水泥土攪拌樁

1、 水泥土攪拌樁o概述概述o加固機(jī)理加固機(jī)理o水泥土水泥土攪拌樁攪拌樁的應(yīng)用的應(yīng)用o水泥土攪拌樁的設(shè)計水泥土攪拌樁的設(shè)計o水泥土攪拌樁的施工水泥土攪拌樁的施工o水泥土攪拌樁的驗(yàn)收水泥土攪拌樁的驗(yàn)收1. .水泥上攪拌法的概念水泥上攪拌法的概念o 水泥上攪拌法是適用于加固飽和粘性土和粉土等地基的一水泥上攪拌法是適用于加固飽和粘性土和粉土等地基的一種方法，它是利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑通過種方法，它是利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑通過特制的攪拌機(jī)械，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)特制的攪拌機(jī)械，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體件、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的制攪拌，

2、使軟土硬結(jié)成具有整體件、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土水泥加固土水泥土水泥土，從而提高地基土強(qiáng)度和增大變模。，從而提高地基土強(qiáng)度和增大變模。o 根據(jù)固化劑摻入狀態(tài)的不同，它可分為根據(jù)固化劑摻入狀態(tài)的不同，它可分為漿液攪拌漿液攪拌法（濕法）法（濕法）和和粉體攪拌粉體攪拌法（干法）法（干法）兩種。前者是用漿液和地基土攪拌，兩種。前者是用漿液和地基土攪拌，后者是用粉體或石灰和地基土攪拌。后者是用粉體或石灰和地基土攪拌。2 2. .適用條件適用條件o 水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥淤泥與與淤泥質(zhì)土淤泥質(zhì)土、粉粉土土、飽和黃土飽和黃土、素填土素填土、粘性土粘性土以及無

3、流動地下水的以及無流動地下水的飽和飽和松散砂土松散砂土等地基。等地基。o 當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮诋?dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?030（黃土含水量小于（黃土含水量小于25%25%）、）、大于大于7070或地下水的或地下水的pHpH值小于值小于4 4時不宜采用干法。時不宜采用干法。o 冬期施工時，應(yīng)注意負(fù)溫對處理效果的影響。冬期施工時，應(yīng)注意負(fù)溫對處理效果的影響。o 濕法的加固深度不宜大于濕法的加固深度不宜大于20m20m；干法不宜大于；干法不宜大于15m15m。 水泥土攪拌樁的樁徑水泥土攪拌樁的樁徑在在JGJ79-2012JGJ79-2012中沒有明確規(guī)定，在中沒有明確規(guī)定，在JGJ79-2002

4、JGJ79-2002中水泥土攪拌樁樁徑中水泥土攪拌樁樁徑不應(yīng)小于不應(yīng)小于500mm500mm。3.水泥土攪拌法加固軟土其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)o最大限度地利用了原土；o攪拌時施工，對原有建筑物影響很小；o根據(jù)地基土的不同性質(zhì)和工程要求，可以合理選擇固化劑的類型及其配方，設(shè)計靈活；o攪拌時無振動、無污染、無噪音，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中施工；o加固后土體的重度基本不變，不會產(chǎn)生附加沉降；o與鋼筋混凝土樁基相比，降低成本的幅度較大；o可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固型式。（一）水泥的水解和水化反應(yīng) 水泥遇水后，其顆粒表面的礦物很快與水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含

5、水鋁酸鈣及含水鐵酸鈣等化合物。其中前二種化合物溶于水，使水泥顆粒表面暴露出來，再與水作用，逐漸使溶液達(dá)到飽和，新生成物便以膠體析出，懸浮于溶液形成凝膠體。（二）離子交換和團(tuán)?；饔?粘土與水結(jié)合即表現(xiàn)膠體特征，如土中含量最多的二氧化硅與水形成硅酸膠體，其表面帶有Na+或K+，和水泥水化生成的氫氧化鈣中的Ca2+進(jìn)行當(dāng)量吸附交換。使較小的土顆粒形成較大的土團(tuán)粒；由于其產(chǎn)生了很大的比表面能，可使較大的土粒進(jìn)一步聯(lián)合，形成水泥土團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并封閉各土團(tuán)的空隙，形成堅(jiān)固的聯(lián)結(jié)，從而使土體強(qiáng)度提高。（三）硬凝反應(yīng) 隨著水泥水化反應(yīng)的深入，深液中析出大量的Ca2+，當(dāng)其數(shù)量超過離子交換需要量后，則在堿性環(huán)境

