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摘要：在高层建筑施工工程中，水泥土挡墙施工是其中极为关键的一部分，关系到施工的安全和整体施工的质量。文章将就高层建筑水泥土挡围墙施工方法进行探讨。
关键词：高层建筑；水泥土挡围墙；施工方法
Abstract: in the high-rise building construction engineering, analysised.the construction is one of the crucial part, relationship to construction of safety and the overall implementation of the quality. The article on high-rise building block water soil wall construction method is discussed in this paper.
Keywords: high building; Water soil block walls; Construction method
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
所谓的水泥土挡墙是指由水泥土搅拌桩两两相互搭接而形成的连续墙状的加固块体，并以其自重来平衡土压力，形成重力式的挡土结构。通常情况下，水泥土搅拌桩的布置有密排布置何格栅式布置两种，而一般以后者居多。关于高层建筑水泥土挡围墙施工的方法，是多种多样的，采用何种方法要根据工程的实际需要，下文将就几种常见方法进行分析。
1．水泥土的加固机理
水泥土加固的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同。混凝土的硬化主要是水泥在粗细填充料中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。而在水泥加固土中，由于水泥的掺量较小，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质，所以硬化速度缓慢且作用复杂，因此水泥加固土的强度增长缓慢，时间较长，28天以后，强度仍有明显增长，三个月以后，水泥土的强度增长才减缓。水泥土中水泥和土混合以后，发生了一系列的化学反应而逐步硬化。主要的反应有水泥的水解和水化反应、粘土颗粒与水泥水化物的作用、碳酸化作用。水泥的水解和水化反应是水泥颗粒表面的硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等与土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙等化合物。当水泥的水化物生成以后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙。
(1)水泥土的性能
水泥土一般使用32．5MPa普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，水泥浆水灰比为0．4-0．5，水泥掺入量：浆喷深层搅桩宜为15％～18％；粉喷深层搅拌桩宜为13％～16％。土体掺入水泥经过一系列的反应以后，形成水泥土。水泥土的容重略大于软土，约比软土大0．7％～2．3％，含水量小于软土。
水泥土的无侧限强度比天然软土大几十至数百倍，变形特征随强度的不同而介于脆性体与弹性体之间。
(2)影响水泥土质量的因素影响水泥土质量的因素有水泥掺入比、龄期、土质、土的化学成分、粉煤灰、外掺剂等。
①水泥掺入比的影响，水泥掺入比αw是指水泥重量与被加固的软土重量之比，即
水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大，低于7％的水泥掺量对土体的固化作用小，强度离散大，故一般掺量不低于7％，常选用12％～16％。
在水泥土墙设计前，一般应针对现场土层性质，通过试验提供各种配合比下的水泥土强度等性能参数，以便设计时选用合理的配合比。在有工程经验且地质条件较为简单的情况下，也可以参考类似工程的经验。
②强度的影响，水泥土中水泥的反应速度较慢，强度增长时间较长，28天以后，强度仍然有明显的增长。当龄期超过三个月以后，水泥土的强度增长才减缓，因此，在《建筑地基处理技术规范》JGJ79—91中用三个月龄期的强度作为水泥土的标准强度，但是基坑支护结构中，往往由于工期关系，水泥土养护不可能达到90天，故仍用28天强度，因此在设计中应考虑该因素。
③土类的影响，不同的土类对水泥土的强度有很大的影响。在同样的水泥掺入比和龄期下，砂质粉土加固后的强度明显高于淤泥质粘土。
④土的化学成分的影响，水泥土的加固效果和土体化学成分有关。一般认为，土中含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；含有伊里石、氯化物的粘土以及有机质含量高、pH值较低的粘土的加固效果较差。
