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岩土研究院

水泥土墙作为基坑围护结构的优缺点、适用范围、主要用途

443 2021-04-02 09:49:52


基坑工程中的重力式围护墙,一般是指厚度较大的水泥土墙体。用特殊的深层搅拌机械,在地面以下就地把土与水泥强行搅拌,形成柱状的加固体,并采用连续工艺的搭接方法把柱状加固体组成墙体,用在基坑支护中。由于水泥土墙体的材料强度比较低。主要是靠墙体的自重平衡墙后的土压力,因而常常将其作为重力式挡土墙对待。该种围护墙体适用于软土地基,但不宜在有较多碎石、砖块及其他有机质杂物的填土层中使用。


(1)水泥土墙作为基坑围护结构的主要优点如下∶

1)水泥土加固体的渗透系数比较小。一般不大于10-'cm/s。因此墙体有良好的隔水性能,不需另做防水帷幕;

2)水泥土支护墙一般采取自立式,不加支撑,所以开挖较方便;

3)水泥土墙体的工程造价比较低,当基坑开挖深度不大时,其经济效益更为显著。

(2)水泥土墙作为基坑围护结构的主要缺点如下:

1) 由于水泥十墙体的材料强度比较低,不能适应支撑力的作用,所以一般都采用自立式的结构体系,这样基坑的位移量就比较大,当在环境保护要求较高的情况下采用时,必须十分慎重;

2)墙体材料强度受施工因素影响导致成墙质量的离散性比较大,由于施工设备、施工管理和施工操作上的原因,往往不能保证水泥(或水泥浆) 与土搅拌得很均匀而影响加固体的强度。一般情况下,粉喷桩质量的离散性比搅拌桩更大。


(3)水泥土墙作为基坑围护结构的适用范围如下:

1)地层条件。国内外大量试验和工程实践表明,水泥土桩除适用于加固淤泥、淤泥质土和含水量高的黏土、粉质黏土、粉土外,对砂土及砂质黏土等较硬质的土质的适应性也已逐渐被挖掘出来,但对泥炭土及有机质土应慎重对待。

2)场地周边环境。以水泥土作为围护结构必须满足周边空旷。工场地较宽敞。而由于水泥土桩施工无噪声、无泥浆废水污染、无振动、无土体侧向挤压、无隆起及无排土弃土等,故被广泛用于旧城改造的建筑密集场地。

3)适用基坑开挖深度。对于软土的基坑支护,一般支护深度不大于6m,对于非软土基坑的支护则支护深度可达 10m,做止水帷幕则受到垂直度要求的控制。


(4)水泥土墙作为基坑围护结构的主要用途如下∶

1) 直接作为基坑开挖重力式围护结构,同时起到隔水作用。

2)与其他桩、型钢等组成组合式结构。

3)作为坑底土体加固,防止土体隆起,提高支护结构内侧被动土压力,减少支护结构的变形。

4)作为提高边坡抗滑稳定性加固。 

5)作为止水帷幕(独立式及联合式)。

6)基坑外侧土体加固,减少主动土压力。


(5)水泥土墙的设计原则与形式。如前所述,基坑中所用的水泥土墙是一种重力式挡土结构的搅拌桩形成的挡墙,该墙体是由一种具有一定刚性的脆性材料构成,其抗拉强度比抗压强度小得多,在工程中要充分利用拉压强度高的优点,回避其抗拉强度低的缺点。"重力坝" 式挡墙就是利用结构本身自重和抗压不抗拉的一种结构形式。


水泥土墙挡土结构方案确定时应遵循以下原则∶ 

1)技术先进;

2)施工可行;

3)安全可靠;

4)经济合理。


水泥土墙进行挡土结构设计时应综合考虑下列因素:

1)基坑的几何尺寸、形状、开挖深度;

2)工程地质、水文地质条件,土层分布及其物理力学性质,地下水情况;

3)支护结构所受的荷载及大小;

4)基坑周围的环境、建筑、道路交通及地下管线情况。


水泥土墙是由深层搅拌桩采用不同的搭接方式组成的一道墙体,桩体的位置不一样,则会组成不同的挡墙形式。目前,对水泥土墙体的形式,平面布置一般可采用壁状体,如图5-1所示。若壁状的挡墙宽度不够时,可加大宽度,做成格栅状支护结构,即在支护结构宽度内,不需整个土体都进行搅拌加固,可按一定间距将土体加固成相互平行的纵向壁,再沿纵向按一定间距加固肋体,用肋体将纵向壁连接起来。图5-2所示为几种格栅状挡土结构的平面布置图。这种挡土结构目前常采用双头搅拌机进行施工,一个头搅拌的桩体直径为700mm,两个搅拌轴间的距离为500mm,搅拌桩之间的搭接距离为200mm。