要包括采用搅拌桩、高压喷射注浆等施工设备将水泥等固化剂和地基土强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。

根据搅拌机械的类型,由于其搅拌轴数的不同,搅拌桩的截面主要有双轴和三轴两类,前者由双轴搅拌机形成,后者由三轴搅拌机形成。国外尚有用 4、6、8搅拌轴等形成的块状大

型截面,以及单搅拌轴同时作垂直向和横向移动而形成的长度不受限制的连续一字形大型截面。

此外,搅拌桩还有加筋和非加筋,或加劲和非加劲之分。目前在我国除型钢水泥土(SMW)工法为加筋(劲)工法外,其余各种工法均为非加筋(劲)工法。

近些年来,以水泥土为主体的复合重力式围护墙得到了一定的发展,主要有水泥土结合钢筋混凝土预制板桩、钻孔灌注桩、型钢、斜向或竖向土锚等结构形式。

水泥土重力式围护墙按平面布置区分可以有:满膛布置、格栅型布置和宽窄结合的锯齿形布置等形式,常见的布置形式为格栅型布置。

水泥土重力式围护墙按竖向布置区分可以有等断面布置、台阶形布置等形式,常见的布置 形式为台阶形布置。 2.2 水泥土重力式围护墙的特点

水泥土重力式围护墙系通过固化剂对土体进行加固后形成有一定厚度和嵌固深度的重力墙体,以承受墙后水、土压力的一种挡土结构。

水泥土重力式围护墙是无支撑自立式挡土墙,依靠墙体自重、墙底摩阻力和墙前基坑开挖面以下土体的被动土压力稳定墙体,以满足围护墙的整体稳定、抗倾稳定、抗滑稳定和控制墙体变形等要求。

水泥土重力式围护墙可近似看作软土地基中的刚性墙体,其变形主要表现为墙体水平平移、墙顶前倾、墙底前滑以及几种变形的叠加等。

2. 由于墙体后侧发生挤土施工、基坑边堆载、重型施工机械作用等引起墙后土压力增加、 水泥土重力式围护墙的破坏形式主要有以下几种: 1. 由于墙体入土深度不够,或由于墙底土体太软弱,抗剪强度不够等原因,导致墙体及 附近土体整体滑移破坏,基底土体隆起,如图10-1(a); 或者由于墙体抗倾覆稳定性不够,导致墙体倾覆,如图10-1(b); 3. 由于墙前被动区土体强度较低、设计抗滑稳定性不够,导致墙体变形过大或整体刚性 移动,如图10-1(c);

4. 当设计墙体抗压强度、抗剪强度或抗拉强度不够,或者由于施工质量达不到设计要求时,导致墙体压、剪或拉等破坏,如图10-1(d)。

图10-1

2.3水泥土重力式围护墙的适用条件

2.3.1 基坑开挖深度

采用水泥土重力式围护墙的基坑开挖深度起先一般不超出 5m,自九十年代起,陆续出现开

挖深度超出 6m 基坑。93 年底施工的某商厦的基坑开挖深度达 9.5m(部分达 12.1m),平面面

积达 12900m²。基坑开挖愈深,面积愈大,墙体侧向位移愈难以控制,水泥土重力式围护墙开

挖深度超出 7m 的基坑工程,墙体最大位移可能达到 20cm 以上,使工程的风险相应增加。鉴于

目前施工机械、工艺和控制质量的水平,开挖深度不宜超出 7m。

由于水泥土重力式围护墙侧向位移控制能力在很大程度上取决于桩身的搅拌均匀性和强度 指标,相比其他基坑围护墙体来说,位移控制能力较弱。因此,在基坑周边环境保护要求较高 的情况下,若采用水泥土重力式围护墙,基坑深度应控制在5m范围以内,降低工程的风险。 2.3.2 土质条件 国内外试验研究和工程实践表明,水泥土搅拌桩和高压喷射注浆均适用于加固淤泥质土、 含水量较高而地基承载力小于120 kPa的粘土、粉土、砂土等软土地基。对于地基承载力较高、

1. 水泥土重力式围护墙的体量一般较大,搅拌桩施工过程中由于注浆压力的挤压作用,周 粘性较大或较密实的粘土或砂土,可采用先行钻孔套打、添加外加剂或其它辅助方法施工。 当土中含高岭石、多水高岭石、蒙脱石等矿物时,加固效果较好;土中含伊里石、氯化物 和水铝英石等矿物时,加固效果较差,土的原始抗剪强度小于20~30kPa时,加固效果也较差。 水泥土搅拌桩当用于泥炭土或土中有机质含量较高,酸碱度(pH值)较低(<7)及地下水有侵 蚀性时,宜通过试验确定其适用性。 当地表杂填土层厚度大或土层中含直径大于100mm的石块时,宜慎重采用搅拌桩。 2.3.3 环境条件 水泥土重力式围护墙在整个施工过程中对环境可能产生两个方面的影响: 边土体会产生一定的隆起或侧移; 2. 基坑开挖阶段围护墙体的侧向位移较大,会使坑外一定范围的土体产生沉降和变位。 因此,在基坑周边距离1~2倍开挖深度范围内存在对沉降和变形较敏感的建(构)筑物时,

应慎重选用水泥土重力式围护墙。

2.4 加固土的物理力学特性 加固土的物理力学特性,与天然地基的土质、含水量、有机质含量等因素以及所采用固化 剂的品种、掺入比、外掺剂等因素有关,也与搅拌方法、搅拌时间、操作质量等因素有关。 一、水泥土的物理力学特性 (一)物理性质

1.重度水泥土的重度主要与被加固土体的性质、水泥掺入比及所用的水泥浆有关。水泥土重度室

内试验结果表明,当水泥掺入比为5%~20%、水灰比=0.45~0.5时,水泥土较被加固的土体重度

增加约1%~3%左右。 2.含水量和孔隙比 与天然软土相比,水泥土的含水量和孔隙比有不同程度的降低。一般地说,天然软土含水 量越大或水泥掺入比越大,则水泥土加固体的含水量降低幅度越大。 3.液限与塑限

不同含水量的软土用不同的水泥掺入比加固后,其液限将稍有降低,而其塑限则有较大提高。

(二)力学特性 1.无侧限抗压强度

水泥土的无侧限抗压强度在0.3~4.0MPa之间,大约比天然软土强度提高数十倍到数百倍,主要受以下诸多因素的影响。

(1)土质

加固土的强度随水泥掺入比的增加和龄期的加长而增长,但有不同的增长幅度,一般初始性质较好的土加固后强度增量较大,初始性质较差的土加固后强度增量较小。

(2)龄期 水泥土的抗压强度随其加固龄期而增长。这一增长规律具有两个特点:(a)它的早期(例如 7~14天)强度增长不甚明显,对于初始性质差的土尤其如此;(b)强度增长主要发生在龄期

28天后,并且持续增长至120天,其趋势才减缓,这同混凝土的情况不一样。由此应合理利用水泥土的后期强度。

(3)水泥掺入比

水泥掺入比通常指水泥掺入重量与被加固土天然重度之比(%)。试验表明水泥土的强度随水泥掺入比的增加而增长。其特点是随水泥掺入比的增加,水泥土的后期强度增长幅度加大。 在实际应用中,当水泥掺入比小于7%时,加固效果往往不能满足工程要求,而当掺入比大于15%时,加固费用偏高。因此,规定双轴搅拌桩水泥的掺入比以7%~15%为宜,一般双轴搅拌桩施工的水泥土重力式围护墙体的水泥掺量为12%~15%。

(4)土的含水量

天然土的含水量越小,加固后水泥土的抗压强度越高。含水量对强度的影响还与水泥掺入比有关,水泥掺入比越大,则含水量对强度的影响越大。反之,水泥掺入比较小时,含水量对强度的影响不甚明显。

(5)土的化学性质

范文三:水泥土重力式挡墙倾覆破坏的分析 投稿:熊樣樤

第((卷第(期(

岩土力学

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水泥土重力式挡墙倾覆破坏的分析

(天津大学土木工程系*天津)

针对水泥搅拌桩重力式挡土墙常常沿坑底发生倾覆破坏*对规范进行了分析讨论。分析了按不同规范进行设计时挡土墙

发生倾覆破坏的内因和外因,

并报道了两个有参考价值的工程实例。

水泥搅拌桩;重力式挡土墙

;倾覆破坏

+,

-)(

.

郑刚,男,博士,副教授,从事岩土工程教学与科研工作。!&/$年生,

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!引言

位移情况,可以判断挡土墙和土体移动方式为典型的即将发生边坡失稳的征兆。后经坑内紧急实施反压荷载和坑外卸荷方才保证了边坡稳定。

设计单位在设计本工程挡土墙时*土体采用了平均强度指标:!4!!567,!4&8。经笔者仔细阅读勘察报告,发现挡土墙发生整体失稳型位移的一段,勘察钻孔土样资料表明此处土体强度指标仅为!4/567,经计算,整体稳定安全系数已由采用平均指标!4%8。

但墙宽仍然满足规范9!:);时的约!0)下降到!0

要求。土性指标的下降首先导致了挡土墙因插入深度不足而发生边坡失稳*而不是挡土墙倾覆。

作者调查了大量的水泥搅拌桩重力式挡土墙倾覆破坏事故,发现挡土墙的倾覆基本是沿坑底处发生,如图(所示。而规范则是通过按图!(所示验算7)挡土墙绕墙底处的

点的抗倾覆稳定性来防止挡土

天津经济技术开发区海关综合楼主楼基坑挖深为’0)%1*裙房基坑挖深-0-1,基坑占地面积

!

