２０１１年第９期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ０建筑与工程０ 科技信息 水泥土搅拌桩重力式挡墙设计与施工 杨玉香王伟 奇．卜— （江苏正中国际工程咨询有限公司 江苏 南京，２１００９５） 【摘要】结合实际深基坑工程系统论述水泥土搅拌桩重力式挡墙的设计以及施工验证了采用水泥土搅拌桩重力式挡墙方案在该深基坑 工程中有效可靠。 【关键词】搅拌桩；重力式；挡墙；施工 １ 工程概况 盐都西区招商大厦，主楼为框剪结构，ｌ９层；裙楼为框架结构．４ 层，主楼与裙楼下设地下室一层，地下室基坑底平面东西长约１３０ｍ （加坡道面积），南北宽约６９ｍ。埋置深度为３．６米，基坑开挖深度约４ 地下水位埋深０．３０ｍ ３．１．３放坡设计 表２放坡设计参数 坡号 坡高（ｍ） 坡宽（ｍ１ 台宽㈦ 米，基坑侧壁安全等级为二级。拟建场地地势较乎坦，局部稍有起伏。 １．０７ １．６０ ５．８０ 本工程±０．０００标高相当于黄海高程３．５００ｍ，工程人防地下室底板顶 标高为一４．５０ｍ。 ３．１．４墙体设计 因开挖面积较大，深度较深，对施工现场、江苏省地质工程勘察院 墙厚：２ ８５ｍ，嵌入深度：６．００ｍ，抗压强度：８００．ＯＯｋＰａ，弹性模量： 盐都区西区招商大厦岩土工程勘探报告（勘察编号２００９６３６—１）进行 ３００．００ＭＰａ，置换率：７０．００％，重度：１９．５０ｋＮ／ｍ 分析研究，拟采用在东侧、西侧、北侧采用水泥土搅拌桩挡土墙挡土与 ３．２内力变形计算 局部放坡开挖施工、南侧采用大放坡开挖。地下水控制方式采用搅拌 桩挡土墙兼竖向挡水与坑内集水井明排相结合，局部加深处的土方由 人工开挖 《建筑基坑围护技术规程》ＪＧＪ１２０—９９方法 １）计算参数 ①水土压力 表３水土压力表 土层编号 土类 素填土 粘性土 淤泥质土 粘性土 粘性土 ２工程地质条件 本场地内初见地下水位标高在０．８０～０．９０ｍ左右，稳定水位标高 在０．９０－０．９６ｍ左右（以工程－＋０．００ｍ为基准）。根据工程勘察报告，该场 地地层分布较稳定，无不良地质现象分布和发生。工程地质条件为：土 方开挖涉及第１层素填土，第２层粉质粘土、第３层淤泥质粉质粘土。 其中第１层素填土结构松散不均匀，空隙率大，渗透系数高，抗剪强度 １ ２ ３ ４ ５ 水土分，合算 分算 合算 合算 合算 合算 低，基坑开挖时易产生坍塌与严重的渗水现象；第２层粉质粘土强度 稍高，渗透性一般，但厚度小，且局部因人类活动而厚度变薄，甚至缺 失；第３层淤泥质粉质粘土含水率高，压缩性大，抗剪强度及承载力均 低，且具有一定的流变与触变性，基坑开挖时易产生坍塌或塑性挤出。 开挖深度范围内为素填土、粉质粘土和淤泥质粉质粘土层。 ②基床系数 表４基床系数 土层编号 ｉ ２ ３水泥土搅拌桩重力式挡墙设计 ３．１工程基本设计计算参数 ３．１．１基本参数 土类 索填土 粘性土 Ｉｌｌ（ＭＮ／ｍ４） ０．８ ４．０ 【 Ｉ［ｔｌｌｌｌ【Ｈ必ｉＩｌ … ＼ ３ ４ ５ 淤泥质土 粘性土 粘性土 １．