基坑支护-03水泥土重力式挡墙

基坑工程水泥土重力式挡墙施工水泥土重力式挡墙是用于加固软黏土地基的一种围护方法。

它是利用水泥材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌形成连续搭接的水泥土柱状加固体，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的挡土、防渗墙，从而提高地基强度和增大变形模量。

1施工机械与设施水泥土重力式挡墙施工机械种类繁多。

按机械传动方式可分为转盘式和动力头式；按喷射方式可分为中心管喷浆和叶片喷浆方式；按搅拌轴数量可分为单轴、二轴和三轴深层水泥土搅拌机。

水泥土搅拌机的配套设备有灰浆搅拌机、灰浆泵、冷却水泵、输浆胶管等，其型号、规格、性能等应与搅拌机匹配。

2施工准备1.材料和设备准备(1)重力式水泥土墙可采用不同品种的水泥，如普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及其他品种的水泥，也可选择不同强度等级的水泥，要求水泥新鲜无结块。

(2)重力式水泥土墙所用砂子为中砂或粗砂，要求含泥量小于5%,搅拌用水不得影响水泥土的凝结与硬化，水泥土搅拌用水中的物质含量限值可参照素混凝土的要求。

(3)采用二轴水泥土搅拌机时，水泥掺量通常为12%s14%;采用三轴水泥土搅拌机时，水泥掺量通常为20%左右；采用高压喷射注浆法时，水泥掺量通常为25%~30%左右。

水泥掺量以每立方加固体所拌和的水泥重量与土重之比计算。

为改善水泥土性能或提高早期强度，宜加入粉煤灰、木质素磺酸钙、碳酸钠、氯化钙、三乙醇胺等外掺剂。

木质素磺酸钙减水剂的掺量一般为0∙2%s0.5%,碳酸钠为0.2%〜0.4%,氯化钙为2%~5%,三乙醇胺为0.05%~0.2%°水泥浆液的水灰比TS为0.50〜0.60。

(4)施工前应确定搅拌机械灰浆泵输送量、灰浆输送管到达搅拌机喷口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数。

施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。

施工机械必须具备良好及稳定的性能,所有机具开机之前应进行检修、调试，检查机器运行和输料管畅通情况，经验收合格后方可开机。

地下支护结构的几种基本类型包括以下几种：
1.放坡开挖：如果是在软土地区，放坡开挖的深度最好不要大于7m，土质好点的话可以适当加深。

2.土钉墙：若场地条件限制无法满足放坡所需要的空间，可以采用土钉墙，减少工程占用的空间。

3.水泥土重力式挡墙：通过搅拌桩基将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（即搅拌桩），从而形成重力式的支护结构，即靠自身的强度抵抗水土压力。

根据工程实际经验，一般坑深不超过7m可采用该支护方式。

4.型钢水泥土搅拌墙（SMW）：型钢水泥土搅拌墙和水泥土重力式挡墙的区别就是桩里加了料，在地下连续墙支护适用土质差、基坑深（大于10m）、对周边环境要求高的情况，有良好的防水防渗透效果，还有截面形式灵活、抗压能力强等诸多优点。

5.逆作拱墙：包括在圆形、椭圆形等弧形平面内开挖基坑，沿基坑侧壁放置钢筋混凝土拱墙。

6.钢板桩支撑：当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还可防止流砂的发生。

板桩支撑可分为无锚板桩（悬臂式板桩）和有锚板桩两大类。

7.内撑式支护（钢管内撑、砼梁内撑）：由支护桩或墙和内支撑组成，适用于各种地基土层，缺点是内支撑会占用坑内空间，影响施工。

8.地下连续墙支护：先建造钢筋砼地下连续墙，达到强度后在墙间用机械挖土。

该支护法刚度大、强度高，可挡土、承重、截水、抗渗，可在狭窄场地施工，适于大面积、有地下水的深基坑施工。

9.排桩：如灌注桩支护，外加止水帷幕。

综上所述，根据不同的施工条件和环境要求，可以选择合适的地下支护结构类型，以保障工程安全顺利进行。

六种常用基坑支护类型简介，一看就懂基坑支护工程是指在基坑开挖时，为了保证坑壁稳定，保护主体地下工程施工时的安全以及周围环境不受损害所采取的工程措施。

一般基坑支护形式的选取主要取决于基坑挖深、场地条件、周边环境（邻近既有建构筑物、市政道路、管线）、场地水文地质条件、项目工期要求等因素，应综合分析合理选取。

一般同等条件下支护形式的造价从低至高依次为：放坡开挖＜土钉墙（复合土钉墙）＜水泥土重力式挡墙＜型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）＜排桩＜地墙。

