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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2007-05-28

— 本帖被黑白从桩基工程『设计|施工|案例』移动到本区(2008-01-12) —

如题，希望对大家有所帮助．
虽然现在纯粹的想赚些土币来买自己所需要的东西，但请大家放心，不是乱灌水．
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描述:芜湖电厂_89_滑坡治理
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只看该作者 1楼发表于: 2007-08-16

8.8搅拌桩支护设计与计算

8.8.1深层搅拌桩支护的设计原则与型式

搅拌桩是—种具有—定刚性的脆性材料所构成，其抗拉强度比抗压强度小得多，在工程中要充分利用抗压强度高的优点，回避其抗拉强度低的缺点。“重力坝”式挡墙就是利用结构本身自重和抗压不抗拉的一种结构型式。

挡土结构方案确定时应遵循以下原则：

1)技术先进；2)施工可行；3)安全可靠；4)经济合理。

进行挡土墙结构设计时应综合考虑下列因素：

1)基坑的几何尺寸、形状、开挖深度；

2) 工程地质、水文地质条件：土层分布及其物理力学性质，地下水情况；

3) 支护结构所受的荷载及大小；

4) 基坑周围的环境、建筑、道路交通及地下管线情况。

深层搅拌桩支护结构是将搅拌桩相互搭接而成，平面布置可采用壁状体，如图8-19所示。若壁状的挡墙宽度不够时，可加大宽度，做成格栅状支护结构，即在支护结构宽度内，不需整个土体都进行搅拌加固，可按一定间距将土体加固成相互平行的纵向壁，再沿纵向按一定间距加固肋体，用肋体将纵向壁连接起来，图8-20为格栅状挡土结构的平面布置图。这种挡土结构目前常采用双头搅拌机进行施工，一个头搅拌的桩体直径为700mm，两个搅拌轴间的距离为500mm，搅拌桩之间的搭接距离为200mm。根据使用要求和受力特性，搅拌桩挡土结构的断面形式如图8-21所示

图8-19 壁状支护结构图图8-20 隔栅状水泥土挡墙的平面形式

图8-21 水泥土挡墙支护结构断面形式

图8-22 水泥土搅拌桩的破坏模式

8.8.2水泥土墙的设计

1刚性自立式挡墙的破坏模式

(1)倾覆破坏如图8-22a所示，由于墙身入土太浅或宽度不足，当地面堆载过多或重载车辆在坑边频繁行驶，都可能导致倾覆破坏。

(2)地基整体破坏如图8-22b所示，当开挖深度较大，基底土又十分软弱时，特别当地面存在大量堆载(堆土)时，地基土连同支挡结构一起滑动。地基整体破坏造成的危害极大，往往伴随着地面大量下陷及坑底隆起，也可能推动坑内主体结构工程桩一起位移。

(3)墙址外移破坏如图8-22c所示，当挡土结构插入深度不够，坑底土太软或因管涌及流砂所削弱，可能发生墙趾外移所引起的破坏。

2水泥搅拌桩挡土墙的计算

根据土质情况和基坑开挖深度，先按经验设定桩长和墙的宽度：

桩长：挡墙宽度：
水泥搅拌桩及挡墙（图8-23）的计算包括抗滑力、抗倾覆及整体稳定性等。

图8-23 水泥搅拌桩的计算模式

（1）抗滑稳定性计算

（8-24）

或（8-25）

式中 W—墙体自重；

Ea—主动土压力合力；

Ep—被动土压力合力；

—墙体基底与土的摩擦系数，当无试验资料时，可按下列土类取值：淤泥质土：＝0.20～0.25；粘性土：＝0.25～0.40；砂土：＝0.40～0.50；

—墙底处土层的内摩擦角；

—墙底处土层的粘聚力；

—抗滑稳定安全系数，取值1.3。当对位移要求严格时，可适当提高；当基坑边

长小于20m时，可适当减小。

（2）抗倾覆稳定性验算

（8-26）

式中 —抗倾覆力矩；

—倾覆力矩；

—被动土压力合力对墙趾A点的力臂；

—主动土压力合力对墙趾A点的力臂；

—墙体自重W对A点的力臂；

—抗倾覆稳定安全系数，可取 1.4。当对位移要求严格时，可适当提高；当基坑边长小于20m时，可适当减小。

（3）整体稳定性验算

当坑底存在软弱土层时，应按圆弧滑动验算挡墙的整体稳定性，如图8-24所示。

(8-27)

式中 —第i条滑动面上的粘聚力；

—第i条沿滑动面上的弧长，；

—第i条土条的长度；

—第i条土条地面荷载；

—第i土条重力，在无渗流时，地下水位以上用土的天然重度计算，地下水位以下取浮重度。当有渗流作用时，对坑内外水位差之间的土，在计算分母（滑动力矩）时取饱和重度，在计算分子（抗滑动力矩）时取浮重度；

—第i土条沿滑动弧中点的切线和水平线的夹角；

—第i条土条滑动面上土的内摩擦角；

—按总应力法计算的整体稳定安全系数，K>1.20。

图8-24 整体稳定性验算

一般最危险滑动面在墙底下0.5～1.0m。当墙下土层很差时，应增大计算深度，直至K值增大为止。验算切墙滑弧安全系数时，墙体指标取＝0，（）qu，当水泥土加固体无侧限抗压强度时，可不计切墙滑弧安全系数。