８ ４．６ ４．｝ ８ —’— —＇一 罱鼯艟ｊ ２）计算结果 ①土压力计算 ４－枇挂Ｊ 计算宽度取ｌｍ。 表５水土压力计算结果 计算分层号 层顶深度（ｍ） 层顶水土压力 层底深度（ｍ） 层底水土压力 （ｋＮ／ｍ） （ｋＮ，ｍ】 １ ０．８ ３Ｉ３ ２，９ ３０．６ 圈１基本参数图 本工程按二级进行计算。 ３．１．２土层参数 表１土层参数 编号 ｌ ２ ３ ４ ２ ２．９ ３．４ ４．６ ８．３ ３０．６ ３９．８ ５０．１ １．５ ３．４ ４．６ ８＿３ ９．４ ３９．８ ５０．１ ５０．１ １．５ 厚度（ｍ１ １．０７ ０．８０ ７．５０ １＿３０ 重度（ｋＮ／ｍ３） ｌ７．３Ｏ １８．７Ｏ １６．７０ １８．７Ｏ 内聚力（ｋＰａ１ ８．８Ｏ ３２．５Ｏ １３．３Ｏ ４０．９０ 内摩擦角（。） ４．５０ ９．２０ ７．９Ｏ ８．３０ ３ ４ ５ ②基床系数计算 计算宽度取ｌｍ。 【 ５ １９２ Ｏ．６０ １９．８０ ３９．９０ ９．５Ｏ 科技信息 。建筑与工程Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１１年第９期 表６基床系数计算结果 计算分层号 层顶深度ｆ层顶基床系数 层底基床系数 １）主动侧水土压力 表７主动侧水土压力计算结果表 ｍ） （ＭＮ／ｍ２） 层底深度（ｍ）鬻海芎一 （ＭＮ／ｍ２） ｌ ３．４ Ｏ．ｏｏ ８＿３ ８．８ｌ ２ ８．３ ２２．８３ ９．４ ２７．８４ ③内力变形计算 以下为每沿米墙宽的计算结果。 黯湃ｆｎ 一 薰：｛ ÷ ＿｝ ｌ＇ 李 饕｛堑【ｆ寻 ０ Ｏ 毡蹦（－１ ７～５４ Ｂ】范嘲（．２６１ ８～０ ｏ】 蓖穗ｔ．７●～∞．≈ 图２内力变形计算结果图 ３．３地表沉降计算 采自定义方法，计算方法：同济三角形方法。计算结果 ■ ｒ： Ｌ Ｉｉ＿ ：Ｌ ＝｝－；＿＝｝ 』ｉ ．ｊ ｆ ；一ｆ．Ｉ ｝ ｌｌ ｌ上￡ｆ｜ －： ，＿Ｌ ０ ＾ ｈ ｝ ｛ ｝ ｝ｒ－｝ ｝ ’ ：＿了ｌ｝一ｉｒ ｝ｉ ｛ ÷｛ ｛ ｛：｝ ㈠ —一 裁龋＜０ Ｏ～５７． ｔｒｉｍ 图３地表沉降计算结果图 ３．４墙体强度计算 按《建筑基坑围护技术规程》ＪＧＪ１２０—９９方法，计算结果见图４。 —叫蹙计弯撬——投艘岢短 图４墙体强度计算结果图 如图所示，墙体强度满足要求 ３．５整体稳定计算 《建筑基坑围护技术规程》ＪＧＪ１２０—９９方法 １）计算参数 搜索范围：坡顶宽度０．０ｍ；坡顶宽度０．０ｍ。 ２）计算结果 图５墙体稳定计算结果图 滑动圆心：（一１．０６，一３．５６）ｒｎ，滑动半径：１４．１２ｍ，下滑力：５５７．０ｋＮ／ｍ． 抗滑力：１１４１．４ｋＮ／ｍ，整体稳定安全系数：２．０４９，要求安全系数：１．３Ｏ， 满足要求。 ３．６抗倾覆稳定计算 《建筑基坑围护技术规程》ＪＧＪｌ２Ｏ一９９方法 计算分层号 层顶深度（ｍ】 层顶压力（ｋＮ／ｍ１ 层底深度ｆｍ） 层底压力ｆｋＮ／ｍ１ １ Ｏ．８ ３－３ ２．９ ３０．６ ２ ２．９ ３０．６ ３ ４ ３９舟 ３ ３．４ ３９ ４．