面以下!%1深范围内土层为淤泥和淤泥质粘土。裙房基坑采用水泥搅拌桩重力式挡土墙*墙宽(0’1*墙插入至坑底以下/0%1。基坑开挖后,基坑北侧2约!

位移方式,作者将前一种称为倾覆型位移,后者称为整体失稳型位移,

以区分这两种典型的位移方式。

发生倾覆型位移的挡土墙顶最大水平位移为

挡土墙表现为整体失稳型位移的墙后大范围!(

地面开裂下陷,根据坑底已施工混凝土垫层和工程桩

收稿日期:(

第!期郑刚:水泥土重力式档墙倾覆破坏的分析#C%

墙发生倾覆破坏的。

以上涉及到挡土墙的抗倾覆验算问题。

!规范中有关规定的讨论

设计重力式挡土墙的一般程序是根据规范

议初步确定墙宽和墙高’然后验算挡土墙抗倾覆稳定、整体稳定和抗隆起稳定,并按下式验算墙体的抗拉和抗剪强度

)

(#)

抗拉!*+!,-.+!/#0!%*

(!)抗剪

式中#为计算截面以上挡土墙自重;$为墙体宽度;

为挡土墙墙身拉应力控制值,可取为1213%

45

,1

和12#%

45

,%45为水泥

土抗压强度设计值;&为计算截面的剪力;

主要用于控制挡土墙宽度。许多研究者讨论了挡土墙的倾覆稳定性验算方法及地基软硬程度的影响

下面对式(#)与墙体抗倾覆稳定关系进行具体分

析。

此时不考虑水泥土抗拉强度,且将挡土墙视为均质,将墙体截面的抵抗矩

(#)

,整理得!/#$01(%)

而坑底以上挡土墙不发生图!所示绕’点倾覆的条件为

!/#$01(()

显然,式(%)成立则式(()成立,即按规范

进行水泥搅拌桩重力式挡土墙设计时,其墙身抗拉强度的验算的规定其实保证了挡土墙在坑底处抗倾覆安全系数永远大于#。由此可以判断,此时在墙宽满足式(#)

后,即使将挡土墙插入坑底以下深度减小为零,也不会导致挡土墙发生倾覆破坏。而只可能导致边坡发

生整体失稳、水平滑移或坑底隆起破坏。同样,减小土体强度指标’结果也如此。

以天津市区土质而言,开挖深度7,以内的基坑,就满足边坡整体稳定要求来说,挡土墙几乎不需

要插入深度。因此,如采用规范

进行水泥搅拌桩重

力式挡土墙设计,挡土墙插入深度的减小(如坑底以下施工桩长不足、或坑底以下桩施工质量差)和土体指标的下降不会导致挡土墙发生倾覆。而在天津开发区软土中,挡土墙插入深度的减小和土体指标的下降将可能导致边坡失稳、

隆起破坏和挡土墙水平滑移。

该计算方法是人为将挡土墙的受力状态划分为单纯受拉和简单剪切两种相互独立的受力状态来进行验算。实际上’挡土墙任一截面上有墙身弯矩产生的竖向拉应力9或压应力:以及水平土压力产生的剪应力。研究证明’水泥土的破坏亦遵循摩尔/库仑准则’并按下式验算墙体材料是否发生破坏)

!#/!#0

+!*;.#<((6)式中#为墙身水泥土内摩擦角;(为内聚力。

因此’应该按墙身任一截面处实际应力计算主应力’并按摩尔/库仑准则判断墙身材料是否破坏’而不能人为划

分为单向受拉和简单剪切两种应力状态。

,整理得!/

#<$!%*

$$01(3)

将上式与式(()相比较,下式成立则式(()必成立。

#<$!%

$$=#$(7)

上式即为挡土墙不发生沿坑底处的倾覆破坏的条件。设坑底以上墙高为)(基坑挖深),水泥土重度为$,

则#+$)$,代入上式整理得!%*

(>)

只有当!%*

!AB;,!%*

,得到式(7)成立的最大基坑挖深)为%,;如取%45+#AB;,则式(>)

成立的最大基坑挖深)为#26,。由于采用水泥土挡墙的基坑开挖深度一般在($7,,水泥土抗压强度一般为#$!AB;,因此,按规范

*3&岩土搅拌桩重力式挡土墙设计、其他条件相同时,其确定

的挡土墙最小宽度小于按规范!

度,当挡土墙插入坑底以下深度为%时,挡土墙将倾覆(如图

#挡土墙倾覆原因分析

根据前面的分析,采用规范!

进行水泥搅拌桩重

力式挡土墙设计时,由于保证了足够的墙宽,如因坑底以下施工桩长不足或质量差导致挡土墙实际入土深度不足、或土体强度指标不足一般不会引起挡土墙倾覆,只可能引起挡土墙产生水平滑移、抗隆起稳定安全系数不足和挡土墙变形过大。

目前作者还没有见到发生沿墙底倾覆破坏的实例。作者在天津、温州等地所见的多起水泥搅拌桩挡土墙的倾覆破坏,破坏方式主要为以下

(*)发生图

笔者对十余起发生墙体宽度不足的原因进行了调查。由于基坑围护工程的施工常常是由施工单位通过基坑围护设计方案进行投标而得,而中标的决定性条件往往是造价。因此,为降低造价,只能是仅仅保证验算挡土墙不倒(沿墙底),而不去控制墙身应力。由前面的分析可知,当按照规范!*$进行设计时,即使沿挡土墙底端的抗倾覆验算满足要求,如果不满足式(*),则不能保证挡土墙满足式((),(,),即使不发生超挖,也可能会产生挡土墙沿坑底处的倾覆破坏。这是工程实践中大量发生水泥搅拌桩重力式挡土墙沿坑底产生整体倾覆破坏的最直接的内在原因。此外,根据前面的分析,即使按式(*)验算了墙身应力,对于按不同规范进行设计的挡土墙,基坑超挖和土强度指标因勘察报告不准确所导致的后果将可能有很大差别,当按规范!*$设计时,如果墙身水泥土强度不满足设计要求,也会产生沿坑底的倾覆破坏,这是水泥搅拌桩重力式挡土墙沿坑底产生整体倾覆破坏的另一原因。当然,地面超载过大、坑外地下水位因暴雨等大幅度上升等外在原因也会导致挡土墙发生倾覆破坏。

笔者在文献!,$中报道了一个工程实例。天津塘沽软土中一大型基坑,原设计开挖深度-),墙宽

坑底以下插入深度,),后因地下室变更设计,力学

实际开挖深度/.&)。在基坑部分开挖至坑底后,挡土墙发生了图

效果良好。

&结语

根据上述工程实例与分析可以推断,一般情况

下,在墙宽满足规范!

式(*),(

后,挡土墙入土深度的减小一般不会导致挡土墙发生整体倾覆破坏。同样+减小土体强度指标+结果也如此(坑底以上挡土墙逐排倾覆不在此列)。挡土墙插入深度应通过抗水平滑移、边坡整体稳定和抗隆起稳定计算来确定。当然,适当增加挡土墙插入深度可以减小挡土墙位移。当按照规范!*$进行设计时,即使沿挡土墙底端的抗倾覆验算满足要求,如果不满足式(*),即使不发生超挖,也可能会产生挡土墙沿坑底处的倾覆破坏。因此,为防止挡土墙倾覆,必须按式(*)保证挡土墙所需宽度及墙体整体性。

!*$010*

!

!#$天津市标准7岩土工程设计规范(征求意见稿)!4$.*333.

!&$龚晓南.深基坑工程设计施工手册!8$.北京:

中国建筑工业出版社+*33,.

!-$余雄飞.地基软硬程度与挡土墙倾覆稳定性!0$.岩土工

程学报.*33,,

!/$黄晓东,

王成华.对“地基软硬程度与挡土墙倾覆稳定性”的讨论!0$.岩土工程学报.*333,

!($余雄飞.对“

地基软硬程度与挡土墙倾覆稳定性”讨论的答复!0$.岩土工程学报.*33,,

!,$郑刚.重力式挡土墙加斜撑在软土基坑支护中的应用

!0$.施工技术.