6、中，與組成粘土礦物的二氧化硅和三氧化二鋁的一部分或大部分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)： 逐漸生成了不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，其在水中和空氣中逐漸硬化，增大了水泥土的強(qiáng)度。（四）碳酸化作用 水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水中和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳酸化反應(yīng)： 生成不溶于水的碳酸鈣，能使水泥土的強(qiáng)度增長，但速度較慢，幅度較小。 水泥和軟土攪拌越充分，混合越均勻，則水泥土強(qiáng)度的離散性越小，宏觀的總體強(qiáng)度也越高。（五五）、影響水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的因素）、影響水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的因素 影響因素主要有：影響因素主要有：o水泥摻入比o齡期o水泥標(biāo)號o含水量o有機(jī)質(zhì)含量o外摻劑o7. 施工工藝的影響1.8. 養(yǎng)護(hù)

7、條件等水泥土的強(qiáng)度隨著水泥摻入比的增加而增大，當(dāng) 5%時，由于水泥與土的反應(yīng)過弱，水泥土固化程度低，強(qiáng)度離散性也較大，故在水泥土攪拌法的實(shí)際施工中，選用的水泥摻入比必須大于7%。aw 水泥土的強(qiáng)度隨著齡期的增長而提高，一般在齡期超過28d后仍有明顯增長，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的回歸分析, 得到在其它條件相同時，不同齡期的水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度間關(guān)系大致呈線性關(guān)系，這些關(guān)系式如下: 水泥土的強(qiáng)度隨水泥標(biāo)號的提高而增加。水泥標(biāo)號提高100號，水泥土的強(qiáng)度fcu約增大(5090)%。如要求達(dá)到相同強(qiáng)度，水泥標(biāo)號提高100號，可降低水泥摻入比(23)%。 水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 隨著土樣含水量的降低而增大，當(dāng)土的

8、含水量從157%降低至47%時，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度則從260kPa增加到2320kPa。一般情況下，土樣含水量每降低10，則強(qiáng)度可增加(1050)%，有試驗(yàn)表明當(dāng)土樣含水量在50%-80%范圍內(nèi)變化時，含水量每降低10%，水泥土強(qiáng)度可提高30%左右 對粉噴樁而言，土中含水量對水泥土強(qiáng)度的影響不等同于漿液攪拌，當(dāng)土中含水量過低時，水泥水化不充分，水泥土強(qiáng)度反而降低fcu 有機(jī)質(zhì)含量少的水泥土強(qiáng)度比有機(jī)質(zhì)含量高的水泥土強(qiáng)度大得多。由于有機(jī)質(zhì)使土體具有較大的水溶性和塑性，較大的膨脹性和低滲透性，并使土具有酸性，這些因素都阻礙水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行。因此，有機(jī)質(zhì)含量高的軟土，單純用水泥加固的效果較差。 不同的

9、外摻劑對水泥土強(qiáng)度有著不同的影響。如木質(zhì)素磺酸鈣對水泥土強(qiáng)度的增長影響不大，主要起減水作用。石膏、三乙醇胺對水泥土強(qiáng)度有增強(qiáng)作用，而其增強(qiáng)效果對不同土樣和不同水泥摻入比又有所不同，所以選擇合適的外摻劑可提高水泥土強(qiáng)度和節(jié)約水泥用量。 摻加粉煤灰的水泥土，其強(qiáng)度一般都比不摻粉煤灰的有所增長。不同水泥摻入比的水泥土，當(dāng)摻入與水泥等量的粉煤灰后，強(qiáng)度均比不摻粉煤灰的提高10%，故在加固軟土?xí)r摻入粉煤灰，不僅可消耗工業(yè)廢料，還可稍微提高水泥土的強(qiáng)度。 7.施工工藝對強(qiáng)度的影響 1）同一種土中，固化劑摻入量相同，采用復(fù)攪的辦法可明顯提高樁體強(qiáng)度 2）在含水量很小的松散填土中，攪拌時塊狀土不能破碎，造成樁

10、體松散，采用注水后上下多次復(fù)攪，可保證樁體強(qiáng)度 3）塑形指數(shù)大于25的黏性很大的黏性土中，可能出現(xiàn)攪拌頭上形成土團(tuán)，隨攪拌頭轉(zhuǎn)動，攪拌不勻，復(fù)攪也不能奏效 4）當(dāng)攪拌深度超過15-18米后，固化料噴入困難，攪拌不勻，影響樁體強(qiáng)度 養(yǎng)護(hù)方法對水泥土的強(qiáng)度影響主要表現(xiàn)在養(yǎng)護(hù)環(huán)境的濕度和溫度。 國內(nèi)外試驗(yàn)資料都說明，養(yǎng)護(hù)方法對短齡期水泥土強(qiáng)度的影響很大，隨著時間的增長，不同養(yǎng)護(hù)方法下的水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度趨于一致，說明養(yǎng)護(hù)方法對水泥土后期強(qiáng)度的影響較小。 重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)；止水帷幕重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)；止水帷幕 提高地基強(qiáng)度；控制沉降；防止液化提高地基強(qiáng)度；控制沉降；防止液化支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)水泥土墻水泥土墻

