水泥土墻在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

＊扶曉梁煥新

（1.中國成達(dá)工程有限公司 四川 610041 2.成都大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院 四川 610106）

水泥土墻在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

＊扶曉1梁煥新2

（1.中國成達(dá)工程有限公司 四川 610041 2.成都大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院 四川 610106）

本文介紹了越南南部某電站項目取水泵房的基坑采用水泥土墻作為深基坑支護(hù)的方案。使用中越兩國的水泥土墻規(guī)范進(jìn)行計算和比較，并對水泥土的施工流程和參數(shù)進(jìn)行了介紹。可供類似工程參考。

水泥土墻；軟土；深基坑支護(hù)；穩(wěn)定

水泥土攪拌法是利用水泥等固化劑材料通過機(jī)械攪拌，就地將軟土和水泥漿等固化劑強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基土強(qiáng)度和增大變形模量。水泥土攪拌法加固軟土技術(shù)具有布置形式靈活，施工便捷，最大限度利用原土以及對周圍原有建筑物影響小的特點。已被廣泛用于軟土地基改善、建筑地基處理、基坑支護(hù)等方面。

1.工程概況

泵坑平面圖

泵坑立面圖

越南南部沿海某電站項目，裝機(jī)容量為2臺660MW燃煤機(jī)組，海水冷卻。取水泵房下部平面尺寸52mX31.4，泵房底面絕對標(biāo)高-12.00m，地坪絕對標(biāo)高+4.5m，基坑深度16.50m。該廠區(qū)表層土體主要為淤泥質(zhì)土，流塑～軟塑狀態(tài)，承載力低。

2.基坑支護(hù)選型

根據(jù)地勘揭露，取水泵房區(qū)域土層由上至下主要為(1)回填粉砂(2)淤泥質(zhì)土(3)粉砂層(4)粘土層及(5)粉砂層，其中淤泥質(zhì)土為流塑～軟塑狀態(tài)，承載力低。

任號底標(biāo)高(m) 1 1 回填粉砂 1.4 1.9 0 15 1.4 2 2-1 淤泥質(zhì)土 4.3 1.65 0.75 2.5 5.7 3 2a-1 粉砂 0.5 18.5 0 25 6.2 4 2-2 淤泥質(zhì)土 2.8 1.65 0.9 2.5 9 5 2a-2 粉砂 0.8 18.5 0 25 9.8 6 2-3 淤泥質(zhì)土 1.3 1.65 0.9 2.5 11.1 7 2a-3 粉砂 1.8 18.5 0 25 12.9 8 2-4 淤泥質(zhì)土 10 1.65 0.99 2.5 22.9 9 3-1 粉砂 11.5 2 0 30 34.4土層任號 土層描述 厚度(m)重度(γ) (T/m3)黏聚力(C)內(nèi)摩擦角(Φ)

依據(jù)泵房深度以及土層情況，該泵房基坑必須采用基坑支護(hù)措施。經(jīng)過對當(dāng)?shù)鼗又ёo(hù)的調(diào)研以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，確定采用水泥土墻的支護(hù)型式。

3.水泥土擋土墻的設(shè)計原理

水泥土擋土墻適用于淤泥質(zhì)土、淤泥基坑支護(hù)，特別適用于沿海地區(qū)軟土基坑的支護(hù)。國內(nèi)規(guī)范《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012計算按照重力式設(shè)計，水泥土的寬度隨著深度的加大而加寬。其破壞形式包括(1)墻整體傾覆；(2)墻整體滑移；(3)沿墻體以外土中某一滑動面的土體整體滑動；(4)墻下地基承載力不足而使墻體下沉并伴隨基坑隆起；(5)墻身材料的應(yīng)力超過抗拉、抗壓或抗剪強(qiáng)度而使墻體斷裂；(6)地下水滲流造成的土體滲透破壞。通過對水泥土墻的穩(wěn)定性和承載力的驗算，確定墻的嵌固深度和寬度。在越南的水泥土規(guī)范中，考慮水泥土為特殊的一種土體，通過計算水泥土的置換率，折算水泥土格柵墻的抗剪強(qiáng)度，從而考慮整個土體的圓弧滑動穩(wěn)定性驗算。

4.水泥土擋土墻的設(shè)計

設(shè)計采用兩種模型計算

模型1依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012設(shè)計，水泥土墻采用格柵式，水泥土墻頂標(biāo)高±0.000m，水泥土墻底標(biāo)高-23.000m，水泥土墻寬度為12.2m，格柵面積置換率為0.88，水泥土樁直徑1m，搭接寬度200mm。坑底同樣采用格柵式水泥土加固，加固深度11m，格柵面積置換率為0.43。水泥土墻體28d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于1.0MPa。按照該規(guī)范第6章的內(nèi)容，分別對水泥土墻進(jìn)行(1)重力式水泥墻的滑移穩(wěn)定性驗算(2)重力式水泥墻的傾覆穩(wěn)定性驗算(3)圓弧滑動穩(wěn)定性驗算(4)重力式水泥墻嵌固深度驗算(5)重力式水泥墻正截面應(yīng)力驗算。計算模型如下∶

