第12章 柱列式挡土墙的设计与施工 主讲教师：李小青
学习目标与要求 1．了解柱列式档土墙的种类与形式 2．熟悉钻孔灌注桩挡墙、SMW工法挡墙等柱列式档土墙的适用条件 3．理解柱列式档土墙的支护作用 4．熟练掌握柱列式挡土墙的设计计算 学习重点 1．钻孔灌注桩挡墙、SMW工法挡墙等柱列式档土墙的适用条件 2．柱列式挡土墙的设计计算 学习难点 柱列式挡土墙的设计计算
12.1 柱列式挡土墙的特点与应用 柱列式挡土墙与壁式RC地下墙相比： 优点：在于施工工艺简单，成本低，平面布置灵活； 12.1 柱列式挡土墙的特点与应用 柱列式挡土墙与壁式RC地下墙相比： 优点：在于施工工艺简单，成本低，平面布置灵活； 缺点：是防渗和整体性较差。 一般适用于中等深度（6～10m）的基坑围护。 钻孔灌注桩柱列式挡土墙：最早在北京、广州、武汉等地使用，以后逐渐推广到沿海软土地区。近年来，通过上海等地的大量基坑工程实践，以及随着防渗技术的提高，钻孔灌注桩柱列式挡土墙适用的深度范围已逐渐被突破。 SMW（Soil Mixing Wall）工法：在日本东京大阪等软弱地层中应用非常普遍，适应的开挖深度已达几十米，与装配式钢结构支撑体系相结合，工效较高。
挖孔桩常用于软土层不厚的地区，由于常用的挖孔桩桩直径较大，在基坑开挖时往往不设支撑。当桩下部有坚硬的基岩时，常采用在挖孔桩底部加设岩石锚杆使基岩受力位一体，这类工程实例在我国东南沿海地区也有报道。 压浆桩也称为树根桩，其直径常＜Φ400mm，有时也称位小口径混凝土灌注桩，它除了具有一定的强度外，还具有一定的抗渗漏能力。
12. 2 SMW工法 一、定义 在地下水位高的软土地区多与压密注浆，高压旋喷和搅拌桩结合使用，形成复合结构的围护形式，灌注桩和挖孔桩组成支挡承力结构，注浆、旋喷桩体或搅拌桩组成防渗帷幕。 将支承荷载与防渗结合起来，使之同时具有承力与防渗两种功能的支护形式即是劲性水泥土搅拌桩法，日本称为SMW工法。即在水泥土搅拌桩内插入H型钢或其它种类的受拉材料，形成承力和防水的复合结构。
二、适用 劲性水泥土搅拌桩以水泥土搅拌桩法为基础，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用劲性桩法。特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层，对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。 三、劲性桩的受力分析 通常认为：水土侧压力全部由型钢单独承担； 水泥土桩的作用在于抗渗止水。 试验表明：水泥土对型钢的包裹作用提高了型钢的刚度，可起到减少位移的作用。此外，水泥土起到套箍作用，可以防止型钢失稳，对H型钢还可以防止翼缘失稳，这样可使翼缘厚度减小到很薄（甚至可以小于10mm）。
四、内力计算 SMW挡墙内力计算模式与壁地下墙类似，具体计算步骤如下： （1）等刚度的混凝土壁式地下墙折算厚度h A．不考虑刚度提高系数α B．考虑刚度提高系数α
（2）按厚度为h的混凝土壁式地下墙，计算每延米墙之内力Mw、Qw及位移Uw。 （3）换算得每根型钢承受的内力Mp、Qp及位移Up。 Mp＝（D+t）Mw Qp＝（D+t）Qw Up＝Uw 按第一种情况计算，不考虑α时，由于仅考虑型钢之作用，势必使计算位移较大，弯距较小，设计不尽合理。 按第二种情况计算，考虑α时，位移较小，弯距较大，与实际情况比较吻合。 故在有足够可靠的试验资料和工程经验的前提下，建议按第二种考虑（考虑 α）进行型钢强度验算。
五、强度验算 1．抗弯验算 考虑弯距全部由型钢承担，则型钢应力需满足下式。 2．抗剪验算 抗剪分为两部分，一部分是型钢抗剪验算，一部分是水泥土局部抗剪验算。 （1）型钢抗剪 型钢剪应力满足下式。
（2）水泥土局部抗剪验算 水泥土局部抗剪，仅指型钢与水泥土之间的错动剪应力而言。 L1为型钢中心距，L2为型钢净距，2ｂ为水泥土宽度。 设型钢之间的平均侧应力为ｑ，则型钢与水泥土之间的错动剪应力为： 水泥土局部抗剪需满足下式：
12.3 钻孔灌注排桩挡墙设计 一、桩体材料 钻孔灌注桩采用水下混凝土浇筑，混凝土强度等级不宜低于C20（常取C30、C25），所用水泥通常位425＃或525＃普通硅酸盐水泥。 钢筋采用I级（fy=210kN/mm2）和II级（fy=310kN/mm2）。主筋常用螺纹钢筋，螺纹箍筋常用圆钢。 二、 桩体布置 三、桩的入土深度 在初步设计时，通常取入土深度为开挖深度的1.0～1.2倍为预估值。
四、桩墙受力计算 （1）计算等刚度壁式地下墙折算厚度h （2）按厚度为h的壁式地下墙，计算出每延米墙之内力 Mw、Qw及位移Uw。 （3）换算得相应单桩的内力Mp、Qp及位移Up。 Mp＝（D+t）Mw Qp＝（D+t）Qw Up＝Uw 五、桩体配筋与构造 钻孔灌注桩作为挡土间隔受力时，可按钢筋混凝土圆形截面受弯构件进行配筋计算。
六、墙体防渗 用钻孔桩围护的基坑工程，防水主要采用以下几种形式： 桩间压密注浆； 桩间高压旋喷； 水泥搅拌桩墙； 注浆帷幕。