淤泥质土场地格构式水泥土墙深基坑支护
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【摘要】 淤泥质土场地格构式水泥土墙深基坑支护，可以就地取材，用多排水泥搅拌桩组成箱型水泥土墙，利用自身重量和深入坑底长度控制，解决边坡曲线滑动和稳定问题；水泥土墙深入到不渗水层，形成止水帷幕，解决深基坑止水问题；采用格构式，可以大大降低工程造价，减少工期。
【关键词】淤泥质土、格构式水泥土墙
一、 工程概况：
中山污水处理厂二沉池，二沉池底板面标高0.30m，采用管桩、承台基础，底板厚度500mm，承台厚度1000mm,现有地面标高约为3.00m，因此，现地面与基坑底最大高差约为3.30m，与基坑承台底最大高差约为4.3m。
二、地质资料：
据勘探地质资料显示，拟建场地均处在沼泽区，地下水位浅，水量大；因此基坑支护成败的关键在于止水。地下水位高程2.26～1.9m。根据岩土勘查报告，表层1.5m左右为塑状粘性土，其下为淤泥质土，厚度7m左右，以下为沙层。淤泥质土标准击数平均4击，说明淤泥质土成软塑状态。
ZK34土工试验报告
取样号 取样深度 0(g/cm3) C(kPa) () 土名
H1(m) H2(m)
ZK34-1 9.60 9.80 1.635 2.0 3.0 淤泥
ZK34-2 15.20 15.40 1.937 30.0 18.0 砾质粘性土
ZK34-3 28.00 28.20 1.875 17.5 25.0 砾质粘性土
ZK34-4 35.00 35.20 1.809 35.0 26.0 砾质粘性土
三、支护方案：
针对基坑开挖深度不大，地下水位较高的特点，决定采用格构式水泥土墙处理，在基坑设6排深层搅拌桩挡土、止水，搅拌桩桩径为600mm，桩心距为450mm，为保证止水效果，搅拌桩应进入不透水层至少1m。
四、 计算模式及参数
⑴ 地质参数
根据基坑的开挖深度取基坑周边地面标高点较高、地质情况较有代表性的钻探孔作为计算数据，即取ZK34钻探孔。
⑵ 荷载参数
① 水土侧压力：施工阶段按朗金主动土压力进行计算，砂土水土分算，其余土层水土合算。
② 地面超载：按20kN/m2计算。
③ 结构自重：钢筋砼自重按容重25kN/m3；砼自重按容重22kN/m3计算。
④ 挡土墙计算厚度：为配合电脑软件计算，把六排格构式搅拌桩折算成2.85m厚的水泥土墙来计算。
⑶ 深层搅拌桩
沿基坑周边设置6排Φ600搅拌桩，内外各两排间距450mm（即相互搭接150mm），中间二排间距750mm，形成格构式搅拌桩挡土墙。搅拌桩采用四搅四喷，水泥用量65kg/m，同时渗入粘土粉4-6%，水灰比为0.5。
⑷ 嵌固深度计算值hd的确定
由于土层主要为淤泥质土和砂土，透水性较强，因此，采用规范规定的圆弧滑动简单条分法计算，并满足抗渗透的稳定条件，并经工程类比，搅拌桩嵌固深度应进入不透水层至少1m。
五、软件计算
进行基坑支护结构计算时，利用《理正深基坑支护结构设计软件 F-SPW4.3》，采用整体协同用有限元的计算方法，建立空间力学受力模型，并对此模型简化模拟计算。
基坑支护结构计算按单元计算结果进行支护结构计算，仅以单元计算结果模拟支护结构各施工工况内力及变形的变化规律，计算结果如下：
原----------始----------数----------据
支护类型基坑侧壁重要性系数水泥土重度(kN/m^3)
水泥土墙 0.9018.00
基坑深度(m)内侧水位(m)外侧水位(m)嵌固长度(m)墙厚(m) 截面型式
3.40-3.50 -1.05 7.00 2.85箱形
墙内侧厚(m)墙外侧厚(m)肋墙净距(m)肋墙厚(m)