側(cè)壁水泥土樁布置圖

坑底水泥土樁布置圖

通過計算，穩(wěn)定性和承載力結(jié)果如下：

滑移穩(wěn)定性 1.505 滿足 圓弧滑動穩(wěn)定性 1.877 滿足傾覆穩(wěn)定性 1.390 滿足 坑底隆起穩(wěn)定性 8.157 滿足

以及墻體的正截面應(yīng)力驗算、地下水滲透穩(wěn)定性驗算及構(gòu)造均滿足規(guī)范要求。

模型2依據(jù)越南規(guī)范《Stabilization of soft soil-The soil cement column method》TCVN 9403-2012設(shè)計，水泥土墻采用格柵式，墻體為階梯狀布置，水泥土墻寬度為14.6m，格柵面積置換率為0.77，水泥土樁直徑1m，搭接寬度200mm。坑底同樣采用格柵式水泥土加固，加固深度11m，格柵面積置換率為0.43。按照格柵的面積置換率，計算格柵式水泥土墻的抗剪指標(biāo)C，采用圓弧滑動面法進(jìn)行基坑穩(wěn)定性進(jìn)行驗算。

其中：

Ctb=Cu(1-a)+aCC

Ctb∶ 格柵式水泥土的抗剪強(qiáng)度；

Cu∶ 格柵內(nèi)土的抗剪強(qiáng)度；

CC∶ 水泥土的抗剪強(qiáng)度。

a=nAc/Bs

a∶ 格柵式水泥土的置換率

n∶ 單位面積內(nèi)水泥土柱的個數(shù)

Ac∶單個水泥土柱的有效面積；

Bs∶單位面積。

水泥土格柵的折算抗剪承載力

重度(kN/m3) 黏聚力(KPa) 內(nèi)摩擦角(°)淤泥質(zhì)土 16.5 7.5 2.5水泥土 17.5 100 40

部位 置換率 重度(kN/m3) 黏聚力(KPa) 內(nèi)摩擦角(°)支護(hù)墻體 77% 17.27 78.725 31.375底部 43% 16.93 42.275 18.625

計算模型如下：

側(cè)壁水泥土樁布置圖

坑底水泥土樁布置圖

使用Geo-Slope計算，圓弧滑動面驗算MR/MS＞1.3，滿足要求。

比較兩種模型的結(jié)果，工程量上第二個模型較優(yōu)，故最終選用了第二種模型方案實施。

5.施工及效果

現(xiàn)場實施遵循：現(xiàn)場和室內(nèi)實驗—確定設(shè)計參數(shù)、施工參數(shù)及施工工藝—現(xiàn)場施工—過程監(jiān)控——質(zhì)量檢測—以及基坑監(jiān)測的程序?qū)嵤Ｊ┕姖{量及攪拌深度采用監(jiān)測儀器自動記錄時間、深度、下降和提升速度、水泥漿注入量的數(shù)據(jù)，以便隨時監(jiān)控。其中下降速度＜1m/min，提升速度＜2m/min，攪拌頭速度40rpm/min，水泥摻量不小于14%，水膠比為0.7，每米注漿量＞190l/m。目前，該基坑支護(hù)已經(jīng)順利實施，效果良好。

6.結(jié)語

重力式水泥土墻基坑支護(hù)具有施工便捷，工期短的特點，特別適用于海邊項目軟土的基坑支護(hù)。設(shè)計前，應(yīng)進(jìn)行處理地基土的室內(nèi)配合實驗。針對現(xiàn)場土層的性質(zhì)，選擇合適的固化劑、外摻劑及摻量，提供不同齡期、不同配比的強(qiáng)度參數(shù)。施工前，應(yīng)進(jìn)行工藝性試樁，確定施工參數(shù)，以及試樁質(zhì)量。對于深基坑，特別要注意在施工過程中的質(zhì)量監(jiān)控，特別是水泥漿質(zhì)量、鉆頭下降和提升的速度、轉(zhuǎn)數(shù)、深度、注漿量。并且應(yīng)采用正規(guī)計量部門認(rèn)證的監(jiān)測儀自動監(jiān)測。

[1] GB 50007，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范．

[2] JGJ 120，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程．

[3] JGJ 79，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范．

[4] TCVN 9403 Stabilization of soft soil-The soil cement column method．

扶曉（1976～），男，中國成達(dá)工程有限公司，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計。

梁煥新（1971～），女，成都大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，研究方向：結(jié)構(gòu)教學(xué)與研究。

(責(zé)任編輯 李田田)

APPLICATION OF CEMENT-SOIL WALL FOR RETAINING AND PROTECTION OF DEEP FOUNDATION EXCAVATIONS

Fu Xiao1, Liang Huanxin2
(1. Chengda Engineering co., LTD in China, Sichuan, 610041 2. School of Architecture and civil engineering Chengdu University, Sichuan, 610106）

cement-soil wall；weak soil；retaining and protection for excavations；stabilization

T

A

Abstract：In this paper, introduced using cement-soil wall as retaining and protection of deep foundation excavation in the foundation pit of the pump station of a certain power plant in southern Vietnam. GB codes and TCVN codes were adopted in the analysis and comparison of the cement-soil wall, and the construction process and parameters of cement- soil wall were briefly introduced. To provide a reference for similar engineering projects.