水泥土重力式挡土墙在基坑支护中设计应用

水泥土重力式挡土墙在基坑支护中的设计应用
摘要:根据镜湖湿地研究中心工程基坑概况的实际分析，选用水泥土重力式挡土墙作为基坑支护方案，对其进行了地基承载力、整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性等验算，经验算表明：挡土墙设计满足规范要求。

关键词：水泥土重力式挡土墙；基坑围护；验算
中图分类号：tu476+.4文献标识码： a 文章编号：
引言
基坑支护工程中重力式挡土墙系指水泥与土的搅拌过程中形成
的水泥搅拌桩体，其挡土功能主要靠自身重力，墙体本身仅有微小变形，相对于桩周土可视为刚性体，它同样存在墙体倾斜、滑移及整体稳定问题。

它不同于一般的弹性挡土墙，弹性挡土墙本身弹性变形较大，须加设内支撑，以维持挡土墙的平衡，同时避免对周围环境的影响。

所以重力式挡土墙支护具有施工方便，可操作性强等优点。

一、工程概况
镜湖湿地研究中心工程位于镜湖新区凤林西路北侧、梅山江东侧。

由科研办公楼、裙房、后勤附房及会议中心组成，地下一层，总用地面积16634m2，总建筑面积24833m2。

科研办公主楼19层，高度75m，采用框剪结构，裙房采用框架结构，基础采用钻孔灌注桩。

基坑场地相对开阔，地下管线分布较少。

二、地质条件
拟建场地原为蟹塘，现已回填块石塘渣，属萧-绍平原地貌。

土层分布比较均匀，基坑涉及土层自上而下依次为：①-1层素填土，①-2层粉质粘土，①-3层粉质粘土，②层淤泥，③层淤泥质粘土，④-1层粉质粘土，④-2层粉质粘土。

场地地下水埋藏较浅，地下水位平均埋深为0.8m。

主要以接受大气降水、地表水及梅山江渗入补给的上层滞水和孔隙潜水，场地土体渗透性较差。

三、支护结构设计
基坑原设计采用φ700钻孔灌注桩+一道内支撑+水泥搅拌桩止水方案。

该方案比较安全，但是造价偏高，支撑跨度较大、施工不够简便。

根据安全可靠、节约投资、施工方便的设计原则，结合基坑自身特点，重新进行方案比选与优化，确定采用放坡卸载+水泥土重力式挡土墙的围护方案。

本方案的特点是施工工艺单一、土方开挖方便、节省工程费用。

1、东、南、北三侧
设计剖面上部卸土1m高，平台宽4m、6m、10.2m，边坡坡度1:1.2；下部采用φ700双轴水泥搅拌桩挡土墙，水泥掺量15%。

根据基坑计算深度，经强度和稳定性计算，墙宽分别取3.2m（3.9m）、4.2m （5.2m）和5.2m(5.8m)，墙长取7.7m（3.9m）、10.2m（5.2m）和11.6m(5.8m)，插入深度约为0.8h。

2、西侧
由于基坑边线与拟建会议中心、后勤附楼距离较近，因此需合理选用支护形式和安排施工顺序，确保待建会议中心、后勤附楼和待建科研办公主楼及裙房地下室土方的顺利开挖、地下结构的顺利施工。

3、为了增强基坑软弱土体稳定性，在承台底部、电梯井坑中坑及南侧出土口部位采用水泥搅拌桩进行加固处理。

四、计算分析
1、根据土层条件、地下室结构设计和周边环境，选取了8个典型剖面进行计算，相应地质剖面为1-1（北侧）、2-2（西南侧）、3-3（西北侧）和6-6（东北侧）。

