05第五章 水泥土墙

5.1 嵌固深度及墙体厚度计算

5.1.1水泥土墙嵌固深度

水泥土墙嵌固深度设计值hd宜按3.2.2节圆弧滑动瑞典条分法确定。

当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，水泥土墙嵌固深度设计值除应满足上 条规定外，尚应按式(1.3～1.7)抗渗透稳定条件验算等。

当按上述方法确定的嵌固深度设计值hd小于0.4h时，宜取0.4h。

从力学上说，水泥土墙的验算应同时满足抗倾覆、抗滑移、整体稳定及抗隆起要求，但由于水泥土墙为重力式墙，上述四项验算的前两项不仅与嵌固深度有关，而且与墙宽有关，而后两项验算与墙宽关系不大，因此，在确定水泥土墙嵌固深度时，可采用整体稳定与抗隆起验算，计算可知，满足整体稳定条件时即已满足了抗隆起条件，因此仅以整体稳定性条件确定最小嵌固深度。嵌固深度的确定在特殊情况下还应满足抗渗透稳定条件。

5.1.2水泥土墙墙体厚度

水泥土墙墙体厚度设计值b宜根据抗倾覆稳定条件按下列规定计算： (1) 当水泥土墙底部位于碎石土或砂土时墙体厚度设计值宜按下式确定：

b10(1.20haEaihpEpj)5cs(hhd)20w(2h3hdhwp2hwa) (5.1)

式中 Eai——水泥土墙底以上基坑外侧水平荷载标准值合力之和；ha——合力Eai作用点至水泥土墙底的距离；Epj——水泥土墙底以上基坑内侧水平抗力标准值的合力之和；hp——合力Ep作用点至水泥土墙底的距离；cs——水泥土墙体平均重度；w——水的重度；hws——基坑外侧水位深度；

hwa——基坑内侧水位深度；h ——基坑开挖深度。

图5.1水泥土挡墙验算简图

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(2) 当水泥土墙底部位于粘性土或粉土中时墙体厚度设计值宜按下列经验公式确定：

b2(1.20haEaihpEpj)cs(hhd) (5.2)

(3) 当按上述规定确定的水泥土墙厚度小于0.4h时宜取0.4h。

根据抗整体稳定性分析出了水泥土嵌固深度，并以抗倾覆条件确定水泥土墙宽度，经理论与实践证明已满足了抗滑移的要求，因此，可不进行抗滑移稳定性验算。

5.2 正截面承载力验算

墙体厚度设计值除应符合上述要求外，尚应按下列规定进行正截面承载力验算： (1) 压应力验算：

1.250csz式中 cs——水泥土墙平均重度； z——由墙顶至计算截面的深度；

Mfcs (5.3) W M——单位长度水泥土墙截面弯矩设计值，可按第3.4节规定计算； W——水泥土墙截面模量；

fcs——水泥土开挖龄期抗压强度设计值，是单轴抗压强度试验标准值除以抗力分项系数1.5。 (2) 拉应力验算：

Mcsz0.06fcs (5.4) W水泥土墙的抗拉强度近似取抗压强度的0.06倍。

对水泥土挡墙应按重力式挡墙的设计原则进行验算，包括抗倾覆、抗滑动、地基承载力、墙体强度和变形的验算。墙体宽度应根据土质的好坏，取开挖深度的0.6倍～0.9倍(土质好取低值，反之取高值)。为满足上述验算，首先宜考虑加大墙体宽度。墙体的入土深度应根据开挖深度和工程、水文地质条件拟定，通过上述验算后确定。墙底应置于承载力较高的土层上。为增大抗滑稳定，可将墙底做成斜坡状或齿状。当土层软弱且厚度大，水泥土挡墙的稳定性验算难以满足要求时，宜考虑设置坑内扶壁或暗撑，或对被动区土体实施改良加固。

计算格构式水泥土挡墙时，墙体重度可取土的天然重度；计算实腹式挡墙时，墙体重度可取土的天然重度的1.03倍～1.05倍。计算格构式墙体强度时，可采用图5.1计算简图，不计格构中土的抗剪能力。

