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文檔簡介

1、121 1、概念:、概念: 利它是利用水泥利它是利用水泥( (或石灰等材料作為固化劑,通或石灰等材料作為固化劑,通過特制的攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑過特制的攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑( (漿液或粉體強制攪拌,由固化劑和軟土間所產(chǎn)生漿液或粉體強制攪拌,由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理的一系列物理- -化學反應,使軟土硬結成具有整體性、化學反應,使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土,從而提高地基強水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土,從而提高地基強度和增大變形模量。度和增大變形模量。 根據(jù)施工方法的不同,水泥土攪拌法分為水根據(jù)施工方法的不同,水泥土攪拌法分為水

2、泥漿攪拌和粉體噴射攪拌兩種。前者是用水泥漿和地泥漿攪拌和粉體噴射攪拌兩種。前者是用水泥漿和地基土攪拌,后者是用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌。基土攪拌,后者是用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌。一、概述一、概述32、開展、開展P72)20世紀世紀20年代:美國、西歐;水泥土年代:美國、西歐;水泥土 二戰(zhàn)后,就地攪拌樁二戰(zhàn)后,就地攪拌樁MIP,mixed-in-place-pile ),),DCMDeep cement mixing等等20世紀世紀50年代,傳入日本,較快發(fā)展年代,傳入日本,較快發(fā)展20世紀世紀70年代末,我國引進年代末,我國引進3、優(yōu)點:、優(yōu)點: (1)()(9)一、概述一、概述44 4

3、、適用情況:、適用情況: 水泥土攪拌法適用于處理正常固結的淤泥與淤泥水泥土攪拌法適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動質土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂上等地基。地下水的飽和松散砂上等地基。 當?shù)鼗恋奶烊缓啃∮诋數(shù)鼗恋奶烊缓啃∮?%3%(黃土含水量小于(黃土含水量小于25%25%)、大于)、大于70%70%或地下水的或地下水的pHpH值小于值小于4 4時不宜采用干時不宜采用干法。冬期施工時,應注意負溫對處理效果的影響。法。冬期施工時,應注意負溫對處理效果的影響。 需要作試驗確定情況:泥炭土、地下水具有侵蝕需要作試驗

4、確定情況:泥炭土、地下水具有侵蝕性的土性的土 加固效果較差情況:有機質含量高、生活垃圾類加固效果較差情況:有機質含量高、生活垃圾類填土填土一、概述一、概述5(一水泥的水解和水化發(fā)應:(一水泥的水解和水化發(fā)應: CaO、SiO2、Al2O3Ca(OH)2、CaSiO3nH2O等等(二土顆粒與水泥水化物的作用(二土顆粒與水泥水化物的作用 當水泥的各種水化物生成后,有的自身繼續(xù)硬化,形成水當水泥的各種水化物生成后,有的自身繼續(xù)硬化,形成水泥石骨架泥石骨架; 有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應:有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應: (1)離子交換和團粒化作用:離子交換和團?;饔茫?/p>

5、Na+、KCa2+,形成大,形成大顆粒,強度提高。顆粒,強度提高。 (2)硬凝反應:生成不溶于水的結晶化合物。硬凝反應:生成不溶于水的結晶化合物。(三碳酸化作用(三碳酸化作用 生成不溶于水的碳酸鈣,使水泥土增加強度。生成不溶于水的碳酸鈣,使水泥土增加強度。二、加固機理微觀角度)二、加固機理微觀角度)6(一石灰吸水作用(一石灰吸水作用 (二石灰發(fā)熱(二石灰發(fā)熱 (三石灰吸水膨脹(三石灰吸水膨脹 (四離子交換作用與土粒的凝聚作用(四離子交換作用與土粒的凝聚作用 (五石灰的膠凝作用(五石灰的膠凝作用二、加固機理微觀角度)二、加固機理微觀角度)7(一樁身材料:(一樁身材料: 水泥、水泥系固化材料、石灰

