畢業(yè)設(shè)計軟土地基處理施工

目錄TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc231351742"前言1HYPERLINK\l"_Toc231351743"第一章緒論2HYPERLINK\l"_Toc231351744"1.1概述2HYPERLINK\l"_Toc231351745"1.2發(fā)展概況3HYPERLINK\l"_Toc231351746"1.3工程應(yīng)用情況4HYPERLINK\l"_Toc231351747"1.4攪拌法的特點及適用性6HYPERLINK\l"_Toc231351748"1.5勘察要求7HYPERLINK\l"_Toc231351749"第二章水泥土攪拌法加固機(jī)理9HYPERLINK\l"_Toc231351750"2.1水泥漿液噴射攪拌加固土的原理9HYPERLINK\l"_Toc231351751"2.2水泥粉體噴射攪拌加固機(jī)理11HYPERLINK\l"_Toc231351752"2.3水泥土的材料特性11HYPERLINK\l"_Toc231351753"第三章水泥土室內(nèi)配比試驗與分析15HYPERLINK\l"_Toc231351754"3.1室內(nèi)配合比試驗15HYPERLINK\l"_Toc231351755"3.2試驗結(jié)果及分析18HYPERLINK\l"_Toc231351756"第四章柱狀水泥土攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計與計算28HYPERLINK\l"_Toc231351757"4.1工程概況28HYPERLINK\l"_Toc231351758"4.2設(shè)計原則29HYPERLINK\l"_Toc231351759"4.3設(shè)計要求及參數(shù)選擇31HYPERLINK\l"_Toc231351760"4.4單樁豎向承載力的設(shè)計與計算31HYPERLINK\l"_Toc231351761"4.5復(fù)合地基承載力的設(shè)計與計算33HYPERLINK\l"_Toc231351762"4.6下臥層強(qiáng)度驗算36HYPERLINK\l"_Toc231351763"4.7復(fù)合地基沉降變形驗算41HYPERLINK\l"_Toc231351764"4.8方案選擇49HYPERLINK\l"_Toc231351765"4.9理正地基處理計算軟件——地基處理計算49HYPERLINK\l"_Toc231351766"第五章壁狀水泥土攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計與計算55HYPERLINK\l"_Toc231351767"5.1工程概況55HYPERLINK\l"_Toc231351768"5.2格柵形水泥土支擋墻的設(shè)計原則55HYPERLINK\l"_Toc231351769"5.3水泥土重力式擋土墻設(shè)計計算57HYPERLINK\l"_Toc231351770"第六章水泥土攪拌法的施工工藝與質(zhì)量檢驗67HYPERLINK\l"_Toc231351771"6.1水泥土攪拌法的施工工藝67HYPERLINK\l"_Toc231351772"6.2質(zhì)量檢驗75HYPERLINK\l"_Toc231351773"結(jié)論77HYPERLINK\l"_Toc231351774"參考文獻(xiàn)79HYPERLINK\l"_Toc231351775"致謝80前言我國地域廣大，有各種成因的軟弱土層，其分布范圍廣、土層厚度大。這類軟土的特點是含水量高、孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透性差、受力后沉降穩(wěn)定時間長。近年來由于工業(yè)布局或城市發(fā)展規(guī)劃，經(jīng)常需要在軟土地基上進(jìn)行建筑施工。由于軟土地基不良的建筑性能，因此需要進(jìn)行人工加固。軟土就地加固是基于最大限度地利用原土，經(jīng)過適當(dāng)?shù)母男院笞鳛榈鼗?，以承受相?yīng)的外力。在軟土地基中攪拌摻入各類固化劑使軟土固化，是一種通用的地基加固方法。水泥土攪拌法是用于加固軟弱地基的一種新型技術(shù)，它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液狀或粉體狀）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。由固化劑（水泥）與軟土攪拌形成的固結(jié)體在我國稱為水泥土攪拌樁。又由于歷史上的原因和使用習(xí)慣，將用水泥漿與軟土攪拌形成的柱狀固結(jié)體稱為深層攪拌樁；將用水泥粉體與軟土攪拌形成的柱狀固結(jié)體稱為粉噴樁。將這兩類地基加固方法（即拌入水泥漿的濕法和拌入水泥粉的干法）合稱水泥土攪拌法（簡稱攪拌法）。在復(fù)合地基法中，水泥土攪拌樁復(fù)合地基以其獨特的優(yōu)點應(yīng)用非常廣泛。隨著水泥土樁的試驗研究、理論分析等工作的開展，水泥土攪拌樁復(fù)合地基理論研究水平獲得了很大的提高。第一章緒論1.1概述水泥土攪拌法是以水泥作為固化劑的主劑，通過特制的攪拌機(jī)械邊鉆進(jìn)邊往軟土中噴射漿液或霧狀粉體，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，使噴入軟土中的固化劑與軟土充分拌合在一起，由固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)作用，形成的抗壓強(qiáng)度比天然土強(qiáng)度高得多，并具有整體性、水穩(wěn)定性的水泥加固土狀柱體，由若干根這類加固土樁柱體和樁間土構(gòu)成復(fù)合地基。