水泥土墻在深基坑支護中的應用

＊扶曉梁煥新

（1.中國成達工程有限公司 四川 610041 2.成都大學建筑與土木工程學院 四川 610106）

水泥土墻在深基坑支護中的應用

＊扶曉1梁煥新2

（1.中國成達工程有限公司 四川 610041 2.成都大學建筑與土木工程學院 四川 610106）

本文介紹了越南南部某電站項目取水泵房的基坑采用水泥土墻作為深基坑支護的方案。使用中越兩國的水泥土墻規范進行計算和比較，并對水泥土的施工流程和參數進行了介紹。可供類似工程參考。

水泥土墻；軟土；深基坑支護；穩定

水泥土攪拌法是利用水泥等固化劑材料通過機械攪拌，就地將軟土和水泥漿等固化劑強制攪拌，使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度和增大變形模量。水泥土攪拌法加固軟土技術具有布置形式靈活，施工便捷，最大限度利用原土以及對周圍原有建筑物影響小的特點。已被廣泛用于軟土地基改善、建筑地基處理、基坑支護等方面。

1.工程概況

泵坑平面圖

泵坑立面圖

越南南部沿海某電站項目，裝機容量為2臺660MW燃煤機組，海水冷卻。取水泵房下部平面尺寸52mX31.4，泵房底面絕對標高-12.00m，地坪絕對標高+4.5m，基坑深度16.50m。該廠區表層土體主要為淤泥質土，流塑～軟塑狀態，承載力低。

2.基坑支護選型

根據地勘揭露，取水泵房區域土層由上至下主要為(1)回填粉砂(2)淤泥質土(3)粉砂層(4)粘土層及(5)粉砂層，其中淤泥質土為流塑～軟塑狀態，承載力低。

任號底標高(m) 1 1 回填粉砂 1.4 1.9 0 15 1.4 2 2-1 淤泥質土 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 淤泥質土 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 淤泥質土 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 淤泥質土 10 1.65 0.99 2.5 22.9 9 3-1 粉砂 11.5 2 0 30 34.4土層任號 土層描述 厚度(m)重度(γ) (T/m3)黏聚力(C)內摩擦角(Φ)

依據泵房深度以及土層情況，該泵房基坑必須采用基坑支護措施。經過對當地基坑支護的調研以及技術、經濟比較，確定采用水泥土墻的支護型式。

3.水泥土擋土墻的設計原理

水泥土擋土墻適用于淤泥質土、淤泥基坑支護，特別適用于沿海地區軟土基坑的支護。國內規范《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-2012計算按照重力式設計，水泥土的寬度隨著深度的加大而加寬。其破壞形式包括(1)墻整體傾覆；(2)墻整體滑移；(3)沿墻體以外土中某一滑動面的土體整體滑動；(4)墻下地基承載力不足而使墻體下沉并伴隨基坑隆起；(5)墻身材料的應力超過抗拉、抗壓或抗剪強度而使墻體斷裂；(6)地下水滲流造成的土體滲透破壞。通過對水泥土墻的穩定性和承載力的驗算，確定墻的嵌固深度和寬度。在越南的水泥土規范中，考慮水泥土為特殊的一種土體，通過計算水泥土的置換率，折算水泥土格柵墻的抗剪強度，從而考慮整個土體的圓弧滑動穩定性驗算。

4.水泥土擋土墻的設計

設計采用兩種模型計算

模型1依據《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-2012設計，水泥土墻采用格柵式，水泥土墻頂標高±0.000m，水泥土墻底標高-23.000m，水泥土墻寬度為12.2m，格柵面積置換率為0.88，水泥土樁直徑1m，搭接寬度200mm。坑底同樣采用格柵式水泥土加固，加固深度11m，格柵面積置換率為0.43。水泥土墻體28d的無側限抗壓強度不低于1.0MPa。按照該規范第6章的內容，分別對水泥土墻進行(1)重力式水泥墻的滑移穩定性驗算(2)重力式水泥墻的傾覆穩定性驗算(3)圓弧滑動穩定性驗算(4)重力式水泥墻嵌固深度驗算(5)重力式水泥墻正截面應力驗算。計算模型如下∶