2、计算内容包括围护墙强度、整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性、墙底地基承载力等。

3、计算分析采用同济启明星软件frws2006。

4、土压力计算采用朗肯理论，土层c、φ参数采用固结快剪峰值指标，计算模式采用水土分算法。

5、地面超载20kpa。

通过计算分析，各剖面均满足规范设计要求。

五、坑内降水
本工程浅层孔隙潜水主要赋存在表部填土层、①2、①3号粉质粘土层中。

其中②、③层为淤泥及淤泥质粘土层，渗透系数不大，而含水量大，坑底土体刚好在②层和③层之间，易引起基底隆起，危及基坑安全。

因此有必要做好坑内的降水措施。

1、地表排水：在坡顶设200×300排水沟，每隔30m设置500×500×600集水井，防止地表水流入坑内。

靠近边坡处的地面应适当垫高，便于径流远离边坡。

2、坑内排水：在坑内设置有组织排水，坑底四周集水井和排水沟，原则上以承台和地梁作为坑内的集水井和排水沟。

新增的排水系统中集水井宜用干砖砌筑，排水盲沟内填碎石。

3、降水要求：
1）通过试抽设置轻型井点，暂定7套，根据效果实验而定，如无效果，则取消。

2）基坑土方开挖前10天要用轻型井点进行坑内降水，降水深度控制在坑底以下0.50~1.00m。

3）降水单位在基坑开挖期间应做好各种记录，每天测报抽水量及地下水位。

并与监测单位密切配合，遇特殊情况应立即请示业主及有关单位，及时协商及解决。

六、围护施工要求及主要措施
1、水泥土搅拌桩施工要求
（1）搅拌桩需待工程桩施工完毕或在压桩影响范围之外时方能施工。

（2）水泥土搅拌桩采用直径φ700的双钻头，搭接宽度200㎜，水泥浆的水灰比为0.45~0.50。

（3）搅拌桩养护期不少于28天，若因工期要求可根据挖土程序来安排施工成桩流程及掺入早强剂，必须保证基坑开挖时水泥土强
度达到设计要求。

（4）水泥掺入量≥15%，外加sn-201外加剂，施工完成开挖前应对水泥土搅拌桩进行质量检测。

2、土方开挖注意事项
（1）挖土施工单位应编制严密的施工组织设计，经业主、监理、总包和基坑围护设计单位认可后方可实施，挖土顺序应严格按施工组织设计进行。

（2）开挖至坑底时，混凝土垫层应做到“随挖随浇”，无垫层坑底最大暴露面积不大于150平方米。

（3）混凝土垫层直接浇捣至围护桩侧面、排水沟不得沿周围设置并宜设计为盲沟，使混凝土垫层能够起到一道地撑的作用，以减小围护桩后期位移。

（4）地面施工超载不得大于20kn/m2，机械进出口通道处需设路基箱以扩散压力。

（5）开挖分层分段，“大基坑、小开挖”，并合理布置观测点，监控实现信息化施工。

七、监测方案
1、基坑监测由业主委托有专业资质的第三方实施。

2、基坑监测包括对环境的保护监测和对本围护体系的安全监测，及时预报施工过程中可能出现的问题，通过信息反馈法指导施工，防止意外事故发生。

3、本基坑按三级基坑要求进行施工监测，监测的主要项目有：
1）周围地下管线和周边建筑物的沉降、水平位移监测，管线的测点、相邻建筑物的测点需与相关管理部门和业主商定。

2）水平位移、竖向位移监测：即在围护结构顶面或地面设置测点，进行水平位移及沉降观测。

3）测斜：即在水泥土搅拌桩墙前的土体内埋设测斜管，进行深层土体位移监测。

4）地下水位监测：即在坑外内设置水位观测井，进行地下水位变化监测。

5）在基坑土方开挖前，须测初始读数。

在基坑降水及开挖期间，一般为一天一测。

期间可视测得的数据变化情况适当缩短或延长。

4、测得的数据应及时上报业主、监理、总包方及围护设计单位。

若测试值达上述界限须及时报警，以引起各有关方面重视，施工单位应会同设计单位一起进行分析，并考虑采取相应的控制位移及沉降的措施。

八、应急预案
基坑开挖过程中若发生异常情况应及时通知有关人员，以便及时采取应急措施。

以下应急措施谨供参考：
1、如地面出现裂缝，应及时灌浆修补，防止地表水；
2、发现土体位移过大，或变形速率过快，应停止相应范围土方开挖，回填土方，坑外适当卸土，并根据条件设置应急支撑；
3、若出现漏水情况，应马上压力注浆止水，再挂网抹浆加固止水；
4、若坑底土体位移过大或隆起过大，应停止开挖并立即回填土方，通过卸荷减少主动土压力的方式控制该现象的发展；
5、若发现异常现象，应及时通知有关各方，以便及时采取有效应急措施。

结语
水泥土重力式挡土墙在现代社会已有了广泛的应用，如何合理的选用，更加实际的验算它，还需要更多的总结和探讨。

参考文献
[1]gb50007—2011，建筑地基基础设计规范[s].
[2]gb50003—2011，砌体结构设计规范[s].
[3]gb50203—2011，砌体结构工程施工质量验收规范.
[4]挡土墙(重力式、衡重式、悬臂式)，中国建筑标准设计研究院.。