范文四:重力式水泥土墙在基坑支护工程的应用 投稿:朱昁昂

重力式水泥土墙在基坑支护工程的应用

摘要:本文通过实例介绍水泥土墙在软土地基基坑支护的应用,并对该类支护形式进行探讨,简单介绍水泥土墙施工工艺流程、方法、质量标准及要求和控制质量的具体做法。

关键词:软土地基;深基坑;基坑支护;重力式水泥墙

1概述

水泥土墙是利用水泥材料作为固化剂,采用重力式机械在地基土中就地将原状土和固化剂强行拌合,经过一系列的物理化学反应,而形成具有一定强度、整体性和水稳性的加固水泥土墙体。其应用于基坑支护,采用连续成桩,相互搭接面形成具有同重力式挡土墙相似的基坑支护作用。重力式水泥土墙基坑支护较适用于软土地区,如淤泥地区、含水量较大的黏性土、粉土地区等基坑工程。

水泥土墙基坑支护的优点:a.施工时振动小,对周围建筑影响小;b.水泥土墙渗透系数小,墙体具有良好的隔水性能;c.自立式挡土支护,不需加支撑,基坑开挖及地下室施工方便;d.工程造价相对较低,具有良好的经济效益。

水泥土墙基坑支护的缺点:a.水泥土桩的材料强度较低,其抗拉能力几乎为零;b.桩体强度受施工因素影响导致水泥桩的质量离散性较大;c.自立式挡土,在软基中变形位移相对较大。

2重力式水泥土墙的计算

1、重力式水泥土墙的抗滑移稳定性应符合下式规定(图一):

式中: Ksl──抗滑移稳定安全系数,其值不应小于1.2;

Eak、Epk──作用在水泥土墙上的主动土压力、被动土压力标准值(kN/m);

G──水泥土墙的自重(kN/m);

um──水泥土墙底面上的水压力(kPa);水泥土墙底面在地下水位以下时,可取um=γw(hwa+hwp)/2,在地下水位以上时,取um=0,此处,hwa为基坑外侧水泥土墙底处的水头高度(m),hwp为基坑内侧水泥土墙底处的水头高度(m);

c、φ──水泥土墙底面下土层的粘聚力(kPa)、内摩擦角( °);

B──水泥土墙的底面宽度(m)。

图一抗滑移稳定性验算 图二抗倾覆稳定性验算

2、重力式水泥土墙的抗倾覆稳定性应符合下式规定(图二):

式中: Kov──抗倾覆稳定安全系数,其值不应小于1.3;

aa──水泥土墙外侧主动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离(m);

ap──水泥土墙内侧被动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离(m);

aG──水泥土墙自重与墙底水压力合力作用点至墙趾的水平距离(m)

3、重力式水泥土墙墙体的正截面应力应符合下列规定:

a 当边缘应力为拉应力时:

b压应力:

c剪应力:

式中:Mi──水泥土墙验算截面的弯矩设计值(kN.m/m);

B──验算截面处水泥土墙的宽度(m);

γcs──水泥土墙的重度(kN/m3);

z──验算截面至水泥土墙顶的垂直距离(m);

fcs──水泥土开挖龄期时的轴心抗压强度设计值(kPa),应根据现场试验或工程经验确定;

γF──荷载综合分项系数,取1.25;

Eak,i、Epk,i──验算截面以上的主动土压力标准值、被动土压力标准值(kN/m);验算截面在基底以上时,取Epk,i=0;

Gi──验算截面以上的墙体自重(kN/m);

μ──墙体材料的抗剪断系数,取0.4~0.5。

3水泥土墙的构造

水泥土墙通常采用水泥搅拌桩相互搭接成格构式的结构形式。为了保证其墙体的刚性,土体置换率一般不小于0.60。桩体应相互搭接,搭接长度不宜小于150mm,墙肋间距(L)不应大于2.0米。水泥土墙应按墙体强度、抗倾覆、抗滑移等确定其厚度B。在工程设计中可以先根据土质条件初定其墙厚B=0.7 h ~1.0h(土质好的取小值,h为基坑深度),然后再对墙体强度、抗倾覆、抗滑移进行验算。嵌固深度可以先根据土质条件初定0.7h ~1.5h(土质好的取小值,h为基坑深度)。

4工程实例

(1)工程概况

该工程为江门市怡福锦绣阳光住宅小区的独立二层地下车库基坑工程,其外边缘尺寸为160×34米;开挖深度自室外自然地面标高至坑底为4.80~5.10米;南北面为长边、北面和西面离地下室外壁6.0~8.0米为小区道路、南面为空旷地,东面离地下室外壁3.0米为已建住宅桩基础外边线。

(2)地质条件

根据地质勘察报告,从室外自然地面自上而下可分为:

回填土层:厚5.0~7.0米,重度18.0kN/m3,粘聚力C=12.0kPa,内摩擦角φ=10.00,松散状;

粉质粘土层:厚0.9~1.1米,重度18.0kN/m3,粘聚力C=29.0kPa,内摩擦角φ=18.70呈可塑~硬塑状态;

淤泥层:厚5.0~7.9米,重度16.0kN/m3,粘聚力C=5.7.0kPa,内摩擦角φ=5.70呈流塑状态,属高压缩性土层;

粉质粘土层:厚3.5~5.5米,重度18.4kN/m3,粘聚力C=28.0kPa,内摩擦角φ=21.00呈可塑~硬塑状态;

中粗砂层;厚>5.0米,主要成分为石英质中砂、粗砂组成,含少许砾石,间或夹粘土薄层,局部地区相变为中砂;

场内地下水位标高为室外自然地面标高下-3.500米。

(3)基坑支护方案选择

根据地质勘察报告及本地区实际情况和施工现场周围环境条件,并参照类似工程的施工经验,先考虑采用放坡处理,但经计算放坡处理对北面和西面小区道路影响较大,东面有已建住宅不宜开挖。经研究讨论,最终确定基坑采用水泥土墙支护,东面由于基坑离建筑工程桩较近,为了保证地基土的稳定性,采用钻孔排桩支护体系,严格控制支护结构的水平位移量。

(4)设计要点

水泥土墙深度的确定:由于地基土在基坑底下有5.0~7.9米的淤泥质土,呈流塑状态,不宜作为持力层,暂定以粉土粘土层为水泥土桩基墙的持力层,暂定桩长13米,嵌固深度约8.0米(约1.5h)。

水泥土墙厚度的确定:暂取0.7H,0.7×5.1=3.57米,取3.5米。

该水泥土墙按格构式设计,形成土、桩结合体受荷,采用4排直径为550mm水泥搅拌桩,每1.2米间距设一道横肋,相邻两桩搭接度为150 mm,以确保挡墙的挡水性能。

水泥土桩采用425#硅酸盐水泥,考虑各土层天然含水量平均值较大,水泥掺入量控制在18%左右(即320kg/m3)。为增加挡墙水泥土桩的整体连接和提高抗弯刚度,在外排桩均加插Ф16mm钢筋,长8米,每根桩插1根;水泥土墙顶设钢筋混凝土面板,板厚200mm,水泥搅拌桩桩进入混凝土面板不少于50mm。考虑土体侧向压力及墙顶周围的施工荷载(10KN/m2),采用理正深基坑设计软伯验算墙体强度、抗倾覆和滑移均能满足规范规程的要求。

5施工流程和质量控制

(1)施工设备

施工设备可采用履带式或步履式深层搅拌机,须配备灰浆搅拌机、灰浆泵等配套设施;

(2)泥土搅拌桩施工工艺

a.就位移动桩架到达指定桩位,使钻头中心对准设计桩位。

b.制备水泥浆根据设计用灰量、桩长、水灰比拌制水泥浆,拌好后的水泥浆过筛后到入集料斗中。 c.搅拌喷浆下沉桩位定好后,启动电机,放松起重机钢丝绳,使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉喷浆,以防止出浆口在下沉过程中被土团所堵塞。

d.喷浆、搅拌提升 水泥深层搅拌桩机下沉到设计深度后,边旋转搅拌钻头边提升,提升时严格按照明设计确定的提升速度提升搅拌机并喷射余下的水泥浆。

e.重复搅拌下沉和提升为使软土和水泥浆搅拌均匀,可再次将搅拌机边旋转边沉入土中,至设计加固深度后再将搅拌机边旋转边提升出地面。

f.清洗向集料斗中注入适量的清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残余的水泥浆,直至基本干净。并将粘附在搅拌头上的软土清除干净

(3)质量控制措施

a.严格按设计要求的桩位进行施工;

b.桩体压浆要求一气呵成,不得中断,每根桩宜装浆一次并喷搅完成;要求连续施工,桩搭接穿插交叉施工,相邻两桩施工间隔不得超过12小时;如超过,搭接质量无保证,应采取在两桩中部加桩补救;

c.施工过程因故停浆,宜将搅拌机下沉至停浆点下50mm,恢复供浆再搅拌提升;

d.压浆提升的速度控制在 0.8m/min,不得超过1 m/min;

e.桩身垂直度偏差不得超过1.5‰,桩位偏差不得大于50mm;

f.施工后龄期达到28天,方可进行基坑土方开挖。

6结束语

该水泥土墙支护结构,在使用过程中未出现过大的位移,支护结构基本完好;周围路面及绿化带均未出现不良沉降;支护结构同时也起到止水作用,既达到满足基坑围护功能又降低围护造价的目的。对于深度不大于6.0米的软土地区基坑工程,不失为一种合理的结构选择。

参考文献:

[1]建筑基坑支护技术规程JGJ 120-2012 .中华人民共和国住房和城乡建设部. 2012.

[2]软土地区深基坑支护工程实例. 宁波市城乡建设委员会.