水泥土的抗压、抗剪、抗拉强度宜通过28d强度试验确定。

q式中：

u11～23f1qjqu 0.15quqcu.kl3 ， ， (6.8.5.1)

qj —水泥土抗剪强度设计值(kPa)；ql —水泥土抗拉强度设

qu —水泥土抗压强度设计值(kPa)；

计值(kPa)，不大于200kPa；fcu.k是与搅拌桩身水泥土配比相同的室内水泥土试块(边长70.7mm或边长50mm的立方体)龄期28天无侧限抗压强度平均值。

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水泥土的变形模量宜经过试验确定。当无试验资料时,可按E=100 qu～150 qu 取值。qu——水泥土抗压强度设计值(kPa)。水泥土挡墙应进行强度验算。还应进行挡墙基底地基承载力验算。

水泥土挡墙的抗滑稳定性应按式（5.6）验算。

Khd (5.6)

EaWEp / 0 （6.8.7）式中：Khd—挡墙抗滑动安全系数, 应不小于1.20；Ea—主动土压力合力标准值(kN/m)；W—墙体自重(kN/m)；Ep—被动土压力合力标准值(kN/m)；μ —墙体基底与土的摩擦系数对淤泥质土，可取μ=0.2～0.25；对一般粘性土，可取μ=0.25～0.40；对砂类土，可取μ=0.4～0.50；对岩石，可取μ=0.50～0.70。

水泥土挡墙抗倾覆稳定性应按下式验算：

KqfEahaWaEphp/0 (5.7)

式中：

Kqf——挡墙抗倾覆安全系数, 应不小于1.35；其余见图5.1。

水泥土挡墙的强度应按下式验算，并应在H/2至H+D/2（H为设计开挖深度，D为挡墙的埋入深度）内搜索最大应力。非实腹式断面应按概化截面参数(图5.2 b)验算。

maxcszMyaIy (5.8)

mincsz式中：

MybIy (5.9)

Q (5.10) Ay

cs——验算截面以上墙体加权平均重度(kN/m3)；

z——验算截面在挡墙顶面以下的深度(m)；M——

a——由验算截面以上墙体重心到挡墙坑内侧墙边的距离(m)；验算截面每延米的墙身力矩(kN.m/m)；b——

由验算截面以上墙体重心到挡墙坑外侧墙边的距离(m)；

Iy——验算截面每延米的惯性矩(m4/m)；Q——验

算截面以上每延米土压力的合力，为Ea-Ep (kN/m)；A——验算截面墙体每延米桩体概化水泥土净截面积(m2/m)。

验算结果应符合要求：σmax≤qu ；当σmin <0时,σmin≤ql，τ≤qj，qu、ql、qj分别为水泥土抗压、抗拉、抗剪强度设计值。

挡墙基底地基承载力应按下式验算：

maxWPminB 6e （ 6.8.10 ） (5.11)1 B式中：e ——荷载在挡墙底面上的偏心距（m）；W、B——墙体自重（kN/m）与墙底宽度（m）；验算结

Pmin0 ；fa——挡墙底地基土按深度修正后的承载力特征值(kPa)。 果应满足：Pmax1.2fa ，当坑底存在软弱土层时，应进行整体稳定性验算，并调整嵌入深度。当挡墙在坑底以下埋深较大时可按“m”法计算内力及变形，挡墙在坑底以下埋深较小时可按偏心受压基础计算倾斜。

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水泥土挡墙应有28天以上龄期方能进行基坑开挖，必要时取水泥土样进行强度试验。

5.3 构造

水泥土挡墙适用于开挖深度不大于6m且墙底有较好持力层的基坑工程。组成“挡墙”的水泥土桩可由深层搅拌(浆喷、粉喷)或高压旋喷形成。水泥土桩的布置可采用格构式或实腹式，其形状可为直线形(图5.2)、直线加扶壁形或连拱形。

为保证墙体的整体性与刚性，水泥土置换率不宜小于0.70。连体桩应采用梅花形布置，优先采用多头深层搅拌设备施工，相邻桩的搭接不宜小于150mm。格构式挡墙的内部墙肋净距不宜大于1.5m；

宜优先选用高压旋喷或深层搅拌（浆喷）水泥土桩。水泥土挡墙所用的深层搅拌桩水泥掺量不应小于12%；在淤泥中不宜小于18%，经过试验可掺入一定量的粉煤灰、氯化钙、石膏、生石灰。设计前应取得土质参数和有关配合比强度的室内试验数据。深层搅拌桩(浆喷、粉喷)施工时应全长范围内复搅；

