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1、第九节 水泥土墙施工一、水泥土墙的工艺原理及特点水泥土墙是利用水泥材料为固化剂，采用特殊的拌合机械（如深层搅拌和高压旋喷机）在地基深处就地将原状土和固化剂强制拌合，经过一系列的物理化学反应，形成具有一定强度、整体性和水稳定性的加固土圆柱体，将其相互搭接，连续成桩形成具有一定强度和整体结构的水泥土墙，用以保证基坑边坡的稳定。,水泥土墙，由于其材料强度比较低，主要是靠墙体的自重平衡墙后的土压力。因此，常视其为重力式挡土支护。水泥土墙的特点是施工时振动小，无侧向挤压，对周围影响小。最大限度利用原状土，节省材料。由于水泥土墙采用自立式，不需加支撑，所以开挖较方便。水泥土加固体渗透系数比较小，墙体有良好
2、的隔水性能。水泥土墙工程造价较低，当基坑开挖深度不大时，其经济效益更为显著。水泥土墙的缺点是：水泥土墙体的材料强度比较低，不适于支撑作用，所以其位移量比较大。而墙体材料强度受施工因素影响导致墙体质量离散性比较大。水泥土墙较适用于软土地区，如淤泥质土、含水量较高的黏土、粉质黏土、粉质土等。对以上各类土基坑深度不宜超过6m；对于非软土基坑挖深可达10m，最深可达18m。,二、水泥土墙构造根据土质情况，基坑开挖深度及已往的经验，墙高L=（1.82.2）H，墙宽B=（0.70.95）H，H为基坑开挖深度。为了充分利用水泥土桩组成宽厚的重力式挡墙，常将水泥土墙布置成格栅式。为保证墙体的整体性，特规定了各
3、种土类的置换率，即水泥土面积与水泥土墙挡土结构面积的比值。淤泥呈软流塑状，土的指标比较差，不宜小于0.8；淤泥质土次之，置换率不宜小于0.7；其他土质如黏土、砂土置换率不宜小于0.6。计算面积时以桩中心计算面积。同时，为了保证格栅的空腔不至于过于稀疏，规定格栅的格子长宽比不宜大于2。水泥土墙的平面类型见图3-92。,图3-92 水泥土墙的平面类型,为增强墙体的整体性，在墙顶浇筑厚度不小于150mm的混凝土压顶。一般在压顶内配8150mm的双向钢筋网。同时，在每根桩的桩顶预留一根直径为10mm的插筋插入压顶。墙体的厚度及嵌入深度应根据工程地质条件由计算确定。当基坑开挖深度小于5m时，一般可按经验
4、选取墙厚等于（0.60.8）H，在开挖面以下嵌入深度为（0.81.2）H，H为基坑开挖深度。当墙体变形不能满足要求时，宜采用基坑土体加固或水泥土墙顶插筋加混凝土面板等措施。,根据使用要求和受力特性，搅拌桩的水泥土墙挡土结构的断面型式如图3-93。,图3-93 水泥土挡墙支护结构断面形式,三、水泥土墙设计水泥土墙的设计，应包括：方案选择；结构布置；结构计算；水泥掺量与外加剂配合比确定；构造处理；土方开挖；施工检测。如图3-94为水泥搅拌桩的计算模式图。,水泥土墙的设计步骤如下：（1）根据管涌或土体整体稳定性安全系数条件确定水泥土墙的嵌固深度，据分析表明，根据整体稳定求得的嵌固深度已满足了抗隆起条
5、件；（2）根据抗倾覆条件确定水泥土墙的宽度，此宽度在一般情况也将满足抗滑稳定条件；（3）特殊条件下（如各土层性质变化较大）进一步验算抗隆起及抗滑移安全条件；（4）验算水泥土墙强度（可按弹性支点法计算弯矩）,四、水泥土墙施工（一）施工机具（1）深层搅拌机 它是深层搅拌水泥土桩施工的主要机械。目前应用的有中心管喷浆方式和叶片喷浆方式两类。前者的输浆方式中的水泥浆是从两根搅拌轴之间的另一根管子输出，不影响搅拌均匀度，可适用于多种固化剂；后者是使水泥浆从叶片上若干个小孔喷出，使水泥浆与土体混合较均匀，适用于大直径叶片和连续搅拌，但因喷浆孔小易被堵塞，它只能使用纯水泥浆而不能采用其他固化剂。（2）配套机
6、械 主要包括灰浆搅拌机、集料斗、灰浆泵。,（二）施工工艺 深层搅拌水泥土挡墙的施工工艺流程如图3-95所示。（1）定位 用起重机（或用塔架）悬吊搅拌机到达指定桩位，对中。（2）预搅下沉 待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。,（3）制备水泥浆,待深层搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆（水灰比宜0.450.50），压浆前将水泥浆倒入集料斗中。,（4）提升、喷浆、搅拌 待深层搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基，且边喷浆、边搅拌，同时按设计确定的提升速度提升深层搅拌机。提升速度不宜大于0.5m/min。（5
7、）重复上、下搅拌 为使土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计深度后再提升出地面。桩体要互相搭接200mm，以形成整体。相邻桩的施工间歇时间宜小于10h。（6）清洗、移位 向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净；移位后进行下一根桩的施工。桩位偏差应小于50mm，垂直度误差应不超过1。桩机移位，特别在转向时要注意桩机的稳定。,（三）水泥土的配合比水泥掺入量取决于水泥土挡墙设计的抗压强度qu，水泥掺入比aw与水泥土抗压强度的关系，如由3-96所示。水泥标号每提高100号，水泥土强度qu约增大2030。通常选用龄期为三个月的强
8、度作为水泥土的标准强度较为适宜。,（四）提高水泥土桩挡墙支护能力的措施 深层搅拌水泥土桩挡墙属重力式支护结构，主要由抗倾覆、抗滑移和抗剪强度控制截面和入土深度。目前这种支护的体积都较大，为此可采取下列措施，通过精心设计来提高其支护能力：（1）卸荷 如条件允许可将基坑顶部的土挖去一部分，以减小主动土压力。（2）加筋 可在新搅拌的水泥土桩内压入竹筋等，有助于提高其稳定性。但加筋与水泥土的共同作用问题有待研究。（3）起拱 将水泥土桩挡墙做成拱形，在拱脚处设钻孔灌注桩，可大大提高支护能力，减小挡墙的截面。对于边长大的基坑，于边长中部适当起拱以减少变形。目前这种形式的水泥土桩挡墙已在工程中应用。（4）挡墙变厚度 对于矩形基坑，由于边角效应，在角部的土体变形会有所减小。为此于角部可将水泥土桩挡墙的厚度适当减薄，以节约投资。,