11、止水帷幕 四、水泥土攪拌樁地基的設(shè)計1.1.設(shè)計原理設(shè)計原理2 2. .復(fù)合地基承載力復(fù)合地基承載力的計算的計算 3 3. .單樁容許單樁容許承載力承載力的計算的計算1. 1.樁土共同承載樁土共同承載樁的承載力樁的承載力 + + 樁間土承載力（折減）樁間土承載力（折減）2. 2.沉降沉降樁范圍的壓縮樁范圍的壓縮 + + 樁端以下土的沉降樁端以下土的沉降o 水泥土樁的強(qiáng)度和剛度是介于柔性樁（砂樁、碎石樁等）和剛性樁（鋼管樁、混凝土樁等）間的一種半剛性樁，它所形成的樁體在無側(cè)限情況下可保持直立，在軸向力作用下又有一定的壓縮性，但其承載性能又與剛性樁相似，因此在設(shè)計時可僅在上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁，不

12、必像柔性樁一樣需在基礎(chǔ)外設(shè)置護(hù)樁。 (二）、復(fù)合地基的設(shè)計計算 加固后攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地加固后攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，也可按下式計算：基載荷試驗(yàn)確定，也可按下式計算： SPaSPfmARmf)1 ( 式中：式中： 復(fù)合地基容許承載力復(fù)合地基容許承載力(kPa)(kPa)； 樁間天然地基土容許承載力樁間天然地基土容許承載力(kPa)(kPa)； 樁土面積置換率；樁土面積置換率； 樁間土承載力折減系數(shù)。當(dāng)樁端為軟土?xí)r，可樁間土承載力折減系數(shù)。當(dāng)樁端為軟土?xí)r，可 取取0.5-1.00.5-1.0；當(dāng)樁端為硬土?xí)r，可??；當(dāng)樁端為硬土?xí)r，可取0.

13、1-0.40.1-0.4。 RaRa單樁豎向承載力特征值（單樁豎向承載力特征值（kN)kN) ApAp樁的截面積（）樁的截面積（）SPfSfm 面積置換率： 復(fù)合地基中，一根樁和它所承擔(dān)的樁間土體為一復(fù)合土體單元。在這一復(fù)合土體單元中，樁的斷面面積和復(fù)合土體單元面積之比，稱為面積置換率樁間距越小，其置換率越大，沉降量越小；樁徑越大，置換率越高，沉降量也越小。 m=d/ded-樁的直徑de-一根樁分擔(dān)的處理地基面積等效圓的直徑正三角形布樁de=1.05s正方形布樁de=1.13s矩形布樁de=1.13s1*s2s,s1,s2分別為樁間距，橫向樁間距，縱向樁間距 （三）、單樁容許承載力特征值的計算

14、 加固后攪拌樁單樁豎向單樁承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場載荷試驗(yàn)確定，也可按下式估算:（7.1.5-3）式中：up樁的周長（m）； qsi樁周第 i 層土的側(cè)阻力特征值，應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定； lpi樁長范圍內(nèi)第 i 層土的厚度（m）； p樁端端阻力發(fā)揮系數(shù)，應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定； qp樁端土端阻力特征值（kPa），可按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。五五、水泥土攪拌樁的施工、水泥土攪拌樁的施工 1、定位放線：1.1放線儀器：水準(zhǔn)儀、全站儀、鋼卷尺（50m）1.2 放線工藝：1.2.1 測量定位前對該建筑范圍進(jìn)行場地平整。1.2.2 高程引測：采用水準(zhǔn)儀引測水準(zhǔn)點(diǎn)抄平標(biāo)高。1.2.3工程定位放線：采用全站儀及鋼尺依據(jù)測量控制樁

15、點(diǎn)引測坐標(biāo)值，將工程特征點(diǎn)精確定位，用木橛定好樁位并使用白灰做標(biāo)識，以便于施打。1.2.4 控制點(diǎn)引測完畢后進(jìn)行固定并妥善保護(hù)，確保在施工過程中控制樁不被磕碰，在施工過程中要經(jīng)常對控制樁進(jìn)行校核，當(dāng)發(fā)現(xiàn)移動現(xiàn)象要經(jīng)過技術(shù)人員復(fù)核確定樁位。oo 2、攪拌樁施工2.1施工工藝流程a-樁機(jī)就位;b-鉆進(jìn)噴漿攪拌;c-提升攪拌;d-重復(fù)鉆進(jìn)噴漿攪拌;e-重復(fù)提升攪拌;f-成樁完畢。(a)樁機(jī)就位。攪拌樁機(jī)及配套設(shè)備安裝就位，移動調(diào)平主機(jī)，保證攪拌樁機(jī)的水平度和導(dǎo)向架的垂直度，鉆頭對準(zhǔn)孔位；(b) 鉆進(jìn)噴漿攪拌。啟動攪拌樁機(jī)，鉆頭正向旋轉(zhuǎn)，實(shí)施鉆進(jìn)作業(yè)；為了防止堵塞鉆頭上的噴射口，鉆進(jìn)過程中適當(dāng)噴漿,同