另外根據(jù)需要，也可將攪拌樁柱體逐根緊密排列構(gòu)成地下連續(xù)墻或作為防水圍幕、基坑工程圍護(hù)擋墻、被動區(qū)加固、大體積水泥穩(wěn)定土等。攪拌法分為“深層攪拌法”（亦稱濕法）和粉體攪拌法（簡稱干法）。深層攪拌法是使用水泥漿作為固化劑的水泥土攪拌法；粉體攪拌法是以干水泥粉（石灰粉）作為固化劑的水泥土攪拌法。深層攪拌法亦稱為漿液攪拌法；粉體噴攪法詳稱粉體噴射攪拌法。所謂“深層”攪拌法相對“淺層”攪拌法而言的。20世紀(jì)20年代。美國及西歐國家在軟土地區(qū)修建公路和堤壩時，經(jīng)常采用一種“水泥土”（或石灰土）來作為路基或壩基。這種水泥土（或石灰土）是按照地基加固所需的范圍，從地表挖取0.6～1.0m深的軟土，在附近用機(jī)械或人工拌土水泥或石灰，然后放回原處壓實，這就是最深的軟土，在附近用機(jī)械或人工拌土水泥或石灰，然后放回原處壓實，這就是最初始的軟土的淺層攪拌加固法。這種加固軟土的方法，深度一般小于1～3m。后來隨著加固技術(shù)的發(fā)展，淺層攪拌法逐步發(fā)展成在含水量高的軟土地基中原位進(jìn)行加固處理，攪拌翼做成復(fù)軸，噴嘴一邊噴出水泥乳狀物等固化材料，一邊向下移動，并緩慢向前推進(jìn)。處理深度一般為3～4m，對于處理深度小于2m的就稱為表層處理。淺層攪拌法是從路基穩(wěn)定方法中發(fā)展而來的，即先在軟土中散布石灰或水泥等粉體固結(jié)材料，再將其卷入土中混合攪拌；而深層攪拌法用特制的攪拌機(jī)械，一般能使加固深度都大于5m，國外最大加固深度可打60m。水泥土攪拌法適用于軟土地基的加固。如沿海一帶的海濱平原、河口三角洲、湖盆地周圍、山間谷地等沉積的河海相軟土，對在這類沉積厚度大、含水量高（一般在60%～80%，高者達(dá)100%～200%）、孔隙比大于1.0、抗剪強(qiáng)度底、壓縮性高、滲透性差的軟土地區(qū)進(jìn)行建筑時，通常都需要進(jìn)行地基處理。深層攪拌法是一種有效的地基處理方法，它具有成樁效率高、成本低、施工占地面積小、不使施工現(xiàn)場周圍遭受污染，并且施工過程中無振動、無噪音等特點，特別適合于城市中心區(qū)及建筑物較為密集的地域施工和加固。對舊城改造的地基加固施工，深層攪拌法是最佳選擇方案，尤其對20m深度范圍內(nèi)沒有理想持力層的軟土地基。1.2發(fā)展概況國外發(fā)展概況1824年，英國人阿斯皮琴首先制造出硅酸鹽水泥并獲得專利；1885年，又在德國提出了用硅酸鹽水泥作為注漿材料的專利申請。1915年，日本在長崎縣松島煤礦豎井開挖工程中采用水泥灌漿進(jìn)行止水。1917年，美國開始用水泥拌和粘土作為道路的基層材料；1920年又用石灰拌和粘土作為路基；而建于1945年的得克薩斯高速公路基層的石灰土加固效果至今仍為人們所承認(rèn)。美國在第二次世界大戰(zhàn)后研制成功一種就地攪拌樁（MIP），即從不斷回轉(zhuǎn)的螺旋轉(zhuǎn)中空軸的端部向周圍已被攪松的土中噴射水泥漿，經(jīng)葉片的攪拌而形成水泥土樁，樁徑0.3～0.4m，長度10～12m。1953年日本清水建設(shè)株式會社從美國引進(jìn)這種施工方法，繼而又開發(fā)出以螺旋鉆機(jī)為基本施工機(jī)械的CSL法和MR-D法（以開發(fā)公司名稱的首字母命名）。CSL法和MR-D法都是采用螺旋鉆機(jī)桿上帶有特殊形狀的攪拌翼片，并通過鉆機(jī)桿供給水泥漿，與土進(jìn)行強(qiáng)制攪拌而成。到了60年代，日本和瑞典分別開發(fā)研制成功一種用于加固深層軟土的方法—深層攪拌法，可用來處理地下深部的河流沖積軟土、湖泊和海底極軟的沉積土，以及河道兩岸的超軟吹填土，甚至新近沉積的淤泥等。一般采用的固化劑均為水泥漿或石灰粉。1965年日本運輸省港灣技術(shù)研究所開發(fā)生產(chǎn)的DLM法，即將石灰摻入軟弱地基中加以原位攪拌，使之固結(jié)的深層攪拌工法。DLM法是由兩根帶有旋轉(zhuǎn)葉片的回轉(zhuǎn)軸及在其中間部位兼作導(dǎo)向柱的固化劑輸入管組成，固化劑是從兩個攪拌面的交叉部位輸入地基中的。通常形成兩個圓疊合形狀斷面的雙柱狀加固體。1967年，日本港灣技術(shù)研究所土工部參照MIP工法的特點，開始研制石灰攪拌施工機(jī)械。1974年由日本港灣技術(shù)研究所等單位又合作開發(fā)研制成功水泥攪拌固化法（CMC），用于加固鋼鐵廠礦石堆放地基，加固深度達(dá)32m。接著，日本各大施工企業(yè)接連開發(fā)研制加固原理、固化劑接近、機(jī)械規(guī)格和施工效率各異的深層攪拌機(jī)械，例如深層化學(xué)攪拌法DCM，深層水泥攪拌法DMIC，深層水泥固結(jié)法DCCM等。這些施工機(jī)械一般具有偶數(shù)個攪拌軸（2根、4根或8根），每個攪拌葉片的直徑可達(dá)1.25m，一次加固的最大面積可達(dá)9.5m2，常在港工建筑中的防波堤、碼頭岸邊及高速公路高填方下的深厚層軟土地基加固工程中使用。國內(nèi)發(fā)展概況我國于20世紀(jì)70年代末致力于這項技術(shù)的開發(fā)并應(yīng)用于工程實踐中。1977年由冶金部建筑研究總院和交通部水運規(guī)劃設(shè)計院進(jìn)行了室內(nèi)試驗和機(jī)械研制工作，于1978年底制造出我國第一臺SJB-1型雙攪拌軸、中心管輸漿的攪拌機(jī)械，并由江陰市江陰振沖器廠成批生產(chǎn)（目前SJB-2型加固深度可達(dá)18m）。1980年初在上海寶鋼三座卷管設(shè)備基礎(chǔ)的軟土地基加固工程中首次獲得成功。1980年初天津市機(jī)械施工公司與交通部一航局科研所利用日本進(jìn)口螺旋鉆孔機(jī)械進(jìn)行改裝，制成單攪拌軸和葉片。