重力式挡墙
重力式支护结构
水泥土搅拌桩(或称为深层搅拌桩)支护结构是近年来发展起来的一种重力式支护结构。它是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌,形成柱状的水泥加固土(搅拌桩)。用于支护结构的水泥土其水泥掺量通常12%~15%(单位土体的水泥掺量与土的重力密度之比),水泥土的强度可达0.8~1.2MPa,其渗透系数很小,一般不大于10~6cm/s。由水泥土搅拌桩搭接而形成水泥土墙,它既具有挡土作用,又兼有隔水作用。它适用于4~6m深的基坑,最大可达7~8m。
水泥土墙通常布置成格栅式,格栅的置换率(加固土的面积:水泥土墙的总面积)为0.6~0.8。墙体的宽度b、插入深度hd根据基坑开挖深度h估算,一般b=(0.6~0.8)h,hd=(0.8~1.2)
h(图1-15)。
图1-15 水泥土墙 1—搅拌桩;2—插筋;3—面板
深层搅拌桩挡墙
水泥土墙的设计
水泥土重力式支护结构的设计主要包括整体稳定、抗倾覆稳定、抗滑移稳定、位移等,有时还应验算抗渗、墙体应力、地基强度等。
图1-16为水泥土支护结构的计算图式。
图1-16 水泥土墙的计算图式
图1-16中:
;
;
;
;
;
;
式中
——主动土压力系数,
,其中
为墙底以上各土层内摩擦
角按土层厚度的加权平均值(°);
——被动土压力系数,
,其中
—墙底至基坑底之间各
土层内摩擦角按土层厚度的加权平均值(°);
——水泥土墙的墙高(m); ——水泥土墙的插入深度(m);
——墙底以上各土层粘聚力按土层厚度的加权平均值(kPa);
——墙底至基坑底之间各土层粘聚力按土层厚度的加权平均值(kPa);
3
——墙底以上各土层天然重度按土层厚度的加权平均值(kN/m)
——墙底至基坑底之间各土层天然重度按土层厚度的加权平均值(kN/m)
3
——地面荷载q的当量土层厚度(m);
——水泥土挡墙的宽度(m)。 按照计算图式,墙后主动土压力
按式(1-26)计算:
式中, 为地面荷载(kPa)。 其他符号意义同前。 墙前被动土压力
按(1-27)计算:
(1-26)
或
)
式中符号意义同前。
(1-27
1. 整体稳定
水泥土墙的插入深度应满足整体稳定性,整体稳定验算按式(1-28)简单条分法计算:
8)
(1-2
式中
——第i条沿滑弧面的弧长(m),
——第i条土条处的地面荷载(kN/m); ——第i条土条宽度(m);
;
——第i条土条重量(kN)。不计渗透力时,坑底地下水位以上取天然重度,坑
底地下水位以下取浮重度;当计入渗透力作用时,坑底地下水位至墙后地下水位范围内的土体重度在计算滑动力矩(分母)时取饱和重度、在计算抗滑力矩(分子)时取浮重度。
2. 抗倾覆稳定
根据整体稳定得出的水泥土墙的hd以及选取的b按重力式挡土墙验算墙体绕前趾A的抗倾覆稳定安全系数:
——第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角(°); ,
——分别表示第i条土条滑动面上土的粘聚力(kPa)和内摩擦角(°);
——整体稳定安全系数,一般取1.2~1.5。
式中
——水泥土挡墙的自重(kN),
3
(1-29) ,
为水泥土墙体的自重(kN/m),
3
根据自然土重度与水泥掺量确定,可取18~19kN/m;
——抗倾覆安全系数,一般取1.3~1.5。
其他符号意义同前。 3. 抗滑移稳定
水泥土墙如满足整体稳定性及抗倾覆稳定性,一般可不必进行抗滑移稳定的验算,在特殊情况下可按式(1-30)验算沿墙底面滑移的安全系数:
(1-30
)
式中
、
——分别表示墙底土层的内摩擦角(°)与粘聚力(kPa); ——抗倾滑移定安全系数,取1.2~1.3。
4. 位移计算
重力式支护结构的位移在设计中应引起足够重视,由于重力式支护结构的抗倾覆稳定有赖于被动土压力的作用,而被动土压力的发挥是建立在挡土墙一定数量位移的基础上的,因此,重力式支护结构发生一定的位移是必然的,设计的目的是将该位移量控制在工程许可的范围内。
水泥土墙的位移可用“m”法等计算,但其计算较复杂,目前工程中常用下述经验公式,该计算法来自数十个工程实测资料,突出影响水泥土墙水平位移的几个主要因素,计算简便、适用。
式中
(1-31)
——墙顶估计水平位移(cm); ——开挖基坑的最大边长(m); ——施工质量影响系数,取0.8~1.5;
——基坑开挖深度。 其他符号意义同前。
施工质量对水泥土墙位移的影响不可忽略。一般按正常工序施工时,取
常施工工序控制要求,但平均水泥用量达到要求时,取
富的施工单位,可取
=0.8。
=1.0;达不到正
=1.5。对施工质量控制严格、经验丰