范文五:水泥土重力式挡土墙在基坑支护中设计应用 投稿:洪團圙

水泥土重力式挡土墙在基坑支护中的设计应用

摘要:根据镜湖湿地研究中心工程基坑概况的实际分析,选用水泥土重力式挡土墙作为基坑支护方案,对其进行了地基承载力、整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性等验算,经验算表明:挡土墙设计满足规范要求。

关键词:水泥土重力式挡土墙;基坑围护;验算

中图分类号:tu476+.4文献标识码: a 文章编号:

引言

基坑支护工程中重力式挡土墙系指水泥与土的搅拌过程中形成的水泥搅拌桩体,其挡土功能主要靠自身重力,墙体本身仅有微小变形,相对于桩周土可视为刚性体,它同样存在墙体倾斜、滑移及整体稳定问题。它不同于一般的弹性挡土墙,弹性挡土墙本身弹性变形较大,须加设内支撑,以维持挡土墙的平衡,同时避免对周围环境的影响。所以重力式挡土墙支护具有施工方便,可操作性强等优点。

一、工程概况

镜湖湿地研究中心工程位于镜湖新区凤林西路北侧、梅山江东侧。由科研办公楼、裙房、后勤附房及会议中心组成,地下一层,总用地面积16634m2,总建筑面积24833m2。

科研办公主楼19层,高度75m,采用框剪结构,裙房采用框架结构,基础采用钻孔灌注桩。基坑场地相对开阔,地下管线分布较少。

二、地质条件

拟建场地原为蟹塘,现已回填块石塘渣,属萧-绍平原地貌。土层分布比较均匀,基坑涉及土层自上而下依次为:①-1层素填土,①-2层粉质粘土,①-3层粉质粘土,②层淤泥,③层淤泥质粘土,④-1层粉质粘土,④-2层粉质粘土。

场地地下水埋藏较浅,地下水位平均埋深为0.8m。主要以接受大气降水、地表水及梅山江渗入补给的上层滞水和孔隙潜水,场地土体渗透性较差。

三、支护结构设计

基坑原设计采用φ700钻孔灌注桩+一道内支撑+水泥搅拌桩止水方案。该方案比较安全,但是造价偏高,支撑跨度较大、施工不够简便。

根据安全可靠、节约投资、施工方便的设计原则,结合基坑自身特点,重新进行方案比选与优化,确定采用放坡卸载+水泥土重力式挡土墙的围护方案。本方案的特点是施工工艺单一、土方开挖方便、节省工程费用。

1、东、南、北三侧

设计剖面上部卸土1m高,平台宽4m、6m、10.2m,边坡坡度1:1.2;下部采用φ700双轴水泥搅拌桩挡土墙,水泥掺量15%。根据基坑计算深度,经强度和稳定性计算,墙宽分别取3.2m(3.9m)、4.2m(5.2m)和5.2m(5.8m),墙长取7.7m(3.9m)、10.2m(5.2m)和11.6m(5.8m),插入深度约为0.8h。

2、西侧

由于基坑边线与拟建会议中心、后勤附楼距离较近,因此需合理选用支护形式和安排施工顺序,确保待建会议中心、后勤附楼和待建科研办公主楼及裙房地下室土方的顺利开挖、地下结构的顺利施工。

3、为了增强基坑软弱土体稳定性,在承台底部、电梯井坑中坑及南侧出土口部位采用水泥搅拌桩进行加固处理。

四、计算分析

1、根据土层条件、地下室结构设计和周边环境,选取了8个典型剖面进行计算,相应地质剖面为1-1(北侧)、2-2(西南侧)、3-3(西北侧)和6-6(东北侧)。

2、计算内容包括围护墙强度、整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性、墙底地基承载力等。

3、计算分析采用同济启明星软件frws2006。

4、土压力计算采用朗肯理论,土层c、φ参数采用固结快剪峰值指标,计算模式采用水土分算法。

5、地面超载20kpa。

通过计算分析,各剖面均满足规范设计要求。

五、坑内降水

本工程浅层孔隙潜水主要赋存在表部填土层、①2、①3号粉质粘土层中。其中②、③层为淤泥及淤泥质粘土层,渗透系数不大,而含水量大,坑底土体刚好在②层和③层之间,易引起基底隆起,危及基坑安全。因此有必要做好坑内的降水措施。

1、地表排水:在坡顶设200×300排水沟,每隔30m设置500×500×600集水井,防止地表水流入坑内。靠近边坡处的地面应适当垫高,便于径流远离边坡。

2、坑内排水:在坑内设置有组织排水,坑底四周集水井和排水沟,原则上以承台和地梁作为坑内的集水井和排水沟。新增的排水系统中集水井宜用干砖砌筑,排水盲沟内填碎石。

3、降水要求:

1)通过试抽设置轻型井点,暂定7套,根据效果实验而定,如无效果,则取消。

2)基坑土方开挖前10天要用轻型井点进行坑内降水,降水深度控制在坑底以下0.50~1.00m。

3)降水单位在基坑开挖期间应做好各种记录,每天测报抽水量及地下水位。并与监测单位密切配合,遇特殊情况应立即请示业主及有关单位,及时协商及解决。

六、围护施工要求及主要措施

1、水泥土搅拌桩施工要求

(1)搅拌桩需待工程桩施工完毕或在压桩影响范围之外时方能施工。

(2)水泥土搅拌桩采用直径φ700的双钻头,搭接宽度200㎜,水泥浆的水灰比为0.45~0.50。

(3)搅拌桩养护期不少于28天,若因工期要求可根据挖土程序来安排施工成桩流程及掺入早强剂,必须保证基坑开挖时水泥土强

度达到设计要求。

(4)水泥掺入量≥15%,外加sn-201外加剂,施工完成开挖前应对水泥土搅拌桩进行质量检测。

2、土方开挖注意事项

(1)挖土施工单位应编制严密的施工组织设计,经业主、监理、总包和基坑围护设计单位认可后方可实施,挖土顺序应严格按施工组织设计进行。

(2)开挖至坑底时,混凝土垫层应做到“随挖随浇”,无垫层坑底最大暴露面积不大于150平方米。

(3)混凝土垫层直接浇捣至围护桩侧面、排水沟不得沿周围设置并宜设计为盲沟,使混凝土垫层能够起到一道地撑的作用,以减小围护桩后期位移。

(4)地面施工超载不得大于20kn/m2,机械进出口通道处需设路基箱以扩散压力。

(5)开挖分层分段,“大基坑、小开挖”,并合理布置观测点,监控实现信息化施工。

七、监测方案

1、基坑监测由业主委托有专业资质的第三方实施。

2、基坑监测包括对环境的保护监测和对本围护体系的安全监测,及时预报施工过程中可能出现的问题,通过信息反馈法指导施工,防止意外事故发生。

3、本基坑按三级基坑要求进行施工监测,监测的主要项目有:

1)周围地下管线和周边建筑物的沉降、水平位移监测,管线的测点、相邻建筑物的测点需与相关管理部门和业主商定。

2)水平位移、竖向位移监测:即在围护结构顶面或地面设置测点,进行水平位移及沉降观测。

3)测斜:即在水泥土搅拌桩墙前的土体内埋设测斜管,进行深层土体位移监测。

4)地下水位监测:即在坑外内设置水位观测井,进行地下水位变化监测。

5)在基坑土方开挖前,须测初始读数。在基坑降水及开挖期间,一般为一天一测。期间可视测得的数据变化情况适当缩短或延长。

4、测得的数据应及时上报业主、监理、总包方及围护设计单位。若测试值达上述界限须及时报警,以引起各有关方面重视,施工单位应会同设计单位一起进行分析,并考虑采取相应的控制位移及沉降的措施。

八、应急预案

基坑开挖过程中若发生异常情况应及时通知有关人员,以便及时采取应急措施。以下应急措施谨供参考:

1、如地面出现裂缝,应及时灌浆修补,防止地表水;

2、发现土体位移过大,或变形速率过快,应停止相应范围土方开挖,回填土方,坑外适当卸土,并根据条件设置应急支撑;

3、若出现漏水情况,应马上压力注浆止水,再挂网抹浆加固止水;

4、若坑底土体位移过大或隆起过大,应停止开挖并立即回填土方,

通过卸荷减少主动土压力的方式控制该现象的发展;

5、若发现异常现象,应及时通知有关各方,以便及时采取有效应急措施。

结语

水泥土重力式挡土墙在现代社会已有了广泛的应用,如何合理的选用,更加实际的验算它,还需要更多的总结和探讨。 参考文献

[1]gb50007—2011,建筑地基基础设计规范[s].

[2]gb50003—2011,砌体结构设计规范[s].

[3]gb50203—2011,砌体结构工程施工质量验收规范.

[4]挡土墙(重力式、衡重式、悬臂式),中国建筑标准设计研究院.

范文六:深层搅拌水泥土桩复合重力式挡墙技术 投稿:邵闶闷

深层搅拌水泥土桩复合重力式挡墙技术

【摘要】以所承建的某工程深基坑支护为例,介绍了深层搅拌水泥土桩复合重力式挡墙在深基坑止水、支护工程中的应用。由于该方案综合了“深层搅拌水泥土桩墙支护技术” 、“加筋水泥土桩法(SMW工法)支护技术” 和“地下连续墙支护技术”的部分优点,不仅具有较好的挡土、挡水的双重功能,而且工期短,综合成本也较低,取得了良好的经济效益和社会效益。

【关键词】水泥土桩墙;深基坑支护;止水;应用技术

【 abstract 】 undertaken an engineering of deep foundation pit bracing for an example, this paper introduced the deep mixing cement pile composite gravity retaining wall in deep foundation pit stop water, support application in engineering. Because the plan comprehensive “deep mixing cement pile wall supporting technology” and “reinforcement cement pile method (SMW) support technology” and “underground continuous wall supporting technology” some of the strengths, not only has the good soil retaining, block the double function of water, and the short time limit, the comprehensive cost is low, and have achieved good economic and social benefits.