輸漿型攪拌機(jī)，1981年在天津造紙廠蒸煮鍋改造擴(kuò)建工程中獲得成功。近十年來，攪拌法加固技術(shù)發(fā)展迅速。目前，按照固化材料的種類可分為水泥系攪拌（噴射水泥漿或霧狀水泥粉體）和石灰系攪拌（噴射霧狀石灰粉體）等；若按噴射材料的形態(tài)可分為漿液攪拌（噴射水泥漿等）和粉體噴射攪拌（噴射霧狀石灰粉體或水泥粉體、石灰水泥混合粉體等）。鐵道部科學(xué)研究院1988年研制成功的DDG-2型工程鉆機(jī)，配以泥漿泵和粉噴機(jī)等可以進(jìn)行淺層水泥漿攪拌和粉噴攪拌，加固深度6m，成孔直徑200mm，可做600的斜攪，主要用于整治路基和基床病害。1.3工程應(yīng)用情況攪拌水泥土樁問世以來，發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。在日本大量用于各種建筑物的地基加固、穩(wěn)定邊坡、防止液化及負(fù)摩擦等。CDM法在日本及其他發(fā)達(dá)國家還廣泛用于海上工程，如海底盾溝穩(wěn)定掘進(jìn)、人工島海底地基加固、橋墩基礎(chǔ)地基加固、岸壁碼頭地基加固、護(hù)岸及防波堤地基的加固等等。由于日本的特殊環(huán)境，其海上工程的投入相當(dāng)巨大，這也促進(jìn)了CDM工法的迅速發(fā)展。在日本。僅粉體攪拌水泥土樁，截止1993年施工項目數(shù)已超過1400項，加固土方量達(dá)到1000萬m3。國外的深層攪拌機(jī)械采用了高新技術(shù)，實現(xiàn)了施工監(jiān)控的自動化，確保了施工質(zhì)量，目前尚未見到失敗的工程例證。其工程應(yīng)用中，設(shè)計方法比較保守，置換率高達(dá)40%～80%，樁體設(shè)計強(qiáng)度值一般不超過0.6Mpa。由于理論研究投入不夠，目前還沒有取得完整的應(yīng)力場和變形場數(shù)據(jù)，使其設(shè)計計算方法不近人意。深層攪拌水泥土在我國應(yīng)用10余年來，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，形成了我國的特色。深層攪拌水泥土樁率先用于10層綜合樓的地基處理，大量用于8層左右的多層建筑物地基處理以及深基坑開挖中的支擋防滲工程。根據(jù)我國國情，開發(fā)的價格低、機(jī)型輕便的攪拌機(jī)械，在軟土地基加固中取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)90年代，我國的水泥土樁發(fā)展進(jìn)入高潮，除西北、西南、東北邊遠(yuǎn)地區(qū)以外，其他十幾個省、市、自治區(qū)，包括臺灣，都有應(yīng)用的實例，尤以浙江、上海、湖北、江蘇、廣東等省市應(yīng)用最多。近幾年，夯實水泥土樁也在北京大量應(yīng)用。（原）冶金工業(yè)部、建設(shè)部以及浙江、武漢、上海、福建、天津等先后頒布了行業(yè)規(guī)范及地區(qū)性規(guī)范（定），成為當(dāng)前深層攪拌水泥土樁設(shè)計和施工的依據(jù)。在工程實踐中，由于我國攪拌機(jī)械的性能及施工監(jiān)控系統(tǒng)比較落后，加上操作不認(rèn)真、設(shè)計理論不完善，工程中出現(xiàn)了不少事故，暴露了許多問題。當(dāng)務(wù)之急是繼續(xù)完善和開發(fā)適合我國國情的攪拌機(jī)械，重點解決施工監(jiān)控系統(tǒng)裝置的研制。在設(shè)計理論上，雖然我國的科技人員進(jìn)行了大量的工作，在水泥土的基本性質(zhì)、臨界樁長、固結(jié)特性、樁體凍側(cè)等方面取得了可喜的進(jìn)展，但確少系統(tǒng)的研究，沒有揭示水泥土樁復(fù)合地基的應(yīng)力場和變形場，使設(shè)計水平停滯不前。當(dāng)今水泥土樁應(yīng)用繼續(xù)升溫，解決上述問題意義重大。1.4攪拌法的特點及適用性1.4.1攪拌法的優(yōu)點攪拌法加固軟土技術(shù)，其獨特的優(yōu)點如下：（1）水泥攪拌法由于將固化劑和原地基軟土就地攪拌混合，因而最大限度的利用了原土；（2）攪拌時不會使地基側(cè)向擠出，所以對周圍原有建筑物的影響很??；（3）按照不同地基土的性質(zhì)及工程要求，合理選擇固化劑及其配方，設(shè)計比較靈活；（4）施工時無振動、無噪音、無污染，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中施工；（5）土體加固后重度基本不變，對軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降；（6）與鋼筋混凝土樁基相比，節(jié)省了大量的鋼材，并降低了造價；根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固型式。由于受攪拌機(jī)械攪拌能力的限制，不適用于地基承載力大于120kPa的粘性土和粉土地基。原地基承載力高時，濕法施工比干法施工攪拌可能性大，且攪拌效果更理想。若采用干法施工，攪拌后形成的水泥土均勻性相對較差,且易出現(xiàn)蜂窩狀。另外，由于這種土的天然含水量較低，滿足不了水泥水解水化反應(yīng)的水量要求，容易使水泥土成干粉狀，從而達(dá)不到理想的結(jié)果。從另一角度，對地基承載力較高的土，采用水泥土攪拌法進(jìn)行加固，一旦施工質(zhì)量達(dá)不到要求，由于機(jī)械攪拌對土的擾動，破壞了原土體結(jié)構(gòu)，其效果反而比天然地基還差。所以對地基承載力較高的土采用攪拌法進(jìn)行加固時，更要重視施工質(zhì)量。