（4）墙体应力验算

在侧向土压力作用下，墙身产生弯矩，墙体偏心受压，应验算墙体正应力与剪应力。

正应力：

(8-28)

式中 —荷载作用于验算截面上的偏心距 = ；

—验算截面以上土压力合力在该截面上产生的弯矩

—验算截面的宽度；

—验算截面以上的墙体重力；

—水泥土抗压强度设计值，可取 ;
—水泥土抗拉强度设计值，可取＝0.15 ；

fcu,k—与桩身水泥土配方相同的室内水泥土试块（边长为70.7mm的立方体），在标准养护条件下，90天龄期的单轴极限抗压强度平均值；也可用7天龄期抗压强度fcu,7 推算，。

剪应力：（8-29）

式中 —验算截面以上的主动土压力；

—墙体材料抗剪断系数，取0.4～0.5；

—水泥土抗剪强度设计值（kPa），可取 = /3。

（5）挡墙基底地基承载力验算

（8-30）

式中 —基底边缘底最大压力；

—基底边缘底最小压力；

e —荷载在墙基底面上的偏心矩；

f —经深度（从基坑开挖深度算起）修正后墙底地基土承载力；

W —墙体自重；

B —墙体宽度。

(6)水泥土挡墙水平位移的计算

水泥土挡墙的水平位移直接影响周围建筑、道路和地下管线的安全。水平位移的计算可采用经验公式，弹性地基“m”法和非线性有限元法进行计算。

非线性有限无法计算，一般可假定为平面应变问题，土体为均质各向同性材料，其本构关系服从邓肯—张提出的非线性弹性模型。水泥土墙体为弹性体。基坑开挖是一个卸载过程，邓肯—张模型可考虑卸载的影响。

水泥土挡墙墙顶位移可采用经验公式进行计算，当插入深度D＝(0.8～1.2)H（H为基坑开挖深度），墙宽B＝(0.6～1.0)H时，可采用下列经验公式进行估算

（8-31）

式中 —墙顶水平位移计算值；

—基坑的最大边长；

—施工质量系数，取0.8～1.5；

H—基坑开挖深度；

D—墙体插入坑底以下的深度：

B—搅拌桩墙体宽度。

重力式水泥土挡墙的弹性地基“m”法计算水平位移，是一种简化计算方法，它把地基看作线弹性体，即把侧向受力的地基土用一个个单独的弹簧来模拟，如图8-25所示。弹簧之间互不影响，弹簧受力与其位移成比例，可以表示

（8-32）

式中 p —挡墙侧面的横向抗力；

—随深度变化的地基基床系数；

y —z处的水平位移值。

图8-25 “m”法计算地基模型

地基基床系数K与地基土的类别、物理力学性质有关。“m”法决定K随深度正比增加，即

（8-33）

式中 m—地基基床系数的比例系数。

重力挡墙刚度为无限大时，在墙后水土压力作用下，将产生平移和转动，如图8-26a所示。沿B-B’截面把墙身截开，可以计算作用于B-B’截面上的弯矩M0和剪力H0。取出

B-B’面以下墙体为计算单元，如图8-26b所示，由于假设墙体刚度为无限大，在外力作用下墙体以某一点O为中心作刚体转动，若转角为q。基坑底面处的水平位移为y0，则墙顶的水平位移可写为

（8-34）

式中 —墙身转角；

y0 —B-B’断面处的水平位移；

H —基坑开挖深度。

y0及可按下式计算

(8-35)

(8-36)

式中

—墙底土提供的摩擦抚力，；

—土的内聚力；

—墙身截面的抗抚矩，。

8.8.3 深层搅拌桩构造

深层搅拌桩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150mm；当不考虑截水作用时，搭接宽度不宜小于100mm。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。

图8-26 按“m”法计算墙顶位移

8.8.4 施工与检测

深层搅拌桩水泥土墙应采取切割搭接法施工。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人比或水泥浆水灰比，浆喷深层搅拌的水泥掺人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。

深层搅拌校和高压喷射桩水泥土墙的桩位偏差不应大于50mm，垂直度偏差不宜大于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：(1).旋喷固结体不宜小于150mm；(2).摆喷固结体不宜小于150mm；(3).定喷固结体不宜小于200mm。

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。

【例 8-4】某工程基坑开挖深度为6.0m，拟采用水泥搅拌桩挡土墙，土层资料见图8-27所示。地面超载10.0kN/ m2，试验算水泥搅拌桩挡土墙的稳定性。

【解】1.初选尺寸

桩长 L=(1.8~2.2)H，取L=12.0m，H=6.0m

墙宽 B=(0.7~0.95)H，取B=4.8m。

2.参数计算

图8-27 水泥搅拌桩断面、土层剖面及土压力分布图

3.计算主动和被动土压力

主动土压力强度

拉应力区高度h0为

主动土压力合力Ea为

倾覆力矩M0为

被动土压力强度

被动土压力合力Ep为

抗倾覆力矩为

4.抗滑移稳定性验算

满足要求。

5.抗倾覆稳定性验算

满足要求