側壁水泥土樁布置圖

坑底水泥土樁布置圖

通過計算，穩定性和承載力結果如下：

滑移穩定性 1.505 滿足 圓弧滑動穩定性 1.877 滿足傾覆穩定性 1.390 滿足 坑底隆起穩定性 8.157 滿足

以及墻體的正截面應力驗算、地下水滲透穩定性驗算及構造均滿足規范要求。

模型2依據越南規范《Stabilization of soft soil-The soil cement column method》TCVN 9403-2012設計，水泥土墻采用格柵式，墻體為階梯狀布置，水泥土墻寬度為14.6m，格柵面積置換率為0.77，水泥土樁直徑1m，搭接寬度200mm。坑底同樣采用格柵式水泥土加固，加固深度11m，格柵面積置換率為0.43。按照格柵的面積置換率，計算格柵式水泥土墻的抗剪指標C，采用圓弧滑動面法進行基坑穩定性進行驗算。

其中：

Ctb=Cu(1-a)+aCC

Ctb∶ 格柵式水泥土的抗剪強度；

Cu∶ 格柵內土的抗剪強度；

CC∶ 水泥土的抗剪強度。

a=nAc/Bs

a∶ 格柵式水泥土的置換率

n∶ 單位面積內水泥土柱的個數

Ac∶單個水泥土柱的有效面積；

Bs∶單位面積。

水泥土格柵的折算抗剪承載力

重度(kN/m3) 黏聚力(KPa) 內摩擦角(°)淤泥質土 16.5 7.5 2.5水泥土 17.5 100 40

部位 置換率 重度(kN/m3) 黏聚力(KPa) 內摩擦角(°)支護墻體 77% 17.27 78.725 31.375底部 43% 16.93 42.275 18.625

計算模型如下：

側壁水泥土樁布置圖

坑底水泥土樁布置圖

使用Geo-Slope計算，圓弧滑動面驗算MR/MS＞1.3，滿足要求。

比較兩種模型的結果，工程量上第二個模型較優，故最終選用了第二種模型方案實施。

5.施工及效果

現場實施遵循：現場和室內實驗—確定設計參數、施工參數及施工工藝—現場施工—過程監控——質量檢測—以及基坑監測的程序實施。施工噴漿量及攪拌深度采用監測儀器自動記錄時間、深度、下降和提升速度、水泥漿注入量的數據，以便隨時監控。其中下降速度＜1m/min，提升速度＜2m/min，攪拌頭速度40rpm/min，水泥摻量不小于14%，水膠比為0.7，每米注漿量＞190l/m。目前，該基坑支護已經順利實施，效果良好。

6.結語

重力式水泥土墻基坑支護具有施工便捷，工期短的特點，特別適用于海邊項目軟土的基坑支護。設計前，應進行處理地基土的室內配合實驗。針對現場土層的性質，選擇合適的固化劑、外摻劑及摻量，提供不同齡期、不同配比的強度參數。施工前，應進行工藝性試樁，確定施工參數，以及試樁質量。對于深基坑，特別要注意在施工過程中的質量監控，特別是水泥漿質量、鉆頭下降和提升的速度、轉數、深度、注漿量。并且應采用正規計量部門認證的監測儀自動監測。

[1] GB 50007，建筑地基基礎設計規范．

[2] JGJ 120，建筑基坑支護技術規程．

[3] JGJ 79，建筑地基處理技術規范．

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

扶曉（1976～），男，中國成達工程有限公司，研究方向：結構設計。

梁煥新（1971～），女，成都大學建筑與土木工程學院，研究方向：結構教學與研究。

(責任編輯 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.