【 key words 】 cement pile wall; Deep foundation pit supporting; Stop water; Application technology

一、工程概况

某大酒店”工程总建筑面积56000m2,地下一层,地下室面积为5900m2,裙楼地上共4层,主楼地上共26层,总高为107米。

该工程场地位于典型的喀斯特地貌地区,而且该建筑物正好位于原地貌沼泽地区,场地土分布由上到下为:褐灰色粘土(平均厚1.2m)、泥炭质土(平均厚4m)、粗砂(平均厚2.7m)、砾砂(平均厚1.3m)和基岩。

二、基坑施工技术难点

1、场地受多方限制,无法实施放坡开挖:距建筑物基坑西北面2米内为项目部办公室等临时设施;基坑西南面为城市主干道;基坑东南面紧靠人工湖,至湖边约5米,湖水面标高约-1.5m,湖深约2m,湖面至设计基坑底约高5米;基坑东北面为施工运输主道路,距基坑底边线约4米。

范文七:水泥搅拌桩重力式挡墙在基坑支护中的应用 投稿:邱觃规

【摘 要】通过介绍某高层综合办公楼深基坑工程水泥搅拌桩墙支护结构的工程实例,着重叙述了水泥搅拌桩的作用机理和水泥土重力式挡墙的设计计算要点,指出严谨的设计、严格的施工和严密的监测是确保水泥搅拌桩重力式挡墙基坑工程成功的关键。

  【关键词】水泥搅拌桩;基坑;支护结构;监测

  1、引言

  水泥搅拌桩挡墙是基坑支护工程中经常使用的一种围护结构。它是以水泥为固化剂主剂,通过特制的搅拌机械就地将软土和水泥强制搅拌,利用水泥和软土之间的一系列物理、化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的连续墙体。搅拌桩挡土墙既能防止土体滑塌破坏,也能防止地下水大量渗出后引起周围土体沉降。水泥土桩挡墙多应用于开挖深度不大于于6.0m,周边环境较简单且空间紧张的基坑支护中[1][2]。

  2、工程实例

  2.1工程概括

  某综合楼深基坑工程平面似“扇”形,基坑面积约5000m2,基坑南侧和西侧为繁华道路, 北侧约8m为自行车市场,东侧约10m为富迪车站购物广场(2层砖混),拟建场地南侧道路边埋有自来水供水管道、天然气管道及市政泄水管道,基坑开挖深度为6.0m。

  2.2地质条件

  场地岩土地层由上至下主要有杂填土层(厚0.4~0.7m)、粉质粘土夹粉土(3.4~5.5m)、淤泥质粘土层(4.5~9.1m)、粘土层(3.4~13m)等,土层粘聚力和内摩擦角依次为10KPa、14°,18KPa、8°,10KPa、5°,18KPa、11°。场区地下水为赋存于杂填土层中的上层滞水和下部砂层中的微承压水,坑底有较厚的淤泥质粘土隔水层,则对基坑施工有影响的是上层滞水。

  3、支护方案设计

  根据该基坑地质情况及周围环境状况,本基坑支护形式采用坑顶放坡+水泥土搅拌桩墙的支护形式。

  3.1水泥搅拌桩挡墙

  根据土质条件和基坑开挖深度H先确定搅拌桩插入基坑底深度D,根据工程经验,一般要求D/H≥1.1~1.2,且宜插到不透水层,以阻止地下水的渗流[3][4]。墙体宽度B一般可取B/H=0.8~1.0,且不宜小于0.6,本土程墙厚2.9m,,考虑采用了7排水泥搅拌桩,桩顶标高-2.5m,设计孔深11.5m,有效桩长9m,全程复搅,桩径500mm,纵横向桩间距400mm。坑底采用8排水泥搅拌桩进行被动区加固,桩顶标高-6.0m,设计孔深12m,有效桩长6m,全程复搅,桩径500mm,纵横方向桩间距400mm。水泥采用32.5#普通硅酸盐水泥,喷灰量55±5Kg。平面布置见图1,支护剖面见图2。基坑坡壁的上层滞水采用集水沟疏导。

  3.2坑顶放坡卸载

  根据基坑周边环境,合理利用周边可用空间,从地面往下0~2.5米按1:1比例放坡卸载,并在搅拌桩顶设置宽2.9米宽平台。坡面编钢筋网喷砼,编网规格:面层钢筋网为φ6.5@250×250钢筋网;喷射混凝土采用32.5#普通硅酸盐水泥、中粗砂、5~15mm瓜米石材料,混凝土强度等级为C20,砼厚80~100mm。

  3.3稳定性验算

  整体稳定性最小安全系数Ko=1.199>1.15,即整体稳定性安全。

  抗滑移安全系数Ks=1.25>l.2,即满足抗滑移安全需要。

  抗倾覆安全系数Kt=1.53>l.35,即满足抗倾覆安全需要。

  抗隆起安全系数Kp=2.96>l.8,即满足抗隆起安全需要。

  墙身压、拉和剪应力均满足水泥土墙强度要求。

  4、支护施工

  4.1施工流程

  施工准备→测量放线→水泥搅拌桩施工→监测点布置与监测→四周排水沟及硬化路面施工→桩养护期满→第1层土方开挖→第1层喷砼施工→砼压顶板施工→第2层土方开挖→保留0.5m厚土保护层,进行承台开挖施工→清底至设计基坑深度→施工完毕

  4.2施工要点

  ①保证水泥土各种参数。水泥掺入比为15%,水灰比为0.45。外加剂:木质素磺酸钙0.2%;三乙醇胺0.05%。水泥土28天无侧限抗压强度qu>0.8MPa。

  ②土方应均匀开挖,按施工图纸严格确定表层土卸土厚度及范围,同时在挖土过程中要对工程桩体加以保护防止施工机械对其产生破坏。

  ③在水泥土搅拌桩墙顶须设置钢筋混凝土盖板,配筋率满足钢筋混凝土构造要求。

  ④加强观测和监控,防止施工中可能出现的各种意外情况,发现问题及时会同有关单位采取措施解决。

  5、基坑监测

  本工程为梯形深基坑,基坑监测点取三边及东北侧建筑,并在施工过程中做好施工监测。

  5.1监测项目

  监测项目主要有土体侧向位移,基坑顶面沉降量和水平位移,临近建筑物沉降,周边地面沉降等。

  5.2位移监测

  基准点须设置在变形区以外的稳定地点,观测点沿基坑周边布置,采用经纬仪观测角度,钢尺测量距离的方法进行支护结构的顶部总位移监测。基坑开挖过程中每天观测一次,测定其垂直偏移量。

  5.3沉降监测

  基准高程控制点必须设在非沉降影响区,并在沿基坑周边每20m各布置一个沉降观测点,形成一个高程控制观测网,对周边环境进行沉降监测。采用水准仪按水准测量方法施测,用中丝读数进行闭合观测。土方开挖过程中,每天应对各测点进行1~2次的沉降观测,观测应在标志稳定的情况下才能进行。

  5.4裂缝监测

  施工过程应密切监测场外地面是否出现裂缝,若发现裂缝,应严格监测其发展变化,并及时用水泥浆封闭裂缝以防地面水渗入。

  基坑变形观测[5][6],一是监测地面下沉值,一是监测水平位移值,现场监控测量对喷锚网支护技术尤为重要,掌握边坡的稳定安全程度,提供准确数据信息,以便设计和施工方案做出相应调整,达到设计和施工最优化,确保深基坑支护的稳定可靠性。

  本工程共观测30余次,基坑三边(东北、东南、西北)的最大水平位移分别为10mm、6mm、9mm,最大沉降分别为12m、8mm、11mm,建筑监测最大沉降5mm,不均匀量为3mm,道路不均沉量5mm,基坑支护结构稳定安全可靠,基坑未发生涌水和坑底隆起等现象,,说明该支护方案的设计及施工符合质量安全要求,满足相关规范标准。

  6、结语

  采用水泥搅拌桩挡墙支护结构方案可以在地质条件和周围环境较差的情况下达到预期目标,同时能建设单位减少投资并缩短工期。

  在施土过程中各单位紧密合作并严格控制施土质量,土与水泥均匀搅拌,桩体笔直且连接紧密,墙体墙体无渗水与开裂,基坑无积水,因此保证了施土安全。

  在整个施工中,必须对施工周围的环境进行全面的监控,包括对邻近房屋、道路与地下管线的监控。从而更好的为施工服务。

  总之,在施工中要不断优化设计和施工工艺,采用信息化施工,加强对施工的监控,对出现的问题及时采取有效的处理措施,确保施工安全。

  参考文献

  [1]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].

  [2]DBJ/T 15-20-97,建筑基坑支护工程技术规程[S].