1.4.2攪拌法的適用性水泥土攪拌法一般可用于增加軟土地基的承載力、減少沉降量、提高邊坡的穩(wěn)定性。一般適用于以下幾種情況：（1）作為建筑物或構(gòu)筑物的地基、廠房內(nèi)具有地面荷載的地坪、高填方路堤下基層等；（2）進(jìn)行大面積地基加固、防止碼頭岸壁的滑動、基坑開挖時作支護(hù)和減少軟土中地下構(gòu)筑物的沉降；（3）作為地下防滲墻以阻止地下滲透水流、對樁側(cè)或板樁背后的軟土進(jìn)行加固。水泥土攪拌法用于處理泥炭土、有機(jī)質(zhì)土、塑性指數(shù)Ip大于25的粘土（這種土容易在攪拌頭葉片處形成泥團(tuán)，無法完成水泥土攪拌），地下水具有腐蝕性時以及無工程經(jīng)驗的地區(qū)，必須通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。1.5勘察要求對于擬采用攪拌法的工程，除了常規(guī)的工程地質(zhì)勘察要求之外，尚應(yīng)對下述各項內(nèi)容予以特別重視：填土層的組成填土層的組成的勘察，特別是大塊物質(zhì)（石塊、樹根等）的尺寸和含量對攪拌的施工速度有很大影響。某工程實測表明，攪拌頭穿過1m厚的含大塊石的人工回填土層需要40～60min，而穿過一般軟土僅需2～3min。所以應(yīng)探明大塊石，必須清除大塊石后再行施工。土的含水量當(dāng)水泥配方相同時，其強(qiáng)度隨土樣的天然含水量的降低而提高。試驗證明，當(dāng)土樣含水量在50%～85%范圍內(nèi)發(fā)生變化時，含水量每降低10%，強(qiáng)度可提高30%。有機(jī)質(zhì)含量對于有機(jī)質(zhì)含量較高的軟土，用水泥加固后的強(qiáng)度一般較低，因為有機(jī)質(zhì)使土層具有較大的水容量和塑性及較大的膨脹性和低滲透性，并使土具有了一定的酸性，這些都阻礙水泥的水化反應(yīng)，故影響水泥土的強(qiáng)度增長，因此對有機(jī)質(zhì)含量較高的明、暗浜填土及沖填土應(yīng)予慎重考慮。對由生活垃圾組成的填土，不應(yīng)采用攪拌法加固。一般當(dāng)?shù)鼗林杏袡C(jī)質(zhì)含量大于1%時，加固效果較差。土質(zhì)分析除按常規(guī)分析土的物理力學(xué)性能之外，還應(yīng)對土做可溶性鹽含量分析及總燒矢量分析。從土的主要成分和有機(jī)質(zhì)含量，判斷水泥加固土加固效果，亦可在擬加固的土樣中加入氫氧化鈉溶液，抽出浸后液體，其顏色越深，加固效果越差。水質(zhì)分析對地下水的酸堿度（pH值）以及硫酸鹽含量忽然侵蝕性二氧化碳等進(jìn)行分析，以判斷對水泥的侵蝕性影響。如前所述，地下水中的硫酸鹽以及土中的有機(jī)質(zhì)均為影響攪拌樁的加固效果和樁身強(qiáng)度的形成，因此要對土質(zhì)和地下水質(zhì)進(jìn)行分析。土的其他指標(biāo)采用干法加固砂土應(yīng)進(jìn)行顆粒級配分析，特別注意土的粘粒含量及對加固料有害的土中離子種類及數(shù)量，如、等。第二章水泥土攪拌法加固機(jī)理2.1水泥漿液噴射攪拌加固土的原理軟土與水泥采用機(jī)械攪拌加固的基本原理是基于水泥加固土（簡稱水泥土）的物理化學(xué)反應(yīng)。水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程與混凝土的硬化機(jī)理不同，混凝土的硬化主要是在粗填充料（比表面不大，活性很弱的介質(zhì)）中進(jìn)行水解和水化作用，所以凝結(jié)速度較快。而在水泥加固土中，由于水泥的摻量很少（僅占被加固土重的7%～20%），水泥的水解和水化反應(yīng)完全是在具有一定活性介質(zhì)的土的圍繞下進(jìn)行的，所以硬化速度緩慢且作用復(fù)雜，因此水泥加固土強(qiáng)度增長的過程也比混凝土慢。水泥的水解和水化反應(yīng)普通硅酸鹽水泥主要是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成，由這些不同的氧化物分別組成了不同的水泥礦物：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣等。用水泥加固軟土?xí)r，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鋁、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣及含水鐵酸鈣等化合物。其各自的反應(yīng)過程如下：（1）硅酸三鈣（3CaO·SiO2）：在水泥中含量最高（約占全重的50%左右），是決定強(qiáng)度的主要因素。2（3CaO·SiO2）+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2（2）硅酸二鈣（2CaO·SiO2）：在水泥中含量較高（占25%左右），它主要產(chǎn)生后期強(qiáng)度。2（2CaO·SiO2）+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2（3）鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）：占水泥重量10%，水化速度最快，促進(jìn)早凝。3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3（4）鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3）：占水泥重量10%左右，能促進(jìn)早期強(qiáng)度。