一、放坡开挖1、坡率应根据土层性质、挖深确定，挖深大于4m应采用多级放坡，多级放坡应设置平台；土质条件较好的地区，应优先选用天然放坡；软土地区大面积放坡开挖的基坑，边坡表面应设置钢筋网片护坡面层；2、若开挖面在地下水位之下，坡顶和平台处应采取井点降水措施，提高坡体稳定性；坡顶设置挡水坎或排水沟，防止坑外积水流入坑内，侵蚀坡体；3、坡脚附近如有局部深坑，坡脚与局部深坑的距离应不小于2倍深坑落深，如不能保证，应按深坑的深度验算边坡稳定。

二、土钉墙（复合土钉墙）若场地条件限制无法满足大放坡开挖的需要，可采用土钉墙支护，减少放坡范围。

1、土钉形式有钢管土钉和钢筋土钉，坡面采用钢筋网片喷射混凝土面层；2、当土钉墙后存在滞水时，应在含水层部位的墙面设置泄水孔或采取其他疏水措施，减小墙背后的水压力，提高土钉墙稳定性；3、当采用预应力锚杆复合土钉墙时，预应力锚杆应采用钢绞线锚杆，且锚杆应布置在土钉墙的较上部位；当用于增强面层抵抗土压力的作用时，锚杆应布置在土压力较大及墙背土层较软弱的部位。

三、水泥土重力式挡墙1、重力式挡墙形式：一般选用双轴或三轴水泥土搅拌桩，搅拌桩可按搭接施工，搭接长度控制在150mm~200mm，挡墙顶面宜设置混凝土面板；2、一般土层条件下，搅拌深度小于16m的应优先选用造价更低的双轴，超过16m的应选用三轴，遇到淤泥等软弱土层，水泥掺量适当提高；3、水泥土搅拌桩应按格栅布置，建议格栅布置形式如图所示（以双轴为例）。

图文分析六种基坑支护类型简介，一看就懂基坑支护工程是指在基坑开挖时，为了保证坑壁稳定，保护主体地下工程施工时的安全以及周围环境不受损害所采取的工程措施。

一般基坑支护形式的选取主要取决于基坑挖深、场地条件、周边环境（邻近既有建构筑物、市政道路、管线）、场地水文地质条件、项目工期要求等因素，应综合分析合理选取。

一般同等条件下支护形式的造价从低至高依次为：放坡开挖＜土钉墙（复合土钉墙）＜水泥土重力式挡墙＜型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）＜排桩＜地墙。

一、放坡开挖图 1 放坡开挖实景照1、坡率应根据土层性质、挖深确定，挖深大于4m应采用多级放坡，多级放坡应设置平台；土质条件较好的地区，应优先选用天然放坡；软土地区大面积放坡开挖的基坑，边坡表面应设置钢筋网片护坡面层；图2 多级放坡示意（注：开挖面在地下水位之下需要设置降水井）2、若开挖面在地下水位之下，坡顶和平台处应采取井点降水措施，提高坡体稳定性；坡顶设置挡水坎或排水沟，防止坑外积水流入坑内，侵蚀坡体；3、坡脚附近如有局部深坑，坡脚与局部深坑的距离应不小于2倍深坑落深，如不能保证，应按深坑的深度验算边坡稳定。

二、土钉墙（复合土钉墙）若场地条件限制无法满足大放坡开挖的需要，可采用土钉墙支护，减少放坡范围。

图 3 土钉墙实景照1、土钉形式有钢管土钉和钢筋土钉，坡面采用钢筋网片喷射混凝土面层；2、当土钉墙后存在滞水时，应在含水层部位的墙面设置泄水孔或采取其他疏水措施，减小墙背后的水压力，提高土钉墙稳定性；3、当采用预应力锚杆复合土钉墙时，预应力锚杆应采用钢绞线锚杆，且锚杆应布置在土钉墙的较上部位；当用于增强面层抵抗土压力的作用时，锚杆应布置在土压力较大及墙背土层较软弱的部位。

三、水泥土重力式挡墙图 4 水泥土重力坝实景照1、重力式挡墙形式：一般选用双轴或三轴水泥土搅拌桩，搅拌桩可按搭接施工，搭接长度控制在150mm~200mm，挡墙顶面宜设置混凝土面板；2、一般土层条件下，搅拌深度小于16m的应优先选用造价更低的双轴，超过16m的应选用三轴，遇到淤泥等软弱土层，水泥掺量适当提高；3、水泥土搅拌桩应按格栅布置，建议格栅布置形式如图所示（以双轴为例）。