水泥土挡墙顶部应设置厚100mm～200mm的钢筋混凝土压顶板，配筋百分率不宜小于0.15。压顶板在墙顶前缘宜加厚成肋状。压顶板与挡墙用插筋连结，插筋长度不宜小于1.0m，直径不宜小于φ12，每桩一根； 为增强挡墙的整体性，提高水泥土的抗拉性能，特别是墙宽不大时，可在水泥土墙受拉区插入型钢等材料。 格构式水泥土墙采用格栅布置时，水泥土的置换率对于淤泥不宜小于0.8，淤泥质土不宜小于0.7，一般粘性土及砂土不宜小于0.6；格栅长宽比不宜大于2。 水泥土桩与桩之间的搭接宽度应根据挡土及截水要求确定，考虑截水作用时，桩的有效搭接宽度不宜小于150 mm；当不考虑截水作用时，搭接宽度不宜小于100 mm。 当变形不能满足要求时，宜采用基坑内侧土体加固或水泥土墙插筋加混凝土面板及加大嵌固深度等措施。

(a)桩墙平面布置图墙胸墙背桩间土肋墙水泥土桩t2t1t1b1b2b1t1t2t1t1t2(b)经概化的单元墙BB图5.2 格构式水泥土墙 图5.8.1 格构式水泥土挡墙 5.4 施工与检测

深层搅拌水泥土墙施工可采用浆喷或粉喷, 施工中应根据加固土层的特点选用合适的施工方法和施工机械，宜优先选用浆喷型双轴或多轴（如SMW工法）深层搅拌机械。

水泥土墙应采用切割搭接法施工。应在前桩水泥土尚未固化时进行后序搭接桩施工。施工开始和结束的头尾搭接处，应采取加强措施，消除搭接沟缝。

深层搅拌施工应满足设计的搭接要求，每一施工段应连续施工, 相邻桩体的施工间隔时间不宜超过24小时。施工开始和施工结束处的搭接应采取加强措施，设计要求插入型钢等材料时应在搅拌完成后及时插入型钢。为了保证桩的完整性和均匀性, 应合理划分施工段, 宜减少段数, 缩短施工段之间的间隔时间。若

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间隔时间过长, 应采取补桩或其他加强措施。施工期间应对桩位、桩长、提升速度、水泥浆(粉)总用量等做出记录

深层搅拌水泥土墙施工前，应进行成桩工艺及水泥掺入量或水泥浆的配合比试验，以确定相应的水泥掺入比或水泥浆水灰比，浆喷深层搅拌的水泥掺入量宜为被加固土重度的15%～18%；粉喷深层搅拌的水泥掺入量宜为被加固土重度的13%～16%。

高压喷射注浆施工前，应通过试喷试验，确定不同土层旋喷固结体的最小直径、高压喷射施工技术参数等。高压喷射水泥水灰比宜为1.0～1.5。

深层搅拌桩和高压喷射桩水泥土墙的桩位偏差不应大于50 mm，垂直度偏差不宜大于0.5%(省标为1.0%)。省标中对于作为隔渗帷幕时，桩位水平偏差不大于20mm，垂直偏差不大于0.5%。

当设置插筋时桩身插筋应在桩顶搅拌完成后及时进行。插筋材料、插入长度和出露长度等均应按计算和构造要求确定。

高压喷射注浆应按试喷确定的技术参数施工，切割搭接宽度应符合下列规定：旋喷固结体不宜小于150 mm；摆喷固结体不宜小于150 mm；定喷固结体不宜小于200 mm。

水泥土桩可在成桩3天内，用轻便触探检查桩身的均匀性；必要时在成桩15天后，进行浅部开挖抽样检查桩顶质量及搭接情况。

水泥土桩应在施工后一周内进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检查成桩质量，若不符合设计要求应及时调整施工工艺。

水泥土墙应在设计开挖龄期采用钻芯法检测墙身完整性，钻芯数量不宜少于总桩数的2%，且不应少于5根；并应根据设计要求取样进行单轴抗压强度试验。

深层搅拌应有28天以上的龄期，达到设计强度要求时，方能进行基坑开挖。

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