4CaO·Al2O3·Fe2O3+2Ca(OH)2+10H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+3CaO·Fe2O3·6H2O所生成的氫氧化鈣、含水硅酸鈣能迅速溶于水中，使水泥顆粒表面重新暴露出來，再與水發(fā)生反應(yīng)，這樣周圍的水溶液就逐漸達(dá)到飽和。當(dāng)溶液達(dá)到飽和后，水分子雖繼續(xù)深入顆粒內(nèi)部，但新生成物已不能再溶解，只能以細(xì)分散狀態(tài)的膠體析出，懸浮于溶液中，形成膠體。（5）硫酸鈣（CaSO4）：雖然它在水泥中的含量僅占3%左右，但它與鋁酸三鈣一起與水反應(yīng)，生成一種被稱為“水泥桿菌”的化合物：3CaSO4+3CaO·Al2O3+32H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O根據(jù)電子顯微鏡的觀察，水泥桿菌最初以針狀結(jié)晶形式在比較短的時間里析出，其生成量隨著水泥摻入量的多少和齡期的長短而異。由X射線衍射分析，這種反應(yīng)迅速，最后把大量的自由水以結(jié)晶水的形式固定下來，這對于含水量高的軟土的強(qiáng)度增長有特殊意義，使土中自由水的減少量約為水泥桿菌生成重量的46%。當(dāng)然，硫酸鈣的摻量不能太多，否則這種水泥桿菌針狀結(jié)晶會使水泥發(fā)生膨脹而遭到破壞。所以，如使用得合適，在某種特定條件下可利用這種膨脹勢來增加地基加固效果。粘土顆粒與水泥水化物的作用當(dāng)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；有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)。㈠離子交換和團(tuán)?；饔谜惩梁退Y(jié)合時就表現(xiàn)出一種膠體特征，如土中含量最多的二氧化硅遇水后，形成硅酸膠體微粒，其表面帶有鈉離子Na+或鉀離子K+，它們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中鈣離子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，從而使土體強(qiáng)度提高。水泥水化生成的凝膠粒子的比表面積約比原水泥顆粒大1000倍，因而產(chǎn)生很大的表面能，有強(qiáng)烈的吸附活性，能使較大的土團(tuán)粒進(jìn)一步結(jié)合起來，形成水泥土的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并封閉各土團(tuán)的空隙，形成堅固的聯(lián)結(jié)，從宏觀上看也就使水泥土的強(qiáng)度大大提高。㈡硬凝反應(yīng)隨著水泥水化反應(yīng)的深入，溶液中析出大量的鈣離子，當(dāng)其數(shù)量超過離子交換的需要量后，在堿性環(huán)境中，能使組成粘土礦物的二氧化硅及三氧化二鋁的一部分或大部分與鈣離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，增大了水泥土的強(qiáng)度。從掃描電子顯微鏡觀察中可見，拌入水泥7天時，土顆粒周圍充滿了水泥凝膠體，并有少量水泥水化物結(jié)晶的萌芽。一個月后水泥土中生成大量纖維狀結(jié)晶，并不斷延伸充填到顆粒間的空隙中，形成網(wǎng)狀構(gòu)造。到五個月時，纖維狀結(jié)晶輻射向外伸展，產(chǎn)生分叉，并相互連結(jié)形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥的形狀和土顆粒的形狀已不能分辨出來。2.1.3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，其反應(yīng)如下：Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O這種反應(yīng)也能使水泥土增加強(qiáng)度，但增長的速度較慢，幅度也較小。從水泥土的加固機(jī)理分析，由于攪拌機(jī)械的切削攪拌作用，實際上不可避免地會留下一些未被粉碎的大小土團(tuán)。在拌入水泥后將出現(xiàn)水泥漿包裹土團(tuán)的現(xiàn)象，而土團(tuán)間的大孔隙基本上已被水泥顆粒填滿。所以，加固后的水泥土中形成一些水泥較多的微區(qū)，而在大小土團(tuán)內(nèi)部則沒有水泥。只有經(jīng)過較長的時間，土團(tuán)內(nèi)的土顆粒在水泥水解產(chǎn)物滲透作用下，才逐漸改變其性質(zhì)。因此在水泥土中不可避免地會產(chǎn)生強(qiáng)度較大和水穩(wěn)性較好的水泥石區(qū)和強(qiáng)度較低的土塊區(qū)。兩者在空間相互交替，從而形成一種獨特的水泥土結(jié)構(gòu)?？梢?，攪拌越充分，土塊被粉碎得越小，水泥分布到土中越均勻，則水泥土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的離散性小，其宏觀的總體強(qiáng)度也最高。2.2水泥粉體噴射攪拌加固機(jī)理粉體噴射攪拌常用的固化劑有水泥粉體、生石灰和消石灰，也有摻入粉化灰、石膏等外加劑的。粉體固化劑與原狀土攪拌混合后，使地基土和固化劑發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，生成穩(wěn)定的水泥土和石灰土。用水泥粉體作固化劑加固軟土地基與用水泥漿作固化劑加固原理基本相同，只是用水泥粉體作固化劑，水化反應(yīng)放熱直接在地基土中，使水分蒸發(fā)和吸收水分的能力提高。2.3水泥土的材料特性2.3.1水泥土的物理性質(zhì)（1）重度由于拌入軟土中的水泥漿重度與軟土的重度相近，所以水泥土的重度與天然軟土的重度相近。