⑤粉煤灰对强度的影响，在水泥土加固时，在掺入比不变的条件下，用同量的粉煤灰代替水泥，水泥土的强度比不掺时提高10％。因此，在水泥土加固时掺入粉煤灰，不仅可以利用工业废料，还可稍稍提高水泥土的强度。
⑥外加剂的影响，不同的外加剂对水泥土强度有不同的影响，可以根据工程需要选用早强、缓凝及减水等性能的外加剂。常用的外加剂有木质磺酸钙、石膏、碳酸钠等。
(3)水泥土挡墙的适用范围水泥土重力式挡土墙，具有挡土、止水的双重作用，同时，基坑内土方开挖机械作业条件好。所以此挡墙适宜应用于各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等软土地基，基坑开挖深度不宜大于6m，但不适用于厚度较大的可塑及硬塑以上的软土、中密以上的砂土。
水泥土墙被动土压力的发挥依赖于土体变形，在基坑开挖深度较大，场地狭小，周边环境保护要求高时，选用应慎重。
2．水泥挡土墙的施工方法
水泥挡土墙主要由水泥搅拌桩组成，水泥搅拌桩的施工方法有两种：搅拌法成桩及高压喷射法(旋喷法)成桩。高压喷射注浆法，则是以高压将水泥浆从注浆管喷射出来，喷嘴在喷射浆液时一边缓慢旋转，一边徐徐提升，高压水泥浆不断切削土体并与之混合而形成圆柱状桩体。该工艺施工简便，喷射注浆施工时只需在土层中钻一个50～300mm的小孔，便可在土中喷射成直径0．4～2m的加固水泥土桩。因而能在狭窄施工区域或靠近已建基础施工，但此法水泥用量大、造价高，一般当场地受限制，搅拌法无法施工时才选用此法。搅拌法成桩又分为湿法(水泥浆搅拌)和干法(水泥干粉喷射搅拌)两种，均用机械强力将水泥与土搅拌形成水泥土桩。湿法施工时注浆量较易控制，成桩质量较为稳定，桩体均匀性好，大部分水泥土桩都采用此法，下面重点讲述湿法施工。
(1)施工机械
①深层搅拌机：深层搅拌机是水泥土桩施工的主要机械。目前应用的有中心管喷浆和叶片喷浆两类。前者水泥浆从两根搅拌轴之间的另一根管子输出，可适用于多种固化剂；后者是使水泥浆从叶片上若干个小孔喷出，使水泥浆与土体混合均匀，适用于大直径叶片和连续搅拌，但因喷浆小孔易被堵塞，只能使用水泥浆而不能采用其他固化剂。
（2）施工流程
①就位
就位是指深层搅拌桩机开行(或利用起重设备)到达指定桩位、对中，塔架式或桅杆式机架行走时必须保持路基平整、行走稳定。经常性、制度性地检查搅拌叶的磨损情况，当发生过大磨损时，应及时更换或修补钻头，钻头直径偏差应不超过3％。对叶片注浆式搅拌头，应经常检查注浆孔是否堵塞；对中心注浆管的搅拌头应检查球阀工况，使其正常喷浆。
②预搅下沉
预搅下沉是指深层搅拌机运转正常后，根据工艺试桩确定施工工艺参数，启动搅拌机的电动机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土搅拌下沉，下沉速度可由电动机的电流监测表控制，一般控制在0．8m／min左右。
③制备水泥浆
深层搅拌机预搅下沉到一定深度后，开始拌制水泥浆，待压浆时倒入集料斗中。水泥应采用新鲜、未受潮、无结块的合格水泥，拌制时应注意控制拌制时间、水灰比及外掺剂的掺量，严格称量下料。
④喷浆、搅拌、提升
深层搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基土中，此后边喷浆、边旋转、边提升，直至设计桩顶标高。
⑤重复上、下搅拌
为使土和水泥浆搅伴均匀，可再次将搅拌机边旋转、边搅拌沉入土中，至设计深度后再提升重复搅拌至桩顶标高，并将钻头提出地面，以便移机对新的桩体进行施工。
⑥清洗
每根桩的灰浆即将压完时，应向集料斗内注入适量清水，以压送管内残留灰浆。每日完工后必须彻底清洗灰浆管路，严防水泥浆结块。灰浆泵及灰浆管路应定期拆开清洗。
⑦移位
移位是指吊装(开行)深层搅拌桩机至新的桩位，同时重复①～⑥的步骤，进行下一根桩的施工。
3.结语
综上所述，高层建筑工程水泥土挡的施工，需要施工和设计人员，根据项目的总体状况，根据项目的地质情况，从多种施工方式中，选择最为合理的施工方法，并在具体的执行过程中，进行合理的调整。
参考文献：
[1]李好,周绪红;深基坑桩锚支护的弹塑性有限元分析[J];湖南大学学报(自然科学版);2011年03期 。
[2]李斯海,张玉军;深基坑开挖与支护过程的平面有限元模拟[J];岩石力学与工程学报;2009年03期。
个人简介：陈文新（1960.01-），男，工程師，研究方向：工业与民用建筑。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：高层建筑；水泥土挡围墙；施工方法
Abstract: in the high-rise building construction engineering, analysised.the construction is one of the crucial part, relationship to construction of safety and the overall implementation of the quality. The article on high-rise building block water soil wall construction method is discussed in this paper.
