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摘要：本文通过实例介绍水泥土墙在软土地基基坑支护的应用，并对该类支护形式进行探讨，简单介绍水泥土墙施工工艺流程、方法、质量标准及要求和控制质量的具体做法。
关键词：软土地基；深基坑；基坑支护；重力式水泥墙
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
1概述
水泥土墙是利用水泥材料作为固化剂，采用重力式机械在地基土中就地将原状土和固化剂强行拌合，经过一系列的物理化学反应，而形成具有一定强度、整体性和水稳性的加固水泥土墙体。其应用于基坑支护，采用连续成桩，相互搭接面形成具有同重力式挡土墙相似的基坑支护作用。重力式水泥土墙基坑支护较适用于软土地区，如淤泥地区、含水量较大的黏性土、粉土地区等基坑工程。
水泥土墙基坑支护的优点：a.施工时振动小，对周围建筑影响小；b.水泥土墙渗透系数小，墙体具有良好的隔水性能；c.自立式挡土支护，不需加支撑，基坑开挖及地下室施工方便；d.工程造价相对较低，具有良好的经济效益。
水泥土墙基坑支护的缺点：a.水泥土桩的材料强度较低，其抗拉能力几乎为零；b.桩体强度受施工因素影响导致水泥桩的质量离散性较大；c.自立式挡土，在软基中变形位移相对较大。
2重力式水泥土墙的计算
1、重力式水泥土墙的抗滑移稳定性应符合下式规定（图一）：
式中： Ksl──抗滑移稳定安全系数，其值不应小于1.2；
Eak、Epk──作用在水泥土墙上的主动土压力、被动土压力标准值(kN/m)；
G──水泥土墙的自重(kN/m)；
um──水泥土墙底面上的水压力(kPa)；水泥土墙底面在地下水位以下时，可取um＝γw（hwa＋hwp）/2，在地下水位以上时，取um＝0，此处，hwa为基坑外侧水泥土墙底处的水头高度(m)，hwp为基坑内侧水泥土墙底处的水头高度(m)；
c、φ──水泥土墙底面下土层的粘聚力(kPa)、内摩擦角( °)；
B──水泥土墙的底面宽度(m)。
图一抗滑移稳定性验算 图二抗倾覆稳定性验算
2、重力式水泥土墙的抗倾覆稳定性应符合下式规定（图二）：
式中： Kov──抗倾覆稳定安全系数，其值不应小于1.3；
aa──水泥土墙外侧主动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离(m)；
ap──水泥土墙内侧被动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离(m)；
aG──水泥土墙自重与墙底水压力合力作用点至墙趾的水平距离(m)
3、重力式水泥土墙墙体的正截面应力应符合下列规定：
a 当边缘应力为拉应力时：
b压应力：
c剪应力：
式中：Mi──水泥土墙验算截面的弯矩设计值(kN.m/m)；
B──验算截面处水泥土墙的宽度(m)；
γcs──水泥土墙的重度(kN/m3)；
z──验算截面至水泥土墙顶的垂直距离(m)；
fcs──水泥土开挖龄期时的轴心抗压强度设计值(kPa)，应根据现场试验或工程经验确定；
γF──荷载综合分项系数，取1.25；
Eak，i、Epk，i──验算截面以上的主动土压力标准值、被动土压力标准值(kN/m)；验算截面在基底以上时，取Epk，i＝0；
Gi──验算截面以上的墙体自重(kN/m)；
μ──墙体材料的抗剪断系数，取0.4～0.5。
3水泥土墙的构造
水泥土墙通常采用水泥搅拌桩相互搭接成格构式的结构形式。为了保证其墙体的刚性，土体置换率一般不小于0.60。桩体应相互搭接，搭接长度不宜小于150mm，墙肋间距（L）不应大于2.0米。水泥土墙应按墙体强度、抗倾覆、抗滑移等确定其厚度B。在工程设计中可以先根据土质条件初定其墙厚B=0.7 h ~1.0h（土质好的取小值，h为基坑深度），然后再对墙体强度、抗倾覆、抗滑移进行验算。嵌固深度可以先根据土质条件初定0.7h ~1.5h（土质好的取小值，h为基坑深度）。
4工程实例
（1）工程概况
该工程为江门市怡福锦绣阳光住宅小区的独立二层地下车库基坑工程，其外边缘尺寸为160×34米；开挖深度自室外自然地面标高至坑底为4.80~5.10米；南北面为长边、北面和西面离地下室外壁6.0~8.0米为小区道路、南面为空旷地，东面离地下室外壁3.0米为已建住宅桩基础外边线。
（2）地质条件
根据地质勘察报告，从室外自然地面自上而下可分为：