通過大量水泥土重度試驗結(jié)果表明，水泥土的重度僅比天然軟土的重度提高0.5%～3%，所以采用水泥土攪拌法加固厚層軟土地基時，其加固部分對于未加固部分不致產(chǎn)生過大的附加荷重，也不會產(chǎn)生較大的附加沉降。（2）含水量水泥土在凝結(jié)與硬化過程中，由于水泥水化等反應(yīng)，使部分自由水以結(jié)晶水的形式固定下來，使水泥土的含水量略低于原土樣的含水量，試驗結(jié)果分析，水泥土含水量比原土樣含水量減少0.5%～7%，且隨著水泥摻入量的增大而減少。（3）相對密度由于水泥的相對密度為3.1，比一般軟土的相對密度2.65～2.75為大，故水泥土的相對密度比天然軟土的相對密度稍大。（4）滲透系數(shù)水泥土的滲透系數(shù)隨水泥摻入比aw的增大和養(yǎng)護(hù)齡期的增大而減少，水泥土的滲透系數(shù)小于原狀土。水泥土的滲透系數(shù)與原狀土性、水泥摻入量、攪拌的均勻程度以及初始含水量等因素有關(guān)。一般可達(dá)10-7～10-10cm/s數(shù)量級。2.3.2水泥土的力學(xué)性質(zhì)（1）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是衡量水泥土力學(xué)性質(zhì)的極其重要的一個指標(biāo)，一般其值為0.3～4MPa，即比天然軟土大幾十倍至數(shù)百倍。其變形特征隨強(qiáng)度不同而介于脆性體與彈塑性體之間，圖2.1為水泥土的應(yīng)力—應(yīng)變曲線，從圖中可見，水泥土受力開始階段，應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系基本上符合虎克定律。當(dāng)外力達(dá)到極限強(qiáng)度時，對于強(qiáng)度大于2Mpa的水泥土很快出現(xiàn)脆性破壞，破壞后殘余強(qiáng)度很小，此時的軸向應(yīng)變約為（0.8～1.2）%（如圖2.1中的A20、A25試件）；對強(qiáng)度小于2MPa的水泥土則表現(xiàn)為塑性破壞（如圖2.1中的A5、A10、A15試件）。（2）抗拉強(qiáng)度水泥土抗拉強(qiáng)度指指標(biāo)是設(shè)計水水泥土攪拌樁樁擋墻的一個個重要參數(shù)。一一般應(yīng)通過室室內(nèi)試驗確定定，水泥土的的抗拉強(qiáng)度σt隨其無側(cè)限限抗壓強(qiáng)度的的增長而提高，當(dāng)水泥土的無無側(cè)限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度=0.5～4Mpa時，其抗拉拉強(qiáng)度σt=0.05～0.70MMpa，即有σt=0.06～0.3。有資資料介紹用劈劈裂法求得粘粘土的加固土土抗拉強(qiáng)度σt與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度度的關(guān)系，隨隨著的增大，抗抗拉強(qiáng)度σt的增長速率率有逐漸降低低的趨勢。（3）抗剪強(qiáng)度水泥土的抗剪強(qiáng)度度可由高壓三三軸剪切儀進(jìn)進(jìn)行測定，通通過大量實驗驗結(jié)果表明：：水泥土的抗剪強(qiáng)度度隨抗壓強(qiáng)度度的增加而提提高，當(dāng)=00.5～4MPa時，其粘聚聚力C=0.1～1.1MPa，一般約為為的20%～30%，其內(nèi)摩擦擦角變化在20°～30°之間；另外外，室內(nèi)試驗驗的抗剪強(qiáng)度度τ與無側(cè)限抗抗壓強(qiáng)度的關(guān)關(guān)系，隨著的的增大，抗剪剪強(qiáng)度和無側(cè)側(cè)限抗壓強(qiáng)度度的比值有變變小的趨勢，其其總體的規(guī)律律為τ=(1/2～1/3)。（4）變形模量當(dāng)垂直應(yīng)力達(dá)500%無側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度時，水水泥土的應(yīng)力力與應(yīng)變的比比值稱為水泥泥土的壓縮模模量E50。（5）壓縮系數(shù)和壓縮縮模量水泥土樁的壓縮系系數(shù)約為0.02～0.0355MPa-1，其相應(yīng)應(yīng)的壓縮模量量ES=660～100Mppa，小于變形形模量。我國國《建筑地基基處理技術(shù)規(guī)規(guī)范》（JGJ79—2002）中提出攪攪拌樁的壓縮縮模量可?。?00～120），對樁較短短或樁身強(qiáng)度度較低者可取取低值，反之之可取高值。（6）水泥土樁的抗凍凍性能將水泥土試件置于于自然負(fù)溫下下進(jìn)行抗凍試試驗，經(jīng)觀察察表明，試件件外觀無顯著著變化，僅有有少數(shù)試塊表表面出現(xiàn)裂紋紋，并有局部部片狀剝落，邊邊角脫落和微微膨脹，但影影響深度及面面積均不大，可可見自然冰凍凍條件下不會會對水泥土樁樁深部造成結(jié)結(jié)構(gòu)破壞。水泥土樁經(jīng)長時間間冰凍后的強(qiáng)強(qiáng)度與不經(jīng)過過冰凍的強(qiáng)度度相差無幾，但但當(dāng)冰凍后再再恢復(fù)正溫，其其強(qiáng)度繼續(xù)升升高，可升高高到接近標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值，即凍后后正常養(yǎng)護(hù)90d的強(qiáng)度與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度非常常接近。在自自然溫度不低低于－15℃的條件下，冰冰凍對水泥土土結(jié)構(gòu)損害甚甚微，因此，只只要在地溫不不低于－10℃的條件下，就就可以進(jìn)行攪攪拌法的冬季季施工。