６ ５０．１ ４ ４．６ ５Ｏ．１ ８－３ ５０．１ 礁Ｊ童亨一 ５ ８．３ １．５ ９．４ １．５ 合力：２９３．４ｋＮ／ｍ，合力作用点深：５．３０ｍ。 ２）被动侧水土压力 表８被动侧水土压力计算结果表 计算分层号 层顶深度㈤ 层顶压力（ｋＮ／ｒｎ） 层底深度ｆｍ１ 层底压力（ｋＮ／ｍ） ｌ 鬻攀宇邑ＩＥ ３．４ ３０．５ ８．３ ｌ３８．９ ２ ８３ ２０４．５ ９．４ ２３１．５ 合力：６５２．３ｋＮ／ｍ，合力作用点深：７．２６ｍ。 ３）墙体重力 合力：５２１．３ｋＮ／ｒｎ；合力作用点离墙趾距离：１．４ｍ。 ４）水浮力 墙底土为粘性土，没有水浮力作用。 ５）结论 抗倾覆稳定安全系数为：１．７８，要求安全系数为：１．２Ｏ，满足要求。 ３．７抗滑移稳定计算 《上海市基坑工程设计规程｝ＤＢＪ０８—６１—９７方法 １）计算结果 ①主动土压力 表９主动土压力计算结果表 计算分层号 层顶深度（ｍ１ 层顶压力（ｋＮ／ｍ） 层底深度（ｍ） 层底压力（ｋＮ／ｍ） ｌ ＯＯ Ｏ．０ ０．０ Ｏ．０ ２ ０．８ ３．３ ２．９ ３０ ６ ３ ２．９ ３０．６ ３．４ ３９＿８ ４ ３．４ ３６．Ｏ ８＿３ ９８．３ ５ ８．３ ４９ ｌ ９．４ ６４．２ 合力：４４３．２ｋＮ／ｍ ②被动侧土压力 表１Ｏ被动侧土压力计算结果表 计算分层号 层顶深度（ｍ） 层顶压力（ｋＮ／ｍ１ 层底深度（ｍ１ 层底压力ｆｋＮ／ｍ） １ ３．４ ３０．５ ８３ ｌ３８．９ ２ ８．３ ２０４．５ ９４ ２３１．５ 合力：６５２．３ｋＮ／ｍ ③结论 墙底提供抗滑力为：Ｗｔｇｃｐ＋ｃＢ＝３５０．２９ｘｔｇ ｆ８．３）＋４０．９ｘ２．８５＝ １６７．６７ｋＮ／ｍ，抗倾覆稳定安全系数为：１．８５，要求安全系数为：１．２０，满足 要求。 ３．８抗渗流稳定计算 按照《建筑基坑围护技术规程》ＪＧＪ１２０—９９方法，计算结果如下： 抗渗流稳定安全系数为：１．７８，要求安全系数为：１．２０，满足要求。 ４水泥土搅拌桩重力式挡墙施工 本工程在西侧、北侧、东侧处采用水泥土搅拌桩挡土墙 桩基采用 ｄ＝６００ｍｍ水泥搅拌桩，有效桩长为１Ｏ．５米，设计采用３２．５普通硅酸 盐水泥，水泥掺量为被加固土重的１５％，每米长水泥用量７５ｋｇ，水泥 浆水灰比０．５，水泥土３Ｏ天标准强度在０．８ＭＰａ以上 ４．１桩机就位 由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、（下转第２１９页） ｌ９３ 科技信息 ０建筑与工程Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１１年第９期 表２保护层厚度对钢筋锈蚀影响的比较 Ｃ／ｍｍ 粘结影响系数 及抗剪承载力退化系数Ｐ可得到考虑钢筋锈蚀后的 承载力计算公式。 备注 来源 １０ ｌ５ ｌ－２５ ２０ １ ２５ Ｏ．７５ ３０ ３５ ４０ 普通钢筋与混凝土的粘结影响系数 表达式： 山东建研院 ＝ ＝（Ｏ．９８０３＋（１．５０３ｘ１０－２ａ－５．４１９）嘲 ） ６，０．