6、水泥、水泥系固化材料、石灰(二水泥土的物理性質:(二水泥土的物理性質: 含水量含水量(減少減少0.57%) 重度重度(增加增加0.53%) 相對密度應是比重,增加相對密度應是比重,增加0.72.5%) 浸透浸透(10-810-5cm/s,低滲透性,低滲透性)三、水泥加固土的工程特性三、水泥加固土的工程特性8(三力學性能(三力學性能 1、無側限抗壓強度及其影響因素、無側限抗壓強度及其影響因素 水泥土的無側限抗壓強度:水泥土的無側限抗壓強度: 一般為一般為3004000kPa,即比天然軟土大幾十倍至數(shù)百倍。其,即比天然軟土大幾十倍至數(shù)百倍。其變形特征隨強度不同而介于脆性體與彈塑體之間。變形特征隨強

7、度不同而介于脆性體與彈塑體之間。三、水泥加固土的工程特性三、水泥加固土的工程特性9(三力學性能(三力學性能 1、無側限抗壓強度及其影響因素、無側限抗壓強度及其影響因素 影響水泥土的無側限抗壓強度的因素:影響水泥土的無側限抗壓強度的因素: 水泥摻入比、水泥標號、齡期、含水量、有機質含量、外摻水泥摻入比、水泥標號、齡期、含水量、有機質含量、外摻劑、養(yǎng)護條件及土性等。劑、養(yǎng)護條件及土性等。(1水泥摻入比水泥摻入比aw對強度的影響對強度的影響 摻入比摻入比aw概念概念 小于小于5%時反應微弱時反應微弱 要求必須大于要求必須大于10% awfcu經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式(見書見書)三、水泥加固土的工程特性三、水

8、泥加固土的工程特性10(三力學性能(三力學性能 1、無側限抗壓強度及其影響因素、無側限抗壓強度及其影響因素 影響水泥土的無側限抗壓強度的因素:影響水泥土的無側限抗壓強度的因素:(2齡期對強度的影響齡期對強度的影響 水泥土水泥土3個月作為強度標準值個月作為強度標準值(3水泥強度等級對強度的影響水泥強度等級對強度的影響 水泥土的強度隨水泥標號的提高而增加水泥土的強度隨水泥標號的提高而增加 (4土樣含水量對強度的影響土樣含水量對強度的影響 無側限抗壓強度隨著土樣含水量的降低而增大,一般含水無側限抗壓強度隨著土樣含水量的降低而增大,一般含水量量w降低降低10%強度增加強度增加1050% 三、水泥加固土

9、的工程特性三、水泥加固土的工程特性11(三力學性能(三力學性能 1 1、無側限抗壓強度及其影響因素、無側限抗壓強度及其影響因素 影響水泥土的無側限抗壓強度的因素:影響水泥土的無側限抗壓強度的因素:(5 5土樣中有機質含量對強度影響土樣中有機質含量對強度影響 有機質含量少的水泥土強度比有機質含量高有機質含量少的水泥土強度比有機質含量高的水泥土強度大得多的水泥土強度大得多 。(6 6外摻劑對強度的影響外摻劑對強度的影響 摻加粉煤灰的水泥土,其強度一般都比不摻摻加粉煤灰的水泥土,其強度一般都比不摻粉煤灰的有所增長。粉煤灰的有所增長。 (7 7養(yǎng)護方法養(yǎng)護方法 溫度濕度:對短齡期水泥土強度的影響很大,

10、溫度濕度:對短齡期水泥土強度的影響很大,對水泥土后期強度的影響較小對水泥土后期強度的影響較小 。三、水泥加固土的工程特性三、水泥加固土的工程特性12(三力學性能(三力學性能 2 2、抗拉強度、抗拉強度 水泥土水泥土tt隨隨fcufcu的增長而提高,冪函數(shù)關系。的增長而提高,冪函數(shù)關系。3 3、抗剪強度、抗剪強度 水 泥 土 抗 剪 強 度 隨水 泥 土 抗 剪 強 度 隨 f c uf c u 的 增 長 而 提 高 。 當?shù)?增 長 而 提 高 。 當fcu=0.5fcu=0.54MPa4MPa時,粘聚力時,粘聚力c c在在1001001000KPa1000KPa,在在20203030。4