回填土层：厚5.0～7.0米，重度18.0kN/m3,粘聚力C=12.0kPa，内摩擦角φ=10.00,松散状；
粉质粘土层：厚0.9～1.1米，重度18.0kN/m3,粘聚力C=29.0kPa，内摩擦角φ=18.70呈可塑～硬塑状态；
淤泥层：厚5.0～7.9米，重度16.0kN/m3,粘聚力C=5.7.0kPa，内摩擦角φ=5.70呈流塑状态，属高压缩性土层；
粉质粘土层：厚3.5～5.5米，重度18.4kN/m3,粘聚力C=28.0kPa，内摩擦角φ=21.00呈可塑～硬塑状态；
中粗砂层；厚>5.0米，主要成分为石英质中砂、粗砂组成，含少许砾石，间或夹粘土薄层，局部地区相变为中砂；
场内地下水位标高为室外自然地面标高下-3.500米。
（3）基坑支护方案选择
根据地质勘察报告及本地区实际情况和施工现场周围环境条件，并参照类似工程的施工经验，先考虑采用放坡处理，但经计算放坡处理对北面和西面小区道路影响较大，东面有已建住宅不宜开挖。经研究讨论，最终确定基坑采用水泥土墙支护，东面由于基坑离建筑工程桩较近，为了保证地基土的稳定性，采用钻孔排桩支护体系，严格控制支护结构的水平位移量。
（4）设计要点
水泥土墙深度的确定：由于地基土在基坑底下有5.0~7.9米的淤泥质土，呈流塑状态，不宜作为持力层，暂定以粉土粘土层为水泥土桩基墙的持力层，暂定桩长13米，嵌固深度约8.0米（约1.5h）。
水泥土墙厚度的确定：暂取0.7H，0.7×5.1=3.57米，取3.5米。
该水泥土墙按格构式设计，形成土、桩结合体受荷，采用4排直径为550mm水泥搅拌桩，每1.2米间距设一道横肋，相邻两桩搭接度为150 mm，以确保挡墙的挡水性能。
水泥土桩采用425#硅酸盐水泥，考虑各土层天然含水量平均值较大，水泥掺入量控制在18%左右（即320kg/m3）。为增加挡墙水泥土桩的整体连接和提高抗弯刚度，在外排桩均加插Ф16mm钢筋，长8米，每根桩插1根；水泥土墙顶设钢筋混凝土面板，板厚200mm，水泥搅拌桩桩进入混凝土面板不少于50mm。考虑土体侧向压力及墙顶周围的施工荷载(10KN/m2)，采用理正深基坑设计软伯验算墙体强度、抗倾覆和滑移均能满足规范规程的要求。
5施工流程和质量控制
（1）施工设备
施工设备可采用履带式或步履式深层搅拌机，须配备灰浆搅拌机、灰浆泵等配套设施；
（2）泥土搅拌桩施工工艺
a.就位移动桩架到达指定桩位，使钻头中心对准设计桩位。
b.制备水泥浆根据设计用灰量、桩长、水灰比拌制水泥浆，拌好后的水泥浆过筛后到入集料斗中。 c.搅拌喷浆下沉桩位定好后，启动电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉喷浆，以防止出浆口在下沉过程中被土团所堵塞。
d.喷浆、搅拌提升 水泥深层搅拌桩机下沉到设计深度后，边旋转搅拌钻头边提升，提升时严格按照明设计确定的提升速度提升搅拌机并喷射余下的水泥浆。
e.重复搅拌下沉和提升为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机边旋转边提升出地面。
f.清洗向集料斗中注入适量的清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残余的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在搅拌头上的软土清除干净
（3）质量控制措施
a.严格按设计要求的桩位进行施工；
b.桩体压浆要求一气呵成，不得中断，每根桩宜装浆一次并喷搅完成；要求连续施工，桩搭接穿插交叉施工，相邻两桩施工间隔不得超过12小时；如超过，搭接质量无保证，应采取在两桩中部加桩补救；
c.施工过程因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点下50mm，恢复供浆再搅拌提升；
d.压浆提升的速度控制在 0.8m/min，不得超过1 m/min；
e.桩身垂直度偏差不得超过1.5‰，桩位偏差不得大于50mm；
f.施工后龄期达到28天，方可进行基坑土方开挖。
6结束语
该水泥土墙支护结构，在使用過程中未出现过大的位移，支护结构基本完好；周围路面及绿化带均未出现不良沉降；支护结构同时也起到止水作用，既达到满足基坑围护功能又降低围护造价的目的。对于深度不大于6.0米的软土地区基坑工程，不失为一种合理的结构选择。
参考文献：
[1]建筑基坑支护技术规程JGJ 120-2012 .中华人民共和国住房和城乡建设部. 2012.