Keywords: high building; Water soil block walls; Construction method
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
所谓的水泥土挡墙是指由水泥土搅拌桩两两相互搭接而形成的连续墙状的加固块体，并以其自重来平衡土压力，形成重力式的挡土结构。通常情况下，水泥土搅拌桩的布置有密排布置何格栅式布置两种，而一般以后者居多。关于高层建筑水泥土挡围墙施工的方法，是多种多样的，采用何种方法要根据工程的实际需要，下文将就几种常见方法进行分析。
1．水泥土的加固机理
水泥土加固的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同。混凝土的硬化主要是水泥在粗细填充料中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。而在水泥加固土中，由于水泥的掺量较小，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质，所以硬化速度缓慢且作用复杂，因此水泥加固土的强度增长缓慢，时间较长，28天以后，强度仍有明显增长，三个月以后，水泥土的强度增长才减缓。水泥土中水泥和土混合以后，发生了一系列的化学反应而逐步硬化。主要的反应有水泥的水解和水化反应、粘土颗粒与水泥水化物的作用、碳酸化作用。水泥的水解和水化反应是水泥颗粒表面的硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等与土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙等化合物。当水泥的水化物生成以后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙。
(1)水泥土的性能
水泥土一般使用32．5MPa普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，水泥浆水灰比为0．4-0．5，水泥掺入量：浆喷深层搅桩宜为15％～18％；粉喷深层搅拌桩宜为13％～16％。土体掺入水泥经过一系列的反应以后，形成水泥土。水泥土的容重略大于软土，约比软土大0．7％～2．3％，含水量小于软土。
水泥土的无侧限强度比天然软土大几十至数百倍，变形特征随强度的不同而介于脆性体与弹性体之间。
(2)影响水泥土质量的因素影响水泥土质量的因素有水泥掺入比、龄期、土质、土的化学成分、粉煤灰、外掺剂等。
①水泥掺入比的影响，水泥掺入比αw是指水泥重量与被加固的软土重量之比，即
水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大，低于7％的水泥掺量对土体的固化作用小，强度离散大，故一般掺量不低于7％，常选用12％～16％。
在水泥土墙设计前，一般应针对现场土层性质，通过试验提供各种配合比下的水泥土强度等性能参数，以便设计时选用合理的配合比。在有工程经验且地质条件较为简单的情况下，也可以参考类似工程的经验。
②强度的影响，水泥土中水泥的反应速度较慢，强度增长时间较长，28天以后，强度仍然有明显的增长。当龄期超过三个月以后，水泥土的强度增长才减缓，因此，在《建筑地基处理技术规范》JGJ79—91中用三个月龄期的强度作为水泥土的标准强度，但是基坑支护结构中，往往由于工期关系，水泥土养护不可能达到90天，故仍用28天强度，因此在设计中应考虑该因素。
③土类的影响，不同的土类对水泥土的强度有很大的影响。在同样的水泥掺入比和龄期下，砂质粉土加固后的强度明显高于淤泥质粘土。
④土的化学成分的影响，水泥土的加固效果和土体化学成分有关。一般认为，土中含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；含有伊里石、氯化物的粘土以及有机质含量高、pH值较低的粘土的加固效果较差。
⑤粉煤灰对强度的影响，在水泥土加固时，在掺入比不变的条件下，用同量的粉煤灰代替水泥，水泥土的强度比不掺时提高10％。因此，在水泥土加固时掺入粉煤灰，不仅可以利用工业废料，还可稍稍提高水泥土的强度。