11、4、變形模量、變形模量( (無側限無側限)-)-土力學土力學 當當vv達達5050fcufcu時,水泥土的應力與應變的比時,水泥土的應力與應變的比值,稱之為水泥土的變形模量值,稱之為水泥土的變形模量E50E50。 E50=126fcu E50=126fcu 5 5、壓縮系數(shù)和壓縮模量有側限)、壓縮系數(shù)和壓縮模量有側限)-土力學土力學 av av約為約為(2.03.5)(2.03.5)10-2(MPa)-1(10-2(MPa)-1(低壓縮性土低壓縮性土) ),壓縮模量壓縮模量Es 60100MPa Es 60100MPa 三、水泥加固土的工程特性三、水泥加固土的工程特性13(四水泥土的抗凍性能(

12、四水泥土的抗凍性能 自然冰凍不會造成水泥土深部的結構破壞自然冰凍不會造成水泥土深部的結構破壞 在長期冰凍下強度幾乎不增長,但恢復正常溫度后正常增長在長期冰凍下強度幾乎不增長,但恢復正常溫度后正常增長不低于不低于-15時冰凍對水泥土結構損害甚微時冰凍對水泥土結構損害甚微只要地溫不低于只要地溫不低于-10就可進行水泥土攪拌法的冬季施工就可進行水泥土攪拌法的冬季施工三、水泥加固土的工程特性三、水泥加固土的工程特性14(一水泥土攪拌樁的設計(一水泥土攪拌樁的設計 1、對地質勘察的要求、對地質勘察的要求 土質、水質分析土質、水質分析2、加固形式的選擇、加固形式的選擇 柱狀、壁狀和格柵狀)、塊狀。柱狀、壁

13、狀和格柵狀)、塊狀。3、加固范圍的確定、加固范圍的確定 樁可只在基礎平面范圍內(nèi)布置,獨立基礎下的樁數(shù)不宜少于樁可只在基礎平面范圍內(nèi)布置,獨立基礎下的樁數(shù)不宜少于3根。柱狀加固可采用正方形、等邊三角形等布樁型式。根。柱狀加固可采用正方形、等邊三角形等布樁型式。 四、設計計算四、設計計算1516v.youku/v_show/id_XMTE0MzQ4MDY4.html17(二水泥土攪拌樁的計算(二水泥土攪拌樁的計算 1 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(1)(1)單樁豎向承載力的設計計算單樁豎向承載力的設計計算 公式:公式: 單樁豎向承載力特征值應通過現(xiàn)場載荷試驗確單樁豎向承載力特征值應通過現(xiàn)場載荷試

14、驗確定,初步設計時可按式定,初步設計時可按式(5(517)17)估算,并應滿足式估算,并應滿足式(5-(5-18)18)的要求,應使由樁身材料強度確定的單樁承載力的要求,應使由樁身材料強度確定的單樁承載力大于大于( (或等于或等于) )由樁周土和樁端土的抗力所提供的單樁由樁周土和樁端土的抗力所提供的單樁承載力。承載力。)175(1ppinisipaAqlquR)185( pcuaAfR地基土抗力地基土抗力樁體本身樁體本身四、設計計算四、設計計算18(二水泥土攪拌樁的計算(二水泥土攪拌樁的計算 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(1)單樁豎向承載力的設計計算單樁豎向承載力的設計計算 參數(shù)含義參數(shù)含義

15、fcu標準養(yǎng)護下標準養(yǎng)護下90d齡期立方體抗壓強度平均值齡期立方體抗壓強度平均值/kPa樁身強度折減系數(shù)樁身強度折減系數(shù),干法干法0.200.30,濕法濕法0.250.33up樁的周長樁的周長/mn 樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)qsi樁周第樁周第i層土的側阻力特征值。淤泥層土的側阻力特征值。淤泥47kPa;淤泥質土;淤泥質土612kPa;對軟塑狀態(tài)的粘性土可?。粚浰軤顟B(tài)的粘性土可取1015kPa;對可塑狀態(tài)的;對可塑狀態(tài)的粘性土可以取粘性土可以取1218kPa)175(1ppinisipaAqlquR)185( pcuaAfR四、設計計算四、設計計算19(二水泥土攪拌樁的