  [3]黄强.建筑工程基坑支护技术规程应用手册[M].北京:中国建材工业出版社1999.

  [4]黄强.深基坑支护工程设计技术[M].北京:中国建材工业出版社1998.

  [5]余志成,施文华.深基坑支护下程设计与施下[M].北京:中国建筑工业出版社1997.

  [6]江正荣.基坑工程.北京:机械工业出版社2004.

范文八:水泥土挡墙) 投稿:姚磦磧

水泥土挡墙(浅基槽支护)

1.水泥土挡墙工作原理:

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,依靠其本

身自重和刚度保护坑壁,形成重力式的挡土结构,一般不设支撑。具有挡土和挡水的双重作用

2特点: 一般情况下较经济,施工无振动,无噪音,污染少,挤土轻微,所以在市区施工更有优势。

3. 适用范围:基坑侧壁安全等级宜为二、三级;水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150kPa;基坑深度不官大干6m。可适用成因的饱和软粘土,包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等软土地基,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。

4.施工方法:深层搅拌法,旋喷法,粉喷法

4.1深层搅拌桩

深层搅拌桩作为支护结构宜根据基坑开挖深度初步设定桩长和支护结构宽度,初定桩长宜为开挖深度的1.6~2.0倍,初步支护结构宽度宜为开挖深度的0.4~0.8倍。

施工过程: 1)桩机定位、对中、调平

放好搅拌桩桩位后,移动搅拌桩机到达指定桩位,对中,调平(用水准仪调平)。

2)调整导向架垂直度

采用经纬仪或吊线锤双向控制导向架垂直度。按设计及规范要求,垂直度小于1.0%桩长。

3)预先拌制浆液

深层搅拌机预搅下沉同时,后台拌制水泥浆液,待压浆前将浆液放入集料斗中。选用水泥标号425#普通硅酸水泥拌制浆液,水灰比控制在0.45~0.50范围,按照设计要求每米深层搅拌桩水泥用量不少于50Kg。

4)搅拌下沉

启动深层搅拌桩机转盘,待搅拌头转速正常后,方可使钻杆沿导向架边下沉边搅拌,下沉速度可通过档位调控,工作电流不应大于额定值。

5)喷浆搅拌提升

下沉到达设计深度后,开启灰浆泵,通过管路送浆至搅拌头出浆口,出浆后启动搅拌桩机及拉紧链条装置,按设计确定的提升速度(0.50~0.8m/min)边喷浆搅拌边提升钻杆,使浆液和土体充分拌和。

6)重复搅拌下沉

搅拌钻头提升至桩顶以上500mm高后,关闭灰浆泵,重复搅拌下沉至设计深度,下沉速度按设计要求进行。

7)喷浆重复搅拌提升

下沉到达设计深度后,喷浆重复搅拌提升,一直提升至地面。

8)桩机移位

施工完一根桩后,移动桩机至下一根桩位,重复以上步骤进行下一根桩的施工。

4.2旋喷法

适用范围:(1) 高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或

可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。

(2)当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物根茎或有过多的有机质时,对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性黄土地基的加固,应根据现场

试验结果确定其适用程度。应通过高压喷射注浆试验确定其适用性和技术参数。

(3) 高压喷射注浆法,对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈骨架结构的地层,地下水流速过大和已涌水的地基工程,地下水具有侵蚀性,应慎重使用。

(4) 高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程。

施工过程:

(1) 测量放线:根据设计的施工图和坐标网点测量放出施工轴线。

(2) 确定孔位:在施工轴线上确定孔位,编上桩号、孔号、序号,依据基准点进行测量各孔口地面高程。

(3) 钻机造孔:可采用泥浆护壁回转钻进、冲击套管钻进和冲击回转跟管钻进等方法

(4) 测量孔深:钻孔终孔时测量钻杆钻具长度,孔深大于20m时,进行孔内测斜。

(5) 下喷射管(6) 搅拌制浆(7) 供水供气(8) 喷射注(9) 冒浆(10) 旋摆提升11) 成桩成墙 (12) 充填回灌

4.3粉喷法

原理:利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂(浆液状和粉体状)强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。粉喷桩就是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法。适合于加固各种成因的饱和软粘土,目前国内常用于加固淤泥、

淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。

施工过程:(1)定位:平整场地,整套设备安装就位,喷粉桩机自动纵横向移动,钻头对准孔位。

(2)预搅钻进下沉:启动搅拌机电机,钻头正向旋转,实施钻进作业

(3)喷粉搅拌提升

4)重复搅拌

(5)移位:利用喷粉桩机的步履功能移动钻机至新孔位重复以上过程

范文九:重力式挡土墙 投稿:孙吇合

重力式挡土墙

一.重力式挡土墙的构造

重力式挡土墙一般是由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等部分组成,如图2.1.1所示。由于我国石料场地丰富,多采用片(块)石砌筑,咋缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。

(一)墙身

墙背为单一坡度的直线型,墙背的倾斜方向可以分为俯斜、仰斜、垂直挡土墙3种,(图2.1.2)。有时也设计成多个坡度的折线型,如图2.1.3所示的衡重式墙,其上墙俯斜墙背的坡度未1:0.25~1:0.45.下墙仰斜墙背坡度1:0.25~1:0.35左右,上下墙的墙高比采用2:3。

墙胸一般均为平面,墙胸坡度直接影响挡土墙的高度。在地面坡度较陡时一般为1:0.05~1:0.2;地面平缓时,一般为1:0.20~1:0.35,较为经济。墙顶最小宽度,浆砌挡土墙不小于50cm,干砌不小于60cm。混凝土修筑的不小于20cm。路基挡土墙顶部应筑有墙帽。

为保证行人安全,在过高过长的路基挡土墙顶应设置护栏。为行车的安全,在墙的线路另一侧设护轨。当挡土墙较高时,为维修养护方便,宜设置检查梯。

(二)基 础

当地基承载力不足时,挡土墙常采用扩大基础,将墙趾或墙踵部分加宽成台阶,或两侧同时加宽,以加大承压面积。加宽宽度一般不小于20cm。若需加宽值过大,也采用钢筋混凝土地板。

对于挡土墙基础的埋置深度,应符合下列要求:

1.土质地基

(1)无冲刷时,应在天然地面以下至少1m;

(2)受水流冲刷时,应在冲刷线以下至少1m;

(3)受冻胀影响时,应在冻胀结线以下不小于0.25m。当冻深超过1m时,可采用1.25m但基地应夯填一定厚度的砾砂或碎石垫层,垫层底面亦应为于冻结线以下不小于0.25m。

2.碎石、砾石、沙类地基

不考虑冻胀影响,但地基埋深不宜小于1m

3.岩石地基

若墙基落在基岩上,应将基岩表层的风化部分、松软土石清除干净,并按规定嵌入基岩。如果基础位于较完整稳定的硬质岩石斜坡上时,可采用台阶式基础。基地嵌入岩层的深度。

(三)排水设施

挡土墙应设置排水设施,以疏干墙后土体和防止地面水下渗,防止墙后积水形成井水压力,减少寒冷地区回填土的冻胀压力。排水设施主要包括:

1.设置地面排水沟,引排地面水。需夯实回填土顶面或地面松土,防止雨水及地面水下渗,必要时可加设铺砌。

2.设置墙身泄水孔,排除墙后水。

泄水孔的尺寸一般为5cm*10cm、10cm*10cm、15cm*20cm的方孔或直径为5~10cm的圆孔。孔眼间距一般2~3m,上下左右错开布置。下排水孔的出口应高出墙前地面0.3cm;若为路堑墙,应高出边沟水位0.3m;若为侵水挡土墙,应高出常水位0.3m。当墙背填土为渗水性土时,挡土墙泄水孔设置。当墙背填土渗透性不良或可能发生冻胀时泄水孔的进口处应设反滤层,在最低一排泄水孔至墙顶一下0.5m范围内铺设厚度不小于0.3m的砂卵石排水层。干砌挡土墙应墙身透水,可不设泄水孔。

3.纵向排水设备。当墙身后渗水量较大或有集中水流,或保持墙身美观要求不宜设泄水孔时,应设纵向排水设备。

(四)沉降缝与伸缩缝

由于沿强纵向的高墙、地基压缩性会有差异,必须每隔相当距离设置沉降缝。沉降缝同时可兼起圬工受温度变化而引起的胀缩的伸缩缝用。一般沿线路方向每隔10~25cm设置一道缝。缝宽2~3cm缝内一般可用胶泥填塞,但在渗水量大、填料容易流失或冻害严重地区,则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料,沿内,外,顶三方填塞填深不宜小于0.2m,当墙后为岩石路堑或填石路堤时,可设置空缝。