⑥外加剂的影响，不同的外加剂对水泥土强度有不同的影响，可以根据工程需要选用早强、缓凝及减水等性能的外加剂。常用的外加剂有木质磺酸钙、石膏、碳酸钠等。
(3)水泥土挡墙的适用范围水泥土重力式挡土墙，具有挡土、止水的双重作用，同时，基坑内土方开挖机械作业条件好。所以此挡墙适宜应用于各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等软土地基，基坑开挖深度不宜大于6m，但不适用于厚度较大的可塑及硬塑以上的软土、中密以上的砂土。
水泥土墙被动土压力的发挥依赖于土体变形，在基坑开挖深度较大，场地狭小，周边环境保护要求高时，选用应慎重。
2．水泥挡土墙的施工方法
水泥挡土墙主要由水泥搅拌桩组成，水泥搅拌桩的施工方法有两种：搅拌法成桩及高压喷射法(旋喷法)成桩。高压喷射注浆法，则是以高压将水泥浆从注浆管喷射出来，喷嘴在喷射浆液时一边缓慢旋转，一边徐徐提升，高压水泥浆不断切削土体并与之混合而形成圆柱状桩体。该工艺施工简便，喷射注浆施工时只需在土层中钻一个50～300mm的小孔，便可在土中喷射成直径0．4～2m的加固水泥土桩。因而能在狭窄施工区域或靠近已建基础施工，但此法水泥用量大、造价高，一般当场地受限制，搅拌法无法施工时才选用此法。搅拌法成桩又分为湿法(水泥浆搅拌)和干法(水泥干粉喷射搅拌)两种，均用机械强力将水泥与土搅拌形成水泥土桩。湿法施工时注浆量较易控制，成桩质量较为稳定，桩体均匀性好，大部分水泥土桩都采用此法，下面重点讲述湿法施工。
(1)施工机械
①深层搅拌机：深层搅拌机是水泥土桩施工的主要机械。目前应用的有中心管喷浆和叶片喷浆两类。前者水泥浆从两根搅拌轴之间的另一根管子输出，可适用于多种固化剂；后者是使水泥浆从叶片上若干个小孔喷出，使水泥浆与土体混合均匀，适用于大直径叶片和连续搅拌，但因喷浆小孔易被堵塞，只能使用水泥浆而不能采用其他固化剂。
（2）施工流程
①就位
就位是指深层搅拌桩机开行(或利用起重设备)到达指定桩位、对中，塔架式或桅杆式机架行走时必须保持路基平整、行走稳定。经常性、制度性地检查搅拌叶的磨损情况，当发生过大磨损时，应及时更换或修补钻头，钻头直径偏差应不超过3％。对叶片注浆式搅拌头，应经常检查注浆孔是否堵塞；对中心注浆管的搅拌头应检查球阀工况，使其正常喷浆。
②预搅下沉
预搅下沉是指深层搅拌机运转正常后，根据工艺试桩确定施工工艺参数，启动搅拌机的电动机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土搅拌下沉，下沉速度可由电动机的电流监测表控制，一般控制在0．8m／min左右。
③制备水泥浆
深层搅拌机预搅下沉到一定深度后，开始拌制水泥浆，待压浆时倒入集料斗中。水泥应采用新鲜、未受潮、无结块的合格水泥，拌制时应注意控制拌制时间、水灰比及外掺剂的掺量，严格称量下料。
④喷浆、搅拌、提升
深层搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基土中，此后边喷浆、边旋转、边提升，直至设计桩顶标高。
⑤重复上、下搅拌
为使土和水泥浆搅伴均匀，可再次将搅拌机边旋转、边搅拌沉入土中，至设计深度后再提升重复搅拌至桩顶标高，并将钻头提出地面，以便移机对新的桩体进行施工。
⑥清洗
每根桩的灰浆即将压完时，应向集料斗内注入适量清水，以压送管内残留灰浆。每日完工后必须彻底清洗灰浆管路，严防水泥浆结块。灰浆泵及灰浆管路应定期拆开清洗。
⑦移位
移位是指吊装(开行)深层搅拌桩机至新的桩位，同时重复①～⑥的步骤，进行下一根桩的施工。
3.结语
综上所述，高层建筑工程水泥土挡的施工，需要施工和设计人员，根据项目的总体状况，根据项目的地质情况，从多种施工方式中，选择最为合理的施工方法，并在具体的执行过程中，进行合理的调整。
参考文献：
[1]李好,周绪红;深基坑桩锚支护的弹塑性有限元分析[J];湖南大学学报(自然科学版);2011年03期 。
[2]李斯海,张玉军;深基坑开挖与支护过程的平面有限元模拟[J];岩石力学与工程学报;2009年03期。
个人简介：陈文新（1960.01-），男，工程師，研究方向：工业与民用建筑。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。