[2]软土地区深基坑支护工程实例. 宁波市城乡建设委员会.
关键词：软土地基；深基坑；基坑支护；重力式水泥墙
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
1概述
水泥土墙是利用水泥材料作为固化剂，采用重力式机械在地基土中就地将原状土和固化剂强行拌合，经过一系列的物理化学反应，而形成具有一定强度、整体性和水稳性的加固水泥土墙体。其应用于基坑支护，采用连续成桩，相互搭接面形成具有同重力式挡土墙相似的基坑支护作用。重力式水泥土墙基坑支护较适用于软土地区，如淤泥地区、含水量较大的黏性土、粉土地区等基坑工程。
水泥土墙基坑支护的优点：a.施工时振动小，对周围建筑影响小；b.水泥土墙渗透系数小，墙体具有良好的隔水性能；c.自立式挡土支护，不需加支撑，基坑开挖及地下室施工方便；d.工程造价相对较低，具有良好的经济效益。
水泥土墙基坑支护的缺点：a.水泥土桩的材料强度较低，其抗拉能力几乎为零；b.桩体强度受施工因素影响导致水泥桩的质量离散性较大；c.自立式挡土，在软基中变形位移相对较大。
2重力式水泥土墙的计算
1、重力式水泥土墙的抗滑移稳定性应符合下式规定（图一）：
式中： Ksl──抗滑移稳定安全系数，其值不应小于1.2；
Eak、Epk──作用在水泥土墙上的主动土压力、被动土压力标准值(kN/m)；
G──水泥土墙的自重(kN/m)；
um──水泥土墙底面上的水压力(kPa)；水泥土墙底面在地下水位以下时，可取um＝γw（hwa＋hwp）/2，在地下水位以上时，取um＝0，此处，hwa为基坑外侧水泥土墙底处的水头高度(m)，hwp为基坑内侧水泥土墙底处的水头高度(m)；
c、φ──水泥土墙底面下土层的粘聚力(kPa)、内摩擦角( °)；
B──水泥土墙的底面宽度(m)。
图一抗滑移稳定性验算 图二抗倾覆稳定性验算
2、重力式水泥土墙的抗倾覆稳定性应符合下式规定（图二）：
式中： Kov──抗倾覆稳定安全系数，其值不应小于1.3；
aa──水泥土墙外侧主动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离(m)；
ap──水泥土墙内侧被动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离(m)；
aG──水泥土墙自重与墙底水压力合力作用点至墙趾的水平距离(m)
3、重力式水泥土墙墙体的正截面应力应符合下列规定：
a 当边缘应力为拉应力时：
b压应力：
c剪应力：
式中：Mi──水泥土墙验算截面的弯矩设计值(kN.m/m)；
B──验算截面处水泥土墙的宽度(m)；
γcs──水泥土墙的重度(kN/m3)；
z──验算截面至水泥土墙顶的垂直距离(m)；
fcs──水泥土开挖龄期时的轴心抗压强度设计值(kPa)，应根据现场试验或工程经验确定；
γF──荷载综合分项系数，取1.25；
Eak，i、Epk，i──验算截面以上的主动土压力标准值、被动土压力标准值(kN/m)；验算截面在基底以上时，取Epk，i＝0；
Gi──验算截面以上的墙体自重(kN/m)；
μ──墙体材料的抗剪断系数，取0.4～0.5。
3水泥土墙的构造
水泥土墙通常采用水泥搅拌桩相互搭接成格构式的结构形式。为了保证其墙体的刚性，土体置换率一般不小于0.60。桩体应相互搭接，搭接长度不宜小于150mm，墙肋间距（L）不应大于2.0米。水泥土墙应按墙体强度、抗倾覆、抗滑移等确定其厚度B。在工程设计中可以先根据土质条件初定其墙厚B=0.7 h ~1.0h（土质好的取小值，h为基坑深度），然后再对墙体强度、抗倾覆、抗滑移进行验算。嵌固深度可以先根据土质条件初定0.7h ~1.5h（土质好的取小值，h为基坑深度）。
4工程实例
（1）工程概况
该工程为江门市怡福锦绣阳光住宅小区的独立二层地下车库基坑工程，其外边缘尺寸为160×34米；开挖深度自室外自然地面标高至坑底为4.80~5.10米；南北面为长边、北面和西面离地下室外壁6.0~8.0米为小区道路、南面为空旷地，东面离地下室外壁3.0米为已建住宅桩基础外边线。
（2）地质条件
根据地质勘察报告，从室外自然地面自上而下可分为：
回填土层：厚5.0～7.0米，重度18.0kN/m3,粘聚力C=12.0kPa，内摩擦角φ=10.00,松散状；
粉质粘土层：厚0.9～1.1米，重度18.0kN/m3,粘聚力C=29.0kPa，内摩擦角φ=18.70呈可塑～硬塑状态；