第三章水泥土室內(nèi)內(nèi)配比試驗與與分析復(fù)合地基承載力是是根據(jù)設(shè)計要要求來確定的的，為了滿足設(shè)設(shè)計要求,必須進(jìn)行水水泥加固土的的室內(nèi)配合比比試驗。室內(nèi)試驗時時，應(yīng)考慮采用用的施工工藝藝以及室內(nèi)與與現(xiàn)場的差異異?，F(xiàn)根據(jù)本工工程設(shè)計要求求進(jìn)行水泥土土室內(nèi)配合比比試驗，通過不同水水灰比、水泥摻入比比、齡期、外摻摻劑等進(jìn)行試試驗對比，分析影響水水泥土強(qiáng)度的的各種因素。水水泥土配合比比試驗是水泥泥攪拌樁的設(shè)設(shè)計和施工的的基礎(chǔ)工作，是是控制水泥攪攪拌成本和施施工質(zhì)量的依依據(jù)，每一項項水泥攪拌樁樁工程正式施施工前必須認(rèn)認(rèn)真進(jìn)行該項項工作。因此此，通過水泥泥土的室內(nèi)配配合比試驗，可可以定量地反反映出水泥土土的強(qiáng)度特性性的演變規(guī)律律，為軟土地地基處理設(shè)計計提供可靠的的依據(jù)。3.1室內(nèi)配合比比試驗3.1.1試驗?zāi)磕康乃嗤僚浜媳仍囼烌灥哪康氖钦J(rèn)認(rèn)識地基土的的特點，通過過水泥土無側(cè)側(cè)限抗壓強(qiáng)度度測定，合理理確定加固料料和摻加料的的品種和數(shù)量量。水泥土的的無側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度一般為為300-44000kPPa，即比天然然軟土大幾十十倍至數(shù)百倍倍。其變形特特征隨強(qiáng)度不不同而介于脆脆性體與彈塑塑體之間。3.1.2材料的的選用（1）固化劑的選擇1）水泥品種：水泥泥采用32.5級普通硅酸酸鹽水泥。2）水泥用量：根據(jù)據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)條條件，調(diào)整水水灰比，其范范圍W/C=00.45～0.55。水泥用量量按土的天然然含水量不同同而變化，因因為本工程各各土層的含水水量均小于50％，所以水水泥用量為550kg/mm3。（2）水泥土的試樣制備備1試模水泥攪拌土配合比比試驗的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試模應(yīng)為φ×h=5×10cm的圓試模。當(dāng)當(dāng)試驗室不具具備條件時，允允許用7.007×7.07×7.07ccm的方試試模。它們之之間的關(guān)系式式為：圓試模模的強(qiáng)度=00.87方試試模的強(qiáng)度2成型把在施工場地現(xiàn)取取的原狀土及及水泥運至試試驗室，經(jīng)原原材料試驗后后，按擬定的的試驗配方稱稱重后放入攪攪拌鍋內(nèi)拌和和均勻，然后后在試膜內(nèi)裝裝入一半試料料，擊振試模模50下，緊接接著填入其余余試料再擊550下，最后后將試塊表面面刮平，蓋上上塑料布，以以防水分過快快蒸發(fā)。水泥泥土試件的制制備數(shù)量要求求每組試件不不少于3個。經(jīng)過一一段齡期，測測出試塊的無無側(cè)限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度。有以下下公式求得：：qu=S=70.7mmm270.7mmm2圖3.17..07×7.07×7.07ccm的方試試模3養(yǎng)生養(yǎng)生室溫度20℃℃±2℃，濕度不低低于95%，養(yǎng)生生最后一天飽飽水24小時。在在實際施工中中,為了爭取時時間，可采用用60℃高溫養(yǎng)生的的方法進(jìn)行水水泥攪拌土配配合比試驗，高高溫養(yǎng)生300h約相當(dāng)當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生生28d強(qiáng)度值值；高溫養(yǎng)生生96h約相當(dāng)當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生生90d強(qiáng)度值值。（3）外摻劑的選擇由于該地區(qū)土層含含水量低，土土層要求攪拌拌樁漿液具有有較高的水灰灰比，而較高高的水灰比將將導(dǎo)致成樁強(qiáng)強(qiáng)度降低。因因此，在水泥泥漿液中摻入入一定量的LST-6抗硫添加劑劑，提高漿液液和易性，以以達(dá)到漿液水水灰比合理，成成樁強(qiáng)度滿足足地基處理要要求的目的。石膏兼有緩凝和早強(qiáng)作用，加入少量石膏，能提高強(qiáng)度，減少水泥用量。故摻入適量石膏。圖3.2水泥泥砼標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)護(hù)箱3.1.3實驗過過程（1）根據(jù)地質(zhì)鉆探資資料,取地表下面面較有代表性性的土體作為為試樣,測試其含水水量、孔隙率率、濕容重等等技術(shù)指標(biāo)。（2）根據(jù)土質(zhì)情況,,分別配制水水泥摻入比為為5％、10％、15％、20％，4個級別的混混凝土試樣用用于試驗。先先將水與水泥泥攪拌均勻制制成水泥漿，然然后倒入稱好好的土樣中，邊邊倒邊攪拌，直直到水泥漿與與土攪拌均勻勻為止。（3）將攪拌均勻的試樣樣裝入試模并并振實，盡可可能的排出氣氣泡，然后刮刮平，為防止止水分蒸發(fā)，將將其用塑料袋袋裹好。（4）放置一晝夜后，拆拆模、編號、稱稱重。（5）按設(shè)計摻量做水水泥土室內(nèi)配配比試驗18組，天然條條件養(yǎng)護(hù)（7天強(qiáng)度3組，14天強(qiáng)度3組，28天強(qiáng)度12組），并進(jìn)進(jìn)行無側(cè)限抗抗壓強(qiáng)度試驗驗。