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重力式围护墙的设计与施工

309 2021-09-07 14:08:35

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。并采用连续施工的塔接方法可以把柱状加固体组成墙体, 用在基坑中。 由于它的材料强度比较低, 主要是靠墙体的自重平衡墙后的土压力,因此常常将其作为重力式挡土墙对待,这种围护墙体适用于软土地基,但不宜在有较多碎石、砖块及其它有机质杂物的填土层中使用。

水泥土墙作为基坑的 支护结构有以下优点∶

(1)水泥土加固体的渗透系数比较小,—般不大于 10-气cm/s。因此墙体有良好的隔水性能,不需要另作防水帷幕∶

(2)水泥土支护墙一般采取自立式的,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。水泥土围护墙的主要缺点是∶

(1)由于水泥土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,在环境保护要求较高的情况下采用时必须分慎重;

(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,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。

根据上海地区的使用经验,在地下水位较高的软土地区,用水泥土围护墙的基坑开挖深度不宜超过 7m。当基坑开挖深度在 5m 以下时,可以获得较好的技术经济效果。

一、水泥土墙体的构造

如图 3-7,水泥土围护墙-般设计成格栅形,截面置换率一般为 9.7~0.8,并应满足下式

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根据大多数国产设备规格,双钻头的搅半桩钻机一·次可成型首径 700mm 的 "8' 学字形柱状体,如图 3-7。粉喷桩钻机一般每次成型直径 500mm 圆柱体。组成墙体时,邻桩的搭接长度不宜小于 20cm。

为增加墙体的整体性,在墙顶浇注厚度不小于 15cm 的混凝土压顶。一般在压顶内配 φ8@150×150 的钢筋网。同时在每根桩的桩顶应预留-一根直径10mm 的插筋浇入玉顶。有时在墙体的前后排桩体中插毛竹。墙体的厚度及插入深度应根据工程地质条件寸计算确定。 当基坑开挖深度小于 5m 时,—一般可按经验选取墙后等于 0.6~0.8 倍开挖深度,在开挖面以下的插入深度取 0.8~1.2倍开挖深度。

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二、水泥土围护墙体的验算项目 

1,作用荷载

水、土压力及地面荷载对墙体的作用可按第二章方法计算,或者参阅有关规范和规程。 

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式(3-3)、式(3-4)是目前水泥土围护墙常用的稳定验算公式,实际上是借用了重力式挡土墙的稳定验算方法。但是在软土地区,当土的抗剪强度较小时,用这两个公式计算,常常会发现墙体的埋置深度愈大,抗倾覆和抗滑移的安全系数愈小的不正常情况。为此建议可按以下思路考虑;传统的重力式挡土墙理置深度一般较浅,但水泥围护墙的埋置深度较大(与板式围护墙基本相同),因此可以假定在极限状态时的土压力作用下,墙体绕开挖面以下某点作刚体转动。稳定验算可参考前面第二章介绍的方法。

6,其它验算项目

对于水泥土围护结构,还应与其它形式的围护结构一样,要按第二章所述方法验算边坡稳定、沿墙内边坑底土抗隆起、抗渗流以及坑底士有承压水作用时的抗隆起等。

三、水泥土图护墙的施工要点

无论是搅拌桩墙体还时粉喷桩墙体,施工的关键问题是要保证水泥和土体搅拌均匀,并且要确保与邻桩搭接长度。这两个问题直接影响着墙体的材料强度和抗渗性能。

1.搅拌桩墙体的施工要点

(1) 搅拌机械就位对中后,启动搅拌机,把钻头沿着导向架边旋转边沉入土中。控制好下沉速度,使土体充分破碎。

(2)钻头∶下流到设计深度后。提升15~20cm,开启砂浆泵,把准备好的水泥浆压入土中,边喷浆边提升钻头。压浆过程中不得发生断浆情况。压浆速度与钻头的提升速度该匹配,使得核定的浆量均匀分布在桩身全长范围内。钻头提 升速度 V 也可由下式确定

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一般情况"下,每分钟钻头的提升速度不宜大 0.5m。

(3)为使土和水泥浆搅拌均匀,应把额定的压浆量分两次均匀分布在桩身全长范围内。即在第一次压浆提升到地面后,再将钻头边旋转边沉入七中,到设计深度后,再沿桩全长压浆提升。

(4)水泥浆液的水灰比不宜大于 0.5。

(5)桩位偏差小于 5cm。桩体垂直度小于1%。

(6)相邻桩体的施工间隔不宜超过12h,每·施工段应连续作业。 

2.粉喷桩墙体的施工要点

粉喷桩墙体是用压缩空气把·F水泥以雾状喷入加固体,通过钻头旋转与地基深层的原状土 充分搅拌均匀而形成。它的施工过程和施工要求基本上和搅拌桩墙体相同。

(1)粉喷搅拌机就位对中后,启动搅拌机使钻头边旋转下沉,控制好下沉速度,以便把原状土充分破碎。

(2)钻头下沉到设计深度后停钻,再启动搅拌机使钻头反向旋转, 然后通过送灰装置把水泥定时定量地喷入被搅动的土体中。在钻头反向旋转的过程中边送灰边提升,使土和水泥充分搅拌混合。送灰装置应附有计量装置,以便随时测定喷出的水泥重量。喷粉时,钻头每旋转一周的上提量以 1~1. 5cm 为宜。

(3) 为使土体与水泥均匀混合,应把核定的水泥用量分两次均匀喷送在桩体的全长范围内。在第一次喷灰提升到桩体顶面后,再把钻头边旋转边沉入土中, 到设计深度后再自下而上沿桩体全长喷灰提升。

(4)应采用新鲜干燥的水泥施工,禁用受潮、结块水泥,以防堵塞喷嘴。

(5)桩位偏差应小于 5cm,垂直度不超过 1%。

(6) 相桩体的锆接长度不小于 20cm,施工间隔时间不应超过 2h。每一施工段应连续作业。