二.重力式挡土墙的施工

重力式挡土墙是一种圬工建筑,其施工方法和施工质量要求与普通圬工建筑有许多相似之处,主要包括三个工序:即明瓦基坑、砌筑基础及砌筑墙身。

(一)明挖基坑

1.开挖前,应在应在上方作好截、排水设施。雨天坑内积水应随时排干。

2.复查核对基础地质条件。瓦基时遇到地质不良、承载力不足的地基,应通过设计采取措施据以施工。

3.墙基位于斜坡地面时,其趾部埋入深度和距地面水平距离应同时符合规定要求;墙基高程不能满足设计要求时,应通过变更设计后施工。

4.采用儭斜基地时,应准确挖凿。不得用填补方法筑城斜面。

(二)砌筑基础

1.砌筑前,应将基地表面风化,松软土清除。

2.硬石基坑中的基础,宜紧靠坑壁砌筑,应插浆塞满间隙,使与底层结为一体。

3.雨季在土质或易风化软石基坑中砌筑基础,应于基坑挖好后,立即满铺砌筑一层。

4.采用台阶式基础时,台阶转折处不得气成竖向通缝;砌体与台阶壁间的缝隙应插浆塞满。

(三)砌筑墙身

1.砌出地面后应立即回填夯实,并做好其顶面排水、防渗设施。

2.伸缩缝与沉降缝两侧壁应平齐无搭叠,缝中防水材料应按要求深度塞填紧密。

3.泄水孔应在砌筑墙身时留置,做泄水孔时,应同时作好墙背反率,防渗隔水设施。

4.挡土墙栏杆、检查梯或台阶应链接牢固,外观整齐;钢铁杆件应及时涂漆。

(三)施工注意事项

1.在岩体破碎或土地松软,有水地段,修建挡土墙应尽量考虑选择在雨水较少的秋、冬季施工比较有利。此时地下水位一般较低,土体的含水量较少,主体抗滑力较大,土体稳定。

2.根据地质情况,采取适当的开挖方法若挡土墙位置位于地质条件不良的地段,基础开完应按结构要求分段错开开挖,集中施工,不能一次开挖太长。

3.施工前必须被阻材料,在做好施工准备的基础上方可动工。一旦开工,基坑开挖、基础砌筑以及墙身砌筑或安装等工程的施工必须迅速一气呵成,以及减少基坑的支撑工作和坍塌现象,明挖基础的基坑开挖到位后,为防止于水下渗影响墙身稳定,应及时回填夯实,顶面做成不小于4%的排水横坡,同时要作好墙后的排水设施。、河边基坑应回填石块,以防冲刷。

4.随着墙身的砌筑,待圬工强度达到70%以上时,应及时进行墙后回填,挡土墙背后的填料规格和回填方法必须符合《铁路路基施工规范》的规定,填土时应夯实紧密。同时应分层填筑,层面要铺平,并用小石块将空隙塞实,然后再填第二层。如果随便抛填,则会大大增加墙背的压力,同时由于孔隙大了,沉降量也将增大。修建挡土墙应按铁道部现行的《铁路混凝土及砌体工程施工规范》进行施工控制和质量检验。

5.挡土墙偳部伸入路堤或嵌入底层部分应于墙体结合一起砌筑。路堑挡土墙顶面应抹平与边坡相接,期间空隙应于填实并封严。挡土墙与桥台、隧道洞门连接时应协调配合施工,必要时应加临时支撑,保证相接填方或地基层的稳定。

6.干砌挡土墙,缝的两侧应选用平整石料砌筑,事成垂直通缝。

范文十:重力式挡土墙 投稿:苏傣傤

目录

1.设计资料........................................................................................................................................ 2

2.墙型选择........................................................................................................................................ 2

3.挡土墙布置.................................................................................................................................... 3

3.1基础埋置深度 ................................................................................................................. 3

4.挡土墙的构造和尺寸初拟 ............................................................................................................ 4

5.挡土墙的主动土压力 .................................................................................................................... 5

5.1车辆荷载作用下的土压力 ............................................................................................. 5

5.2复杂边界条件下的主动土压力 ..................................................................................... 5

5.3土压力作用位置 ............................................................................................................. 7

6.挡土墙的验算 ................................................................................................................................ 8

6.1抗滑移验算 ..................................................................................................................... 8

6.2抗倾覆验算 ..................................................................................................................... 9

6.3 地基应力及偏心距验算 ................................................................................................ 9

6.4 基础强度验算 .............................................................................................................. 10

6.5 墙底截面强度验算 ...................................................................................................... 10

6.6极限状态验算法 ........................................................................................................... 10

7.改进措施...................................................................................................................................... 14

重力式挡土墙设计

1.设计资料

(1)高速公路,双向四车道路基宽度为路基宽度26米,即:3.50(中间带)+4

×3.75(行车道) +2×3.00( 硬路肩)+2×0.75(土路肩)。边坡坡度为1:1.5,

高填方路堤段,中心填筑高度为10m,地面坡度平均为5%。

(2)基本可变荷载只考虑正常使用情况下的行车荷载。

(3)挡土墙墙身材料,石料为MU30,砂浆为M7.5,其容许压应力为[]=1500kpa,

容许剪应力为[]=190kpa 。

(4)地基为土质地基,以砂性土为主要,挡土墙基底的摩擦系数为0.36,地基

的承载能力特征值为350kPa。

(5)墙后填料为砂类土,填土重度取19kN/m,内摩擦角为34,粘聚力近3

似为0kPa。

(6)墙背与填土间的摩擦角为1/2。

(7)季节性冰冻地区,当地最大冻深为1.8m。

(8)挡土墙设计荷载组合取组合Ⅱ。

(9)其他需要的建筑供应充足,自行选择,相关资料参照规范选取。

2.墙型选择

常见的挡土墙形式有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式

和锚定板式及桩板式等。重力式挡土墙主要依靠墙身自重保持稳定,取材容易,

形式简单,施工简便,适用范围广泛。重力式挡土墙墙身截面大,圬工数量也大,

在软弱地基上修建往往受到地基承载力的限制。如果墙过高,材料耗费多,则不

经济。由于该路段填筑高度为10m,一般情况下挡土墙小于12m,挡土墙高度较

小,而且当地有石料,所以在此设计中选择重力式挡土墙。

重力式挡土墙的墙背可做成仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式五种。

仰斜墙背所受的土压力较小,用于路堑墙时,墙背与开挖面边坡较贴合,因

而开挖量和回填量均较小,但墙后填土不易压实,不便施工。当墙趾处地面横坡

较陡时,采用仰斜墙背将使墙身增高,断面增大,所以仰斜墙背适用于路堑墙及

墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。

俯斜墙背所受土压力较大,其墙身断面较仰斜为大,通常在地面横坡陡峻时,

借陡直的墙面以减小墙高。垂直墙背的特点,介于仰斜和俯斜墙背之间。

凸形折线墙背系由仰斜墙背演变而来,上部俯斜、下部仰斜,以减小上部断

面尺寸,多用于路堑墙,也可用于路肩墙。

衡重式墙背在上下墙间设有衡重台,利用衡重台上填土的重力使全墙重心后

移,增加了墙身的稳定。因采用陡直的墙面,且下墙采用仰斜墙背,故可以减小

墙身高度,减少开挖工作量。衡重式墙背适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤

墙,也可用于路堑墙。

由于地面平均坡度为5%,坡度较缓,墙背选择仰斜式,土压力较小,从而提

高挡土墙的抗滑和抗倾覆能力,对地基的承载能力要求也比较低,减小圬工量。

同时考虑到路堤较高会有较高的土压力,应当适当增加墙顶高度,增加自重来抵

抗倾覆与滑移,要是仍然不满足,坡脚做为倾斜。

3.挡土墙布置

3.1基础埋置深度

挡土墙基础置于土质地基时,其基础深度应符合下面的要求:基础埋置深度

不应小于1m,当有冻结时,应在冻结线下不小于25cm。

当地的最大冻深为1.8m,则基础埋置深度可取2.05m。

3.2墙趾和墙高的选定

仰斜式挡土墙墙高适用范围为不大于10m,而该路段的填筑高度为10m,考

虑埋深和地面横坡,路肩墙的高度是大于10m的,所以此设计不宜采用路肩墙,

只能选择路堤墙。

墙的高度受很多因素的影响,一般来说,墙的高度增加时,墙所受的土压力

就会增大,进而增加墙的圬工量,施工难度也会提高,但是墙后填土量就会减小,

挡土墙收缩坡脚的效果也就越明显,从而节约土地资源,减少征地的费用。

由平均坡度和最大冻深,大致判断该路段处于平原区,平原区往往土地肥沃,

人口密集,土地资源非常宝贵,而且高速公路的施工条件比较好,所以尽量提高

墙高。因此确定地面线以上墙高为8m。

4.挡土墙的构造和尺寸初拟

重力式挡土墙断面的构造要求如下:

(1)重力式挡土墙的墙顶宽度,当墙身为混凝土浇筑时,不应小于0.4;当

为浆砌圬工时,不应小于0.5m;当为干砌圬工时,不应小于0.6m。

(2)仰斜式挡土墙墙背仰斜坡度不宜缓于1:0.25,墙面坡度不宜陡于墙背

坡度,地面横披平缓时,墙面坡度可较缓,但不宜缓于1:0.30。

建筑材料选择浆砌圬工,根据挡土墙验算程序,顶墙顶宽度为为3.25m,墙

背仰斜坡度为1:0.2,墙面仰斜坡度为1:0.25,基底水平,宽度为3.425m。

设计挡土墙如图一所示

图一:挡土墙布置图

5.挡土墙的主动土压力

采用库伦土压力理论来计算墙后填土对挡土墙的主动土压力。

5.1车辆荷载作用下的土压力

将作用于墙背后填土表面的车辆荷载近似的按均布荷载来考虑,并将其换算

为重度与墙后填土相同均布土层。挡土墙高度为10m,则附加荷载强度q取10kPa。

换算均布土层厚度h0为

10h00.5m20

式中,——填土的重度,kN/m。 3q

5.2复杂边界条件下的主动土压力

5.2.1破裂角计算

由于挡土墙后的填土表面不是平面,而且在路基表面有行车荷载的作用,所

以边界条件比较复杂。按破裂面交会与路基面的位置不同,可分为下列几种图式。

大部分情况下,破裂面会处在荷载作用的位置,下面进行破裂面角度的计算。

(公式来自公路路基设计手册第二版570页)。

34011018'17039.60

ab2h0(bd)H(H2a2h0)tgA(Ha)(Ha2h0)

4.446.6620.5(6.66+0)-10.1(10.124.4420.5)-0.20.339(10.14.44)(10.14.44+1)

tgtgtg39040'0.81439011'

图2破裂角

--一个角度参数,便于计算

A—形状系数

5.2.2验算破裂面是否与假设一致 堤顶破裂面距墙踵距离:

(Ha)tg(10.14.44)0.81411.83(m)

荷载内边缘距墙踵距离:

Htgbd10.10.26.6608.68(m)

荷载外边缘距墙踵距离:

Htgbdb010.10.26.6601321.68(m)

因为:8.68<11.83<21.68,故破裂面交于荷载内,所以假设计算图式符合实际。

5.2.3主动土压力系数K

cos()K(tgtg)sin()

cos(39012'340)(0.814-0.2)0.18100sin(3912'3940')

5.2.4 主动土压力E

h1d00(m)0'tgtgtg25030.2

batg6.662tg39012'h34.96(m)0tgtgtg3912'-0.2

h4Hh1h310.104.965.14(m)

h32h0h42aK11(1-)2H2HH

24.444.9620.55.141(1-)1.71210.1210.110.1

112EHKK11910.120.1811.71299.94(kN/m)22

0'ExEcos()299.94cos(1118170)298.46(kN/m)

0'EyEsin()299.94sin(1118170)29.79(kN/m)

式中,a——路堤倾斜段至路堤顶面距离,(m);

——墙背倾角,(),当墙背俯斜时值为正,仰斜为负;

——墙背摩擦角,();

5.3土压力作用位置

Ha(Hh3)2h0h4(3h42H)Zx33H2K1

10.14.44(10.14.96)20.55.14(35.14210.1)3.57(m)23310.11.71 ZyBZxtg3.413.570.24.13(m)

图3挡土墙受力

6.挡土墙的验算

6.1抗滑移验算

墙身截面积:34.97(m2) 重量:34.9723804.31(kN)

抗滑稳点先按基底水平计算:

KCN+Ep

Ex0.36(804.3129.19)1.005298.46,不满足

将基底改为倾斜基地,坡度0.2

N'Ncosa0Exsina0804.310.9829.190.19793.94

T'Excosa0Nsina0298.460.98804.310.19139.67

KCN'+Epsina0

T'0.36793.942.041.3139.67 安全

6.2抗倾覆验算

相对于墙趾点,墙身重力的力臂 Zw = 2.97 (m)

相对于墙趾点,Ey的力臂 Zx = 3.57 (m)

相对于墙趾点,Ex的力臂 Zy = 4.13 (m)

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩= 1065.5(kN-m) 抗倾覆力矩=2508(kN-m) MyGiZGiEyZy8042.9729.194.132508(kNm) MoExZx298.463.571065.5(kNm)

K0

MyM025082.351066 倾覆验算满足: K0 =2.35> 1.500,安全

6.3地基应力及偏心距验算

基础为天然地基,验算墙底偏心距及压应力

取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距

作用于斜基础底的法向力 = 793.94(kN)

作用于墙趾下点的总弯矩=1236(kN-m)

基础底面宽度B'Bcosa03.412cos11.303.35m

248112451.556793.94 Z'NMyM0N'

e ' 偏心距B'3.35'ZN1.5560.118m22

1

2N'6e'79360.118(1)(1)281.5(kpa)BB'3.4123.35 N'6e'79360.118(1)(1)183.3(kpa)BB'3.4123.35

基底压应力: 趾部=281.5 Kpa踵部=183.3 Kpa,均小于350 Kpa,合格 最大应力与最小应力之比 = 281.5 / 183.3= 1.53

6.4 基础强度验算

基础为天然地基,不作强度验算

6.5 墙底截面强度验算

6.5.1 过墙趾的水平截面法向应力和偏心距验算

验算截面以上,墙身截面积 = 34.97(m2) 重量 = 804.31kN 相对于墙趾点,墙身重力的力臂 Zw = 2.97 (m) 相对于墙趾点,Ey的力臂 Zx = 3.57 (m)

相对于墙趾点,Ex的力臂 Zy = 4.13 (m)

MyiGiZGiEyiZyi8042.9729.194.132508(kNm) MoiExiZxi298.463.571065.5(kNm)

ZNMyM0

N'250810651.73(m)80429 B3.412eiZNi1.7320.02(m)2 2

1

2N6e83360.02(1)(1)235.6(kpa)BiBi3.4123.412 N6e83360.02(1)(1)252.7(kpa)BiBi3.4123.412

Exi298.4687.33(kpa)[]190(kpa)Bi3.412,满足。 6.5.2 过墙趾的水平截面剪应力验算 i

6.6极限状态验算法

6.6.1极限状态法的设计准则

挡土墙承载能力极限状态的基本条件为

0SR(fd,d)

fdfk

f

式中,0——结构重要系数;

S——荷载效应的组合设计值;

fk——抗力材料的强度标准值;

fd——抗力材料的强度设计值;

f——结构材料、岩土性能的分项系数;

d——结构或构件几何参数的设计值。

当采用荷载效应组合时,荷载效应的组合设计值Sd按下式计算:

SdSGkSQ1kciSQik

式中,SGk——荷载标准值的效应;

SQ1k

SQik——在荷载组合起控制作用的一个可变荷载标准值的效应; ——第i个可变荷载标准值的效应;

ci——第i个可变荷载组合值系数,当计算地基应力时,可取1.0。

6.6.2抗滑稳定性验算

1.1GQ1(EyExtan0)(1.1Gq1Ey)tan0Q1Ex

0.36(1.1804+1.4(29.79+298.46tan11.3)(1.1804+1.429.78)tan11.3-1.4298.46279.7kN0

沿墙踵处地基土水平面滑动的稳定性验算

1.1GtanQ1Ea1.1804tan341.4300176.53kN0

抗滑稳定性满足要求。

6.6.3抗倾覆稳定性验算

加了倾斜基底之后土压力的增量产生的弯矩对结构有利,而且产生的弯矩较

小,所以倾覆力矩仍按没加倾斜基底时来算。

0.8GZGQ1EaZa0.88042.971.4(298.463.57294.13)586.2kNm0抗倾覆稳定性满足要求。

6.6.4基底应力及合力偏心距验算

荷载效应标准组合,重力增大对挡土墙有利作用,分项系数取0.9,墙后主动土压力增大对挡土墙起不利作用,分项系数取1.3,作用于基底形心的弯矩和垂直力为

MkGGZGQk(EyZyExZx)0.98041.261.3(298.53.5729.84.13)341kNm

NkGG0.9804+1.329.8762.3kN

基底合力偏心距为

e0Mk341B3.40.45m0.57m Nk762.366

基底两边缘的压应力为

1Nk6e76360.45399.8kPa (1)(1)2B47.5kPaB3.413.41

基底最大压应力有

max399.8kPaKfa1.0400400kPa

满足要求。

6.6.5墙身截面验算

在某一类荷载效应组合下,荷载效应的组合设计值按下式计算:

Szc(GSGikQiSQik)

式中, S——荷载效应的组合设计值;

G、Qi——荷载的分项系数;

SGik——第i个垂直永久荷载的标准值效应;

SQik——土侧压力、水浮力、静水压力、其他可变荷载的标准值效应; zc——荷载的综合效应组合系数。

Ⅰ-Ⅰ截面为最危险截面,只须验算此截面即可。如图三所示

图4 1-1截面

6.6.5.1合力偏心距验算

在荷载组合Ⅱ下,荷载对计算截面形心的总力矩设计值为

挡土墙墙身或基础为圬工构件时,偏心受压构件计算截面上的轴向力偏心距

e0Mk3410.45m Nk762.3

计算得k1

NdkAfcd

1.059641012.213.41115005115

受压合格。

抗剪承载力验算:

VdAfvdauNGd

1.4298.5417.93.411190

647.9

抗剪承载力合格

7.改进措施

可以改进的地方,明显圬工尺寸过大,用其他类型挡土墙更为合适。但是若单独考虑重力式挡土墙,本例中的安全系数都偏高,说明圬工体偏大,同时由于基底埋深有2.1m,被动土压力部分忽略引起需要很大的圬工自重才能保证抗滑,事实计算的被动土压力水平分力约为300kN,基本考虑后尺寸可以明显缩小,大概经过改进挡土墙顶部的宽度2m可以基本满足验算,更为经济。

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