８７３４１ Ｏ．８ ０ ６ Ｃ－Ｉ．Ｉ （２．４） ｝中国建研院 １．２ 牛获涛… 邸小坛【 ０ Ｉ１ ｌ ｌ 式中： 为锈蚀后钢筋粘结强度，ＭＰａ；ｒ为未锈蚀钢筋粘结强度， ２．１４ １．３７ １３８ １．１９ ０．７８ ０．６４ ０．５４ ０．４８ ＭＰａ；ａ为保护层厚度，ｉＩｌｍ ）为ｔ年时混凝土立方体试件抗压强度标 准值。 此时正截面抗弯承载力计算如下： Ｏ １ ０．６２ ０．４３ ０．２４ １．８５－０．０４ｃ 建议公式 １３９ １．１５ ｌ ０．９Ｏ Ｏ．８３ Ｏ．７６ ０．７０ ４．１５ｃ 船 ≤ 出６ （ 一罢一） ，， 玉Ａ （１一 ）（ 一皿 ）＋ｃ 一盯 ‘ （１－￣０ 据中国建筑科学院建材所恒温恒湿环境下放置两年试件的试验结果， 给出了钢筋直径与锈蚀量之间的关系式： Ｋ ５．１８／ｄ＋０．１３ （１．８） （ｈ￣－ａ ｐ） ３结论 式中ｄ为钢筋直径（ｍｍ） 筋锈蚀锈蚀，以期得到现役混凝土结构使用状态及耐久性预测，针对 毫无疑问，钢筋锈蚀率将会随着时间的增长而增长。钢筋锈蚀后， Ｌ 混凝土劣化及钢筋锈蚀．提出建议处理方法： ９ 前期由于锈蚀速度随时间增长。因而锈蚀率与时间大致成抛物线，后 ３．１对碳化深度过大．钢筋锈蚀明显、危及结构安全的构件应拆除重 期钢筋锈蚀速度保持不变，因而钢筋锈蚀率与时间成线性关系。这与 建： 文献［１０、１１】的结果一致。综合考虑耐久性调研，前期观测和快速试验 ３．２对碳化深度较小并小于钢筋保护层厚度，碳化层比较坚硬的，可 情况，我们趋向于取锈蚀速度的均匀值，也就是ｋ ＝ｔ，这对于钢筋锈蚀 用优质涂料封闭； 量的计算误差很小。 ３．３对碳化深度大于钢筋保护层厚度或碳化深度虽然较小但碳化层 综上所述，可得混凝土锈胀前钢筋锈蚀量的公式： Ｃ（ ｔ） ７）钢筋锈蚀率随锈蚀时间变化的关系 混凝土结构构件的耐久性是一个复杂值得深入研究的问题，而劣 化和锈蚀都是其中重要的影响因素，本文浅要地分析混凝土劣化与钢 一 ３ ｐ＝６．７ｘ１０ （３２．１５ －０．４４）（０．７５＋０．ｏ１２５７３ Ｈ一０．４５） （５．１８Ｍ＋Ｏ．１３） 疏松剥落的，均应凿除碳化层，粉刷高强砂浆或浇筑高强混凝土； ３．４对钢筋锈蚀严重的，应在修补前除锈，并应根据锈蚀情况和结构 需要加补钢筋。ｌ ２钢筋混凝土结构构件剩余承载力分析 【参考文献】 根据试验成果，结合承载力计算相关理论，对实际混凝土结构构 ［１］牛获涛．混凝土结构耐久性与寿命预测．北京：科学出版社，２００３． ［２］李田，刘西拉．混凝土耐久性分析与设计．北京：科学出版社，１９９９，１０． 件进行剩余承载能力及耐久性分析。具体如下： ［３］蒋德稳，李果，等．混凝土内钢筋腐蚀速度多因素影响的试验研究．混凝土， ２．１考虑钢筋锈蚀、混凝土劣化对影响承载能力的因素后，在常规计 ２００４（７）． 算承载力公式中引入普通钢筋质量损失率叼，箍筋截面损失率 。 ｌ』Ｊ Ｔ／￣＝ｐｗ （２．１） （２－２） ［４］叶见曙，袁国干．结构设计原理．北京：人民交通出版社，１９９６． ［５］任家宝，等．