深基坑开挖支护方案二重力式水泥土墙支护一、方案介绍：重力式水泥土墙支护是指利用水泥土的重力作用，结合钢筋混凝土挡墙的受力原理，进行深基坑开挖的支护工作。

该方案适用于较深的基坑开挖，具有施工简单、成本低廉等优点。

二、方案设计：(一)墙体结构设计1.墙体类型：采用重力式水泥土挡墙结构形式。

2.墙体材料：主要由水泥、砂、石子等原材料组成的水泥土。

3.墙体厚度：根据基坑深度和土质情况，确定墙体厚度，一般不小于0.6m。

4.墙体高度：根据基坑深度和土质情况，确定墙体高度，一般不超过5m。

5.墙体坡度：根据土质情况确定，一般采用1:1.5的坡度。

6.墙体钢筋：为增强墙体的承载能力和抗倾覆能力，设置钢筋筋框。

(二)墙体施工步骤1.土方开挖：根据基坑的深度和土质情况，进行土方开挖。

2.墙体基础施工：在基坑底部开挖出一定深度的基础沟槽，然后在沟槽中铺设一层砼做为墙基，进一步增加基坑的稳定性。

3.墙体施工：在基础沟槽上增设模板，然后进行水泥土墙体的浇筑。

浇筑完后及时进行养护，保证墙体的强度和稳定性。

4.钢筋连接：在水泥土墙体中设置钢筋筋框，通过焊接或扣件等方式进行连接。

5.后填土施工：待水泥土墙体达到设计强度和稳定性后，依次进行后填土工作。

6.墙体顶部处理：根据需要，可对墙体顶部进行加固处理，增加墙体的抗倾覆能力。

(三)墙体监测和加固1.墙体监测：在施工过程中，应进行墙体的实时监测，及时掌握墙体变形和应力情况。

2.墙体加固：若墙体变形或应力超过设计要求，应根据实际情况进行墙体的加固处理。

三、安全措施：1.施工现场应设置相应的警示标志，确保人员和车辆安全进出。

2.施工期间，应加强人员的安全教育和培训，提高他们的安全意识。

3.随时关注天气变化，遇到大风、暴雨等恶劣天气时，应立即停止施工。

四、方案评估：重力式水泥土墙支护方案具有简单、成本低廉等优点，适用于较深的基坑开挖。

但由于其受到水泥土墙自身重力的限制，适用于较小规模的基坑开挖，如果基坑较大，应考虑采用其他支护措施。

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。

重力式水泥土挡墙【1】一般规定1、周边环境条件较好，无特殊保护要求且基坑开挖深度不大于5m时，可采用重力式水泥土挡墙支护结构。

2、水泥宜采用强度等级不低于P.O42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺入比应根据土质条件确定，且不宜小于15%。

淤泥和淤泥质土中应提高水泥掺量或掺加外加剂。

3、水泥土28天无侧限抗压强度标准值不宜小于0.5MPa。

4、软弱土层有机质含量较高时，应通过试验确定重力式水泥土挡墙的适用性。

【2】设计1、重力式水泥土挡墙的计算应包括如下内容：抗倾覆稳定验算、抗滑移稳定验算、整体稳定验算、抗坑底隆起稳定验算、抗渗流稳定验算以及水泥土墙身强度、墙下地基承载力验算等。

2、重力式水泥土挡墙进行正截面应力验算时，计算截面应包括以下部位：（1）基坑面以下主动、被动土压力强度相等处；（2）基坑底面处；（3）水泥土墙的截面突变处。

3、重力式水泥土挡墙墙顶的侧向位移量，可采用数值分析方法或工程类比法进行估算。

【3】构造1、重力式水泥土挡墙宜采用水泥土搅拌桩相互搭接成实体的结构形式，也可采用水泥土搅拌桩相互搭接形成的格栅状结构形式。

桩间搭接不宜小于150mm。

2、重力式水泥土挡墙采用格栅形式时，其截面置换率宜为0.6~0.8，且纵向墙肋净间距不宜大于1.3m，横向墙肋间净距不宜大于1.8m。

3、当需要增强墙身的抗拉性能时，可在水泥土桩内插入杆筋。

杆筋可采用钢筋、钢管或毛竹等。

杆筋的插入深度宜大于基坑深度。

4、重力式水泥土挡墙顶面宜设置与挡墙宽度一致的钢筋混凝土压顶板，板厚不宜小于200mm，且宜用插筋与前后排桩连接，插筋上端锚入压顶板，下端插入水泥土挡墙中不应小于1m。

