水泥土墙在深基坑支护中的应用

＊扶晓梁焕新

（1.中国成达工程有限公司 四川 610041 2.成都大学建筑与土木工程学院 四川 610106）

水泥土墙在深基坑支护中的应用

＊扶晓1梁焕新2

（1.中国成达工程有限公司 四川 610041 2.成都大学建筑与土木工程学院 四川 610106）

本文介绍了越南南部某电站项目取水泵房的基坑采用水泥土墙作为深基坑支护的方案。使用中越两国的水泥土墙规范进行计算和比较，并对水泥土的施工流程和参数进行了介绍。可供类似工程参考。

水泥土墙；软土；深基坑支护；稳定

水泥土搅拌法是利用水泥等固化剂材料通过机械搅拌，就地将软土和水泥浆等固化剂强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。水泥土搅拌法加固软土技术具有布置形式灵活，施工便捷，最大限度利用原土以及对周围原有建筑物影响小的特点。已被广泛用于软土地基改善、建筑地基处理、基坑支护等方面。

1.工程概况

泵坑平面图

泵坑立面图

越南南部沿海某电站项目，装机容量为2台660MW燃煤机组，海水冷却。取水泵房下部平面尺寸52mX31.4，泵房底面绝对标高-12.00m，地坪绝对标高+4.5m，基坑深度16.50m。该厂区表层土体主要为淤泥质土，流塑～软塑状态，承载力低。

2.基坑支护选型

根据地勘揭露，取水泵房区域土层由上至下主要为(1)回填粉砂(2)淤泥质土(3)粉砂层(4)粘土层及(5)粉砂层，其中淤泥质土为流塑～软塑状态，承载力低。

任号底标高(m) 1 1 回填粉砂 1.4 1.9 0 15 1.4 2 2-1 淤泥质土 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 淤泥质土 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 淤泥质土 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 淤泥质土 10 1.65 0.99 2.5 22.9 9 3-1 粉砂 11.5 2 0 30 34.4土层任号 土层描述 厚度(m)重度(γ) (T/m3)黏聚力(C)内摩擦角(Φ)

依据泵房深度以及土层情况，该泵房基坑必须采用基坑支护措施。经过对当地基坑支护的调研以及技术、经济比较，确定采用水泥土墙的支护型式。

3.水泥土挡土墙的设计原理

水泥土挡土墙适用于淤泥质土、淤泥基坑支护，特别适用于沿海地区软土基坑的支护。国内规范《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012计算按照重力式设计，水泥土的宽度随着深度的加大而加宽。其破坏形式包括(1)墙整体倾覆；(2)墙整体滑移；(3)沿墙体以外土中某一滑动面的土体整体滑动；(4)墙下地基承载力不足而使墙体下沉并伴随基坑隆起；(5)墙身材料的应力超过抗拉、抗压或抗剪强度而使墙体断裂；(6)地下水渗流造成的土体渗透破坏。通过对水泥土墙的稳定性和承载力的验算，确定墙的嵌固深度和宽度。在越南的水泥土规范中，考虑水泥土为特殊的一种土体，通过计算水泥土的置换率，折算水泥土格栅墙的抗剪强度，从而考虑整个土体的圆弧滑动稳定性验算。

4.水泥土挡土墙的设计

设计采用两种模型计算

模型1依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012设计，水泥土墙采用格栅式，水泥土墙顶标高±0.000m，水泥土墙底标高-23.000m，水泥土墙宽度为12.2m，格栅面积置换率为0.88，水泥土桩直径1m，搭接宽度200mm。坑底同样采用格栅式水泥土加固，加固深度11m，格栅面积置换率为0.43。水泥土墙体28d的无侧限抗压强度不低于1.0MPa。按照该规范第6章的内容，分别对水泥土墙进行(1)重力式水泥墙的滑移稳定性验算(2)重力式水泥墙的倾覆稳定性验算(3)圆弧滑动稳定性验算(4)重力式水泥墙嵌固深度验算(5)重力式水泥墙正截面应力验算。计算模型如下∶

侧壁水泥土桩布置图

坑底水泥土桩布置图

通过计算，稳定性和承载力结果如下：

滑移稳定性 1.505 满足 圆弧滑动稳定性 1.877 满足倾覆稳定性 1.390 满足 坑底隆起稳定性 8.157 满足

以及墙体的正截面应力验算、地下水渗透稳定性验算及构造均满足规范要求。

模型2依据越南规范《Stabilization of soft soil-The soil cement column method》TCVN 9403-2012设计，水泥土墙采用格栅式，墙体为阶梯状布置，水泥土墙宽度为14.6m，格栅面积置换率为0.77，水泥土桩直径1m，搭接宽度200mm。坑底同样采用格栅式水泥土加固，加固深度11m，格栅面积置换率为0.43。按照格栅的面积置换率，计算格栅式水泥土墙的抗剪指标C，采用圆弧滑动面法进行基坑稳定性进行验算。

其中：

Ctb=Cu(1-a)+aCC

Ctb∶ 格栅式水泥土的抗剪强度；

Cu∶ 格栅内土的抗剪强度；

CC∶ 水泥土的抗剪强度。

a=nAc/Bs

a∶ 格栅式水泥土的置换率

n∶ 单位面积内水泥土柱的个数

Ac∶单个水泥土柱的有效面积；

Bs∶单位面积。

水泥土格栅的折算抗剪承载力

重度(kN/m3) 黏聚力(KPa) 内摩擦角(°)淤泥质土 16.5 7.5 2.5水泥土 17.5 100 40

部位 置换率 重度(kN/m3) 黏聚力(KPa) 内摩擦角(°)支护墙体 77% 17.27 78.725 31.375底部 43% 16.93 42.275 18.625

计算模型如下：

侧壁水泥土桩布置图

坑底水泥土桩布置图

使用Geo-Slope计算，圆弧滑动面验算MR/MS＞1.3，满足要求。

比较两种模型的结果，工程量上第二个模型较优，故最终选用了第二种模型方案实施。

5.施工及效果

现场实施遵循：现场和室内实验—确定设计参数、施工参数及施工工艺—现场施工—过程监控——质量检测—以及基坑监测的程序实施。施工喷浆量及搅拌深度采用监测仪器自动记录时间、深度、下降和提升速度、水泥浆注入量的数据，以便随时监控。其中下降速度＜1m/min，提升速度＜2m/min，搅拌头速度40rpm/min，水泥掺量不小于14%，水胶比为0.7，每米注浆量＞190l/m。目前，该基坑支护已经顺利实施，效果良好。

6.结语

重力式水泥土墙基坑支护具有施工便捷，工期短的特点，特别适用于海边项目软土的基坑支护。设计前，应进行处理地基土的室内配合实验。针对现场土层的性质，选择合适的固化剂、外掺剂及掺量，提供不同龄期、不同配比的强度参数。施工前，应进行工艺性试桩，确定施工参数，以及试桩质量。对于深基坑，特别要注意在施工过程中的质量监控，特别是水泥浆质量、钻头下降和提升的速度、转数、深度、注浆量。并且应采用正规计量部门认证的监测仪自动监测。

[1] GB 50007，建筑地基基础设计规范．

[2] JGJ 120，建筑基坑支护技术规程．

[3] JGJ 79，建筑地基处理技术规范．

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

扶晓（1976～），男，中国成达工程有限公司，研究方向：结构设计。

梁焕新（1971～），女，成都大学建筑与土木工程学院，研究方向：结构教学与研究。

(责任编辑 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.