淤泥层：厚5.0～7.9米，重度16.0kN/m3,粘聚力C=5.7.0kPa，内摩擦角φ=5.70呈流塑状态，属高压缩性土层；
粉质粘土层：厚3.5～5.5米，重度18.4kN/m3,粘聚力C=28.0kPa，内摩擦角φ=21.00呈可塑～硬塑状态；
中粗砂层；厚>5.0米，主要成分为石英质中砂、粗砂组成，含少许砾石，间或夹粘土薄层，局部地区相变为中砂；
场内地下水位标高为室外自然地面标高下-3.500米。
（3）基坑支护方案选择
根据地质勘察报告及本地区实际情况和施工现场周围环境条件，并参照类似工程的施工经验，先考虑采用放坡处理，但经计算放坡处理对北面和西面小区道路影响较大，东面有已建住宅不宜开挖。经研究讨论，最终确定基坑采用水泥土墙支护，东面由于基坑离建筑工程桩较近，为了保证地基土的稳定性，采用钻孔排桩支护体系，严格控制支护结构的水平位移量。
（4）设计要点
水泥土墙深度的确定：由于地基土在基坑底下有5.0~7.9米的淤泥质土，呈流塑状态，不宜作为持力层，暂定以粉土粘土层为水泥土桩基墙的持力层，暂定桩长13米，嵌固深度约8.0米（约1.5h）。
水泥土墙厚度的确定：暂取0.7H，0.7×5.1=3.57米，取3.5米。
该水泥土墙按格构式设计，形成土、桩结合体受荷，采用4排直径为550mm水泥搅拌桩，每1.2米间距设一道横肋，相邻两桩搭接度为150 mm，以确保挡墙的挡水性能。
水泥土桩采用425#硅酸盐水泥，考虑各土层天然含水量平均值较大，水泥掺入量控制在18%左右（即320kg/m3）。为增加挡墙水泥土桩的整体连接和提高抗弯刚度，在外排桩均加插Ф16mm钢筋，长8米，每根桩插1根；水泥土墙顶设钢筋混凝土面板，板厚200mm，水泥搅拌桩桩进入混凝土面板不少于50mm。考虑土体侧向压力及墙顶周围的施工荷载(10KN/m2)，采用理正深基坑设计软伯验算墙体强度、抗倾覆和滑移均能满足规范规程的要求。
5施工流程和质量控制
（1）施工设备
施工设备可采用履带式或步履式深层搅拌机，须配备灰浆搅拌机、灰浆泵等配套设施；
（2）泥土搅拌桩施工工艺
a.就位移动桩架到达指定桩位，使钻头中心对准设计桩位。
b.制备水泥浆根据设计用灰量、桩长、水灰比拌制水泥浆，拌好后的水泥浆过筛后到入集料斗中。 c.搅拌喷浆下沉桩位定好后，启动电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉喷浆，以防止出浆口在下沉过程中被土团所堵塞。
d.喷浆、搅拌提升 水泥深层搅拌桩机下沉到设计深度后，边旋转搅拌钻头边提升，提升时严格按照明设计确定的提升速度提升搅拌机并喷射余下的水泥浆。
e.重复搅拌下沉和提升为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机边旋转边提升出地面。
f.清洗向集料斗中注入适量的清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残余的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在搅拌头上的软土清除干净
（3）质量控制措施
a.严格按设计要求的桩位进行施工；
b.桩体压浆要求一气呵成，不得中断，每根桩宜装浆一次并喷搅完成；要求连续施工，桩搭接穿插交叉施工，相邻两桩施工间隔不得超过12小时；如超过，搭接质量无保证，应采取在两桩中部加桩补救；
c.施工过程因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点下50mm，恢复供浆再搅拌提升；
d.压浆提升的速度控制在 0.8m/min，不得超过1 m/min；
e.桩身垂直度偏差不得超过1.5‰，桩位偏差不得大于50mm；
f.施工后龄期达到28天，方可进行基坑土方开挖。
6结束语
该水泥土墙支护结构，在使用過程中未出现过大的位移，支护结构基本完好；周围路面及绿化带均未出现不良沉降；支护结构同时也起到止水作用，既达到满足基坑围护功能又降低围护造价的目的。对于深度不大于6.0米的软土地区基坑工程，不失为一种合理的结构选择。
参考文献：
[1]建筑基坑支护技术规程JGJ 120-2012 .中华人民共和国住房和城乡建设部. 2012.
[2]软土地区深基坑支护工程实例. 宁波市城乡建设委员会.