放坡【4】一般规定1、当场地及环境条件允许，经验算能保证土坡稳定时，可采用放坡开挖。

2、当采用上部放坡，下部设置其它支护结构的形式时，放坡设计应考虑下部支护结构的变形对其稳定及变形控制的不利影响。

3、放坡开挖应做好坑边的截流和坑内外排水措施，必要时可采取降水措施。

基坑支护结构的类型和选型1 支护结构的类型和组成支护结构（包括围护墙和支撑）按其工作机理和围护墙的形式分为下列几种类型：水泥土挡墙式，依靠其本身自重和刚度保护坑壁，一般不设支撑，特殊情况下经采取措施后亦可局部加设支撑。

排桩与板墙式，通常由围护墙、支撑（或土层锚杆）及防渗帷幕等组成。

土钉墙由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射的混凝土面层等组成。

现将常用的几种支护结构介绍如下。

2 支护结构的选型1．围护墙选型（1）深层搅拌水泥土桩墙深层搅拌水泥土桩墙围护墙是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强制搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙（图1）。

图1 水泥土围护墙（a）砂土及碎石土；（b）粘性土及粉土水泥土加固体的渗透系数不大于10-7cm/s，能止水防渗，因此这种围护墙属重力式挡墙，利用其本身重量和刚度进行挡土和防渗，具有双重作用。

水泥土围护墙截面呈格栅形，相邻桩搭接长宽不小于200mm，截面置换率对淤泥不宜小于0.8，淤泥质土不宜小于0.7，一般粘性土、粘土及砂土不宜小于0.6。

格栅长度比不宜大于2。

墙体宽度b和插入深度h d，根据坑深、土层分布及其物理力学性能、周围环境情况、地面荷载等计算确定。

在软土地区当基坑开挖深度h≤5m时，可按经验取b＝（0.6~0.8）h，h d＝（0.8~1.2）h。

基坑深度一般不应超过7m，此种情况下较经济。

墙体宽度以500mm进位，即b＝2.7m、3.2m、3.7m、4.2m等。

插入深度前后排可稍有不同。

水泥土加固体的强度取决于水泥掺入比（水泥重量与加固土体重量的比值），围护墙常用的水泥掺入比为12%~14%。

常用的水泥品种是强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥。

水泥土围护墙的强度以龄期1个月的无侧限抗压强度q u为标准，应不低于0.8MPa。

水泥土围护墙未达到设计强度前不得开挖基坑。

如为改善水泥土的性能和提高早期强度，可掺加木钙、三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠等。

水泥土的施工质量对围护墙性能有较大影响。

深基坑开挖支护方案二：重力式水泥土墙支护一、重力式水泥土墙支护的概念重力式水泥土墙（图1）以结构自身重力来维持支护结构在侧向水、土压力作用下的稳定。

水泥土墙以水泥为固化剂的主剂，通过强制搅拌机械（如深层搅拌机或高压旋喷剂等），将固化剂和地基土强制搅拌，并在施工时将加固桩体相互搭接，连续成桩，形成具有一定强度、刚度、水稳定性和整体结构性的水泥土壁墙或水泥土格栅状墙。

典型的重力式水泥土墙支护结构剖面图如图2所示。

图1 重力式水泥土墙图2 典型支护结构剖面图二、重力式水泥土墙支护的特点1、水泥土墙基坑支护的优点（一）施工时无侧向挤出、无振动、无噪声和无污染，对周边建构筑物影响小。

（二）水泥土墙渗透系数小，墙体具有止水和支护的双重功能。

（三）自立式挡土支护，最大限度利用原地基土，不需加支撑，便于基坑开挖及地下室施工。

（四）材料和施工设备单一。

（五）工程造价相对较低，具有良好的经济效益。

2、水泥土墙基坑支护的缺点（一）水泥土桩的材料强度较低，其抗拉能力几乎为零。

（二）桩体强度受施工因素影响导致水泥桩的质量离散性较大。

（三）自立式挡土，在软基中变形位移相对较大。

三、重力式水泥土墙支护的适用范围1、地质条件国内外大量试验和工程时间表明，水泥土桩墙除适用于淤泥、淤泥质土和含水量高的粘土、粉质粘土、粉土外，随着施工设备能力的提高，亦广泛应用于砂土及砂质粘土等较硬质的土质，但当用于泥炭土或土中有机质含量较高，酸碱度（pH值）较低（<7）及地下水有侵蚀性时，应慎重对待并宜通过试验确定其实用性。

对于场地地下水受江河潮汐涨落影响或其他原因而存在动地下水时，宜对成桩可行性做现场试验确定。

2、基坑开挖深度对于软土基坑，支护深度不宜大于6m；对于非软土基坑，支护深度达10m的重力式水泥土墙（加劲水泥土墙、组合式水泥土墙等）也有成功工程实践。

重力式水泥土墙的侧向位移控制能力较弱；基坑开挖越深，墙体的侧向位移越难控制；在基坑周边环境保护要求较高的情况下，开挖深度应严格控制。