在用钢筋混凝土简支桥面梁受弯承载力估算．工业建筑，２０００，３０ （１１） ［６］牛获涛，王庆霖．一般大气环境下混凝土强度经时变化模型册．工业建筑，１９９５ 式中：Ｕｓ为普通钢筋锈蚀前质量：‰为箍筋锈蚀前质量。 ２．２根据试验数据分析进行线性回归得出锈蚀钢筋截面锈蚀率与质 ［６） 量锈蚀率的关系【 ： ［７］牛获涛，等．氧气在混凝土中扩散系数的确定ｍ．西安建筑科技大学学报， 当２％≤叼≤１０％及１０％＜ｒ／≤２０％时，对试验结果进行线性回归， １９９６（１） 得出重量损失率与截面损失率的关系为： ｆ＇７５ ，７ ｒ／＜２％ ［８］左勇志，等．温度对碳化引起的钢筋混凝土腐蚀影响研究．工业建筑，２００３（３）． ［１０］邸小坛．大气环境下钢筋锈蚀规律的研究．第四届全国混凝土耐久性学术论 １９９６． （２．３） 文集．｛ｒ／ｓ＝０．０１５＋０．９７７７ Ｌ ＝Ｏ．０６２＋０．９５田 ２％≤ ≤１０％ １０％＜ｒ／￣２０％ ２．３ 、 √ 分别用修正后的丘 代替。 并考虑普通钢筋 ［责任编辑：汤静］ （上接第１９３页）下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除， ５移动结束后检查定位情况并及时纠正；桩机应平稳、平正，并用经纬仪 结束语 本工程采用水泥土重力式挡墙施工方案．并对重力式挡墙进行了 或线锤进行观测以确保钻机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差 设计，实践证明，在基坑施工过程中，对坑外地层变形（地表沉降，地下 应小于ｌｃｍ。 表水位等），临近建筑物的倾斜以及临近地下管线沉降与位移等方面 ４．２搅拌下沉 启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自 进行监测，未出现任何璺量事故，施工方案经济可行。 【参考文献】 ［１］赵志缙，应惠清，编著ｌ简明深基坑工程设计施工手册．北京：中国建筑工业出 版社．２０００． ［２］赵志缙，赵帆，编著．高层建筑施工．２版．北京：中国建筑工业出版社．２００５． ［３］郭正兴，李金根．建筑施工．南京：东南大学出版社，１９９６． 上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高。 ４．３注浆、搅拌、提升 开动灰浆泵，待纯水泥浆到达出浆口后，应喷浆搅拌３０ｓ，在水泥 浆与桩端土充分搅拌后，再开始按试桩要求的速度提升搅拌头．边注 浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和土充分拌和，直提升到预定停浆面后 再关闭灰浆泵 ４＿４重复搅拌下沉 ［４］江正荣，朱国梁．简明施工计算手册．北京：中国建筑工业出版社．１９８９． 作者简介：扬玉香（１９７５一），男，江苏建湖人，本科。 再次将搅拌机边搅拌边下沉至桩底设计标高。 ４．５重复搅拌提升 边搅拌边提升注浆至预定停浆面，关闭搅拌机械。 ［责任编辑：汤静］ ２１９