16、時可減小負(fù)載扭矩，確保順利鉆進(jìn)。施工過程進(jìn)行全過程記錄，包括攪拌次數(shù)、提升/下沉速度、噴漿速度、成樁時間等參數(shù)。鉆進(jìn)噴漿成樁到設(shè)計樁長后，原地噴漿半分鐘，再反轉(zhuǎn)勻速提升；(c) 提升噴漿攪拌。攪拌頭自樁底反轉(zhuǎn)勻速攪拌提升直到樁頂高程；(d)重復(fù)鉆進(jìn)噴漿攪拌；(e)重復(fù)提升攪拌； (f)成樁完畢。當(dāng)鉆頭提升至高出設(shè)計樁頂30-50cm時，停止噴漿，至此制樁完成。移機(jī)至另一樁位施工。在復(fù)合地基深層攪拌施工中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1水泥土攪拌樁施工現(xiàn)場施工前應(yīng)予以平整，清楚地上和地下的障礙物。2水泥土攪拌樁應(yīng)根據(jù)試樁確定的施工參數(shù)進(jìn)行施工。3攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度、與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升

17、速度應(yīng)相互匹配，確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點(diǎn)均能經(jīng)過20次以上的攪拌。4拌制好的水泥漿液不得發(fā)生離析，泵送必須連續(xù)。攪拌漿的罐數(shù)、固化劑的用量以及泵送輸送的時間等應(yīng)記錄；攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝的要求，并有專人記錄；當(dāng)漿液到達(dá)出漿口后，噴漿攪拌30s，使水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬箝_始提升；5攪拌樁機(jī)噴漿時應(yīng)連續(xù)供漿，上提噴漿時因故停漿，須立即通知操作者。此時為防止斷樁，應(yīng)將攪拌樁機(jī)下沉至停漿位置以下0.5m（如采用下沉攪拌送漿工藝時則應(yīng)提升0.5m），待恢復(fù)供漿時再噴漿施工。因故停機(jī)超過3h，應(yīng)拆卸輸漿管，徹底清洗管路；6當(dāng)噴漿口被提升到樁頂設(shè)計標(biāo)高時，停止提升，攪拌30秒

18、，以保證樁頭均勻密實(shí)；7施工時，停漿面應(yīng)高出樁頂設(shè)計標(biāo)高0.5m，開挖時再將超出樁頂標(biāo)高部分鑿除；8應(yīng)做好每一根樁的施工記錄。9施工中，應(yīng)保持?jǐn)嚢铏C(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的豎直，攪拌樁的垂直度允許偏差和樁位偏差應(yīng)滿足規(guī)定，成樁直徑和樁長不得小于設(shè)計值。o 對于深度不大的水泥土攪拌樁，有約45的注入體積會通過上浮隆起的土體損失掉，大約5的注入體積通過裂縫滲入到周圍土體中，大約50的注入體積會轉(zhuǎn)化為樁直徑，使樁體膨脹5-10，即實(shí)際樁徑比攪拌葉片的名義直徑大5-10。 施工檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)六、水泥土攪拌樁的驗(yàn)收六、水泥土攪拌樁的驗(yàn)收水泥土攪拌樁復(fù)合地基質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定：1.施工過程中應(yīng)隨時檢查施工記錄和計量記錄2.水泥土攪拌樁的施工質(zhì)量檢驗(yàn)可采用下列辦法： 1）成樁3d內(nèi)，采用輕型動力觸探（N10）檢查上部樁身的均勻性，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的1，且不少于3根 2）成樁7天后，采用淺部開挖樁頭進(jìn)行檢查，開挖深度宜超過停漿面下0.5m,檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，檢驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的53.靜載荷試驗(yàn)宜在成樁28d后進(jìn)行。水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和單樁靜載荷試驗(yàn)，驗(yàn)收檢驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的1，復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)數(shù)量不少于3臺。4.對變形有嚴(yán)格要求的工程，應(yīng)在成樁28天后進(jìn)行，采用雙管單動取樣器鉆取芯樣做水泥土抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5，且