16、計算(二水泥土攪拌樁的計算 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(1)單樁豎向承載力的設計計算單樁豎向承載力的設計計算 參數(shù)含義參數(shù)含義li 樁長范圍內(nèi)第樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度層土的厚度/mqp樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值(kPa),可按現(xiàn)行國家,可按現(xiàn)行國家標準標準GB 50007的有關規(guī)定確定的有關規(guī)定確定樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)樁端天然地基土的承載力折減系數(shù),可取可取0.40.6,承載力高,承載力高時取時取 低值低值)175(1ppinisipaAqlquR)185( pcuaAfR四、設計計算四、設計計算20(二水泥土攪拌樁的計算(二水泥土攪拌樁的

17、計算 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(1)單樁豎向承載力的設計計算單樁豎向承載力的設計計算 公式理解公式理解 樁身強度折減系數(shù)的取值:樁身強度折減系數(shù)的取值:樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)的取值樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)的取值有效樁長的取值有效樁長的取值需設計確定的主要指標需設計確定的主要指標 樁長樁長l、水泥摻入比、水泥摻入比av)175(1ppinisipaAqlquR)185( pcuaAfR四、設計計算四、設計計算21(二水泥土攪拌樁的計算(二水泥土攪拌樁的計算 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(2)復合地基的設計計算復合地基的設計計算公式:公式: 加固后攪拌樁復合地基承載力特征值應

18、通過現(xiàn)場復合地基加固后攪拌樁復合地基承載力特征值應通過現(xiàn)場復合地基載荷試驗確定,也可按下式計算:載荷試驗確定,也可按下式計算:)195()1 (skpaspkfmARmf參數(shù)含義:參數(shù)含義: 見教材。見教材。四、設計計算四、設計計算22(二水泥土攪拌樁的計算(二水泥土攪拌樁的計算 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(2)復合地基的設計計算復合地基的設計計算求置換率和總樁數(shù):求置換率和總樁數(shù):)205( skpaskspkfARffm)215( pAAmn四、設計計算四、設計計算23(二水泥土攪拌樁的計算(二水泥土攪拌樁的計算 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(2)復合地基的設計計算復合地基的設計計算

19、了解了解-的取值:的取值: 反映樁土共同作用反映樁土共同作用四、設計計算四、設計計算24(二水泥土攪拌樁的計算(二水泥土攪拌樁的計算 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(3)水泥土攪拌樁沉降驗算水泥土攪拌樁沉降驗算豎向承載攪拌樁復合地基變形豎向承載攪拌樁復合地基變形s: 包括復合土層的平均壓縮變形包括復合土層的平均壓縮變形s1與樁端下未加固土層的壓縮與樁端下未加固土層的壓縮變形變形s2復合土層的平均壓縮變形復合土層的平均壓縮變形s1的計算方法的計算方法: 規(guī)范采用復合模量法:規(guī)范采用復合模量法:spzlzElpps21pz攪拌樁復合土層頂面的附加壓力值攪拌樁復合土層頂面的附加壓力值kPa)pzl攪

20、拌樁復合土層底面的附加壓力值攪拌樁復合土層底面的附加壓力值kPa) 四、設計計算四、設計計算25(二水泥土攪拌樁的計算(二水泥土攪拌樁的計算 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(3)水泥土攪拌樁沉降驗算水泥土攪拌樁沉降驗算未加固土層的壓縮變形未加固土層的壓縮變形s2的計算方法的計算方法: 可按現(xiàn)行國家標準可按現(xiàn)行國家標準GB 50007的有關的有關規(guī)定進行計算。(應力擴散分層總和法)規(guī)定進行計算。(應力擴散分層總和法)四、設計計算四、設計計算26(二水泥土攪拌樁的計算(二水泥土攪拌樁的計算 1、柱狀加固地基、柱狀加固地基(4)復核地基設計復核地基設計-以沉降控制的設計思路以沉降控制的設計思路地層結