1.05 1.051.65 0.60
水泥土抗压强度设计值(N/mm^2)弹性模量(*10^4MPa)墙底摩擦系数
3.0022.80 0.25
土层号 厚度重度粘聚力内摩擦角水土分算 m
(m) (kN/m^3)(kPa) (度)(MN/m^4)
1 1.50 17.00 5.00 6.00合算0.82
2 8.70 16.84 2.00 3.00合算0.78
3 3.20 19.0010.0025.00分算 11.00
4 4.60 19.0030.0018.00合算7.68
510.60 19.0017.5025.00合算 11.75
612.00 18.8635.0026.00合算 14.42
超载序号超载类型超载值(kPa)距坑边距离(m)作用宽度(m)距地面深度(m)
1 120.00
计----------算----------结----------果
计算方法土压力模式 坑内侧弯矩 位置坑外侧弯矩 位置 剪力位置
(kN.m)(m)(kN.m)(m) (kN) (m)
经典法 规程土压力 0.00 0.00 155.7910.50237.89 6.89
m 法 矩形模式0.00 0.00 245.0510.29517.5910.08
位移(mm)墙顶: -66.82 坑底: -52.06 最大: -66.82位置(m):0.00
截面验算取极限平衡法计算结果
截面抗压验算: 1.25*rcs*r0*Z+M/w=1.51
截面抗拉验算: M/w-rcs*Z=1.11
计算结果显示设置6排Φ600搅拌桩，内外各两排间距450mm（即相互搭接150mm），中间一排间距750mm，形成格构式搅拌桩挡土墙，可以满足基坑安全需要。考虑到施工时适逢雨季，从施工安全角度出发，实际施工时，在此基础上，在基坑最内侧一排搅拌桩中＠450（每隔一根）插入φ51长6m的钢管，作基坑稳定和安全储备。
[ 方案简图 ]
六、施工方法及注意事项
（1）搅拌桩上部1米空搅，搅拌固化剂为32.5R水泥，掺入量不小于60KG/M，搅拌桩施工工艺采用‘四喷四搅’，施工时如遇石块受阻，采用挖土机直接开挖清除后再继续施工。
（2）搅拌桩达到最小嵌固长度后，如遇到砂层，应穿过砂层，直至不透水为止，为达到止水效果，应在该处静喷3-5分钟。
（3） 搅拌桩垂直度应严格控制C≤1%。
（4）基坑支护地段范围内，离坑边3m内严禁堆载，地面超载设计为20KPa。
（5）地表、地下水控制采用明沟集水井排水。
七、 基坑安全监测
⑴ 本方案采用安全等级为3级，重要性系数为0.9，最大水平位移不允许超过100mm，沉降量不允许大于50mm。
⑵ 位移预警值为80mm，日位移速率控制在2mm/天范围内。
⑶ 沿基坑周边每隔15～20m设置一沉降、位移观测点。
⑷ 观测周期：土方开挖时：每天1次，大雨后增加1次。
⑸ 安全监测严格按照有关规范、规程与规定执行。
【结束语】
按此方案基坑支护施工完成后15天进行基坑土方开挖，基坑止水效果良好，边坡无渗水现象，边坡位移观测均在预警范围内，二沉池主体结构完成后，边坡位移稳定，仍然在预警范围内。实践证明，淤泥质土场地，采用水泥土墙进行基坑支护，不但可以起到很好的止水的作用，还可以就地取材，能够很好地解决基坑支护，防止边坡倾覆和曲线滑动的问题，施工简单方便，造价比其他方案低，为淤泥质土地区进行基坑支护提供了一个经济的、成功的施工实例。
[参考文献]
1、『建筑基坑支护技术规程
2、『建筑地基基础设计规范
3、『建筑施工手册
4、『岩土工程勘查报告
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。