21、構地層結構-沉降計算沉降計算-確定加固深度確定加固深度-試選施工樁長試選施工樁長試選樁身強度和水泥摻入量試選樁身強度和水泥摻入量計算單樁承載力計算單樁承載力計算有效樁長計算有效樁長計算面積置換率計算面積置換率進行布樁,樁可只在基礎平面范圍內(nèi)布置進行布樁,樁可只在基礎平面范圍內(nèi)布置 四、設計計算四、設計計算27(二技術要點和措施(二技術要點和措施 1、用于加固地基、用于加固地基P831)(10)2、用于防滲和擋土、用于防滲和擋土P831)(10)四、設計計算四、設計計算28(一水泥攪拌法(一水泥攪拌法 1、攪拌機械設備及性能、攪拌機械設備及性能 中心噴漿方式混合漿和葉片噴漿方式純水泥漿)中心噴漿

22、方式混合漿和葉片噴漿方式純水泥漿)五、施工方法五、施工方法29303132 33 34 35 36 37 38 39 4041424344雙軸攪拌樁機直徑700,搭接200樁長10m用于止水4546c)a)d)b)a)柱狀布置;b) 壁狀布置;c) 格柵狀布置;d) 塊狀布置 47(一水泥攪拌法(一水泥攪拌法 2、施工工藝、施工工藝一般的施工工藝流程:一次噴漿、二次攪拌一般的施工工藝流程:一次噴漿、二次攪拌就位就位預攪下沉預攪下沉制備水泥漿制備水泥漿提升噴漿攪拌提升噴漿攪拌重復重復攪拌下沉攪拌下沉重復提升攪拌重復提升攪拌 清洗清洗 移位移位五、施工方法五、施工方法4849 水泥摻量 水泥摻入比

23、單位體積攪拌樁中水泥與土的重量比) 一般為1216% 水灰比1:0.5重量之比) 外加劑外外 摻摻 劑劑作作 用用摻量(摻量(% %)碳碳 酸酸 鈉鈉早早 強強0.2 0.2 0.40.4氯氯 化化 鈣鈣早早 強強2 2 5 5三乙醇胺三乙醇胺早早 強強0.05 0.05 0.20.2木質素磺酸鈣木質素磺酸鈣減水、可泵減水、可泵0.2 0.2 0.50.5粉粉 煤煤 灰灰填充、早強填充、早強50 80 8050. . (1 1復攪工藝復攪工藝 確保攪拌均勻,必要時采用確保攪拌均勻,必要時采用“二噴三攪工藝二噴三攪工藝 (干法工藝為一次攪拌,因而不均勻)。(干法工藝為一次攪拌,因而不均勻)。 (

24、2 2提升速度提升速度 噴漿速度噴漿速度 提升攪拌速度不宜大于提升攪拌速度不宜大于0.5m/min0.5m/min; 提升速度與噴漿速度應協(xié)調(diào),以保證延樁身全長提升速度與噴漿速度應協(xié)調(diào),以保證延樁身全長 噴漿均勻。噴漿均勻。 51q1 設計中的若干問題q2 施工中應注意的有關問題52q1.1 設計參數(shù)的取值q1.2 樁的長度-樁徑-樁身強度關系q1.3 置換率與樁長的選取q1.4 暗浜及回填土的處理q 53q1.1 設計參數(shù)的取值q1.1.1 復合地基承載力q1.1.2 、 、 、 等參數(shù)的影響因素q siq541.1.1 復合地基承載力 加固后的地基強度一般可比原地基土的提高20%50%,故設計中不應將設計復合地基承載力取得過大,否則難以達到設計要求。55q1.1.2 、 、 、 等參數(shù)的影響因素q 樁身強度折減系數(shù)0.30.4)q 施工質量、土層情況、室內(nèi)實驗q 樁周土的摩阻力q 土層情況、工程經(jīng)驗q 樁端土承載力折減系數(shù)0.40.6)q 土層情況、樁長、工程經(jīng)驗q 樁間土承載力折減系數(shù)0.51.0)q 樁端土情況、工程

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