3.2試驗結(jié)果及及分析水泥土的密度表3.1水泥土的密度試驗驗結(jié)果土質(zhì)水泥摻入比（%）水灰比（%）原狀土的密度（kkg/m3）水泥土的密度（kkg/m3）7d28d淤泥質(zhì)粘土50.514.614.414.21014.414.11514.213.92014.213.8由表3.1可以看出，水泥土土的密度較加加固前的天然然土的密度雖雖有變化，但但由于加固土土中的水泥漿漿密度與被加加固土的密度度接近，所以以水泥土加固固地基對其下下部原狀土不不會產(chǎn)生過大大的自重附加加應(yīng)力及沉降降。水泥土的含水量水泥土的含水量試試驗結(jié)果見表表3.2。從理論上上來說，被加加固土中的水水，一部分以以自由水的形形式蒸發(fā)掉，另另一部分與水水泥進(jìn)行水化化反應(yīng)被消耗耗，水泥土的的含水量要比比加固前的原原狀土含水量量要低。實測測結(jié)果也表明明，其7d，28d的含水量均均較加固前低低，并且有一一種逐漸減小小的趨勢。這這說明水泥與與被加固土中中的水，在整整個28d以致90d的齡期內(nèi)都都發(fā)生反應(yīng)，逐逐漸被消耗。表3.2水泥土含水量試驗驗結(jié)果土質(zhì)水泥摻入比（%）水灰比（%）原狀土含水量（%%）水泥土含水量（%%）7d14d28d淤泥質(zhì)粘土50.53028.320.216.51028.821.517.41529.422.318.62030.623.419.3水泥土無側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度水泥與土結(jié)合提高高軟土地基強(qiáng)強(qiáng)度的主要原原理是水泥與與土之間相互互的物理化學(xué)學(xué)反應(yīng)作用，包括水泥水水化、凝結(jié)硬化作作用，水泥和軟土土之間的離子子交換和團(tuán)粒粒化作用，水泥摻量越越高，水泥土強(qiáng)度度越高。表3.3水泥土室內(nèi)配合比比無側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度qu單位：MPa水灰比0.55齡期（d）7142890水泥摻量5%0.260.450.641.1210%0.340.480.811.4215%0.400.710.951.6720%0.441.101.272.23水灰比0.50齡期（d）7142890水泥摻量5%0.260.450.661.1610%0.340.490.851.4915%0.400.731.101.9320%0.441.121.312.30水灰比0.45齡期（d）7142890水泥摻量5%0.260.450.681.1910%0.340.490.901.5815%0.400.741.142.0020%0.441.211.422.49注：R90=K1·K22·K3·R28，其中K1為強(qiáng)度推斷斷系數(shù),取1.174；K2為試件修正正系數(shù)，取1.15；K3為強(qiáng)度損傷傷系數(shù),取1.3。水泥土7d、144d、28d和90d的無側(cè)限抗抗壓強(qiáng)度試驗驗結(jié)果見表3.3。影響水泥土攪拌樁樁抗壓強(qiáng)度的的因素包括：：土樣的性質(zhì)質(zhì)、水灰比、水水泥摻入比、齡齡期、水泥土土強(qiáng)度等級、外摻劑和攪拌均勻程度等。（1）水灰比從表3-3可以看出，水水泥漿中的水水灰比對水泥泥土強(qiáng)度影響響不大，相同同水泥摻入比比時，水灰比比0.55與0.50，0.50與0.45的水水泥土無側(cè)限限抗壓強(qiáng)度僅僅相差不大。水水泥漿的拌和和用水一方面面滿足水泥水水化的需要，另另一方面滿足足施工所需的的流動性。水水灰比越大，流流動性越好，有有利于水泥漿漿與粘土攪拌拌均勻，水泥泥土強(qiáng)度均勻勻性越好，但但水泥土的含含水量過大時時，不利于土土顆粒的凝聚聚固結(jié)，不利利于水泥土強(qiáng)強(qiáng)度的增長。因因此應(yīng)在滿足足施工和設(shè)計計要求的前提提下，選用水水灰比W/C=00.50。（2）水泥摻入比水泥摻入比aw==摻加的水泥泥重量/被加固土的的濕重量1000%。水泥土的的強(qiáng)度隨著水水泥摻入比的的增加而增大大，當(dāng)aw〈5%時，由于水水泥與土的反反應(yīng)過弱，水水泥土固化程程度低，強(qiáng)度度離散性也教教大，故在水水泥土攪拌法法的實際施工工中，選用的的水泥摻入比比必須大于7%。圖3.3水泥摻摻入比Aw比與抗壓強(qiáng)強(qiáng)度的關(guān)系選用水灰比為0..50的一組水泥泥土試塊，繪繪制水泥摻入入比與無側(cè)限限抗壓強(qiáng)度的的關(guān)系曲線圖圖3.3。從圖中可可以看出：水水泥土強(qiáng)度隨隨摻入比的增增大而提高，當(dāng)當(dāng)水泥摻入比比為5％時，因水水泥與土的反反應(yīng)過弱，水水泥土強(qiáng)度較較天然地基的的強(qiáng)度提高很很小，固化程程度較差；水水泥摻入比在在10％～20％變化時，其其抗壓強(qiáng)度增增加量最大。因此，為了充分發(fā)發(fā)揮水泥土的的強(qiáng)度，達(dá)到到最佳加固效效果，水泥摻摻入比宜取10％～20％。每增加單位水泥摻摻入比所引起起的強(qiáng)度增量量在不同齡期期是不同的，在0-90天范圍內(nèi)，齡期越長這種增量越高。經(jīng)大量試驗數(shù)據(jù)的分類數(shù)理統(tǒng)計，水泥土的抗壓強(qiáng)度與水泥摻入比呈冪函數(shù)關(guān)系。其表達(dá)式為1.6（3）齡期水泥土的無側(cè)限抗抗壓強(qiáng)度隨齡齡期增長的變變化關(guān)系曲線線如圖3.4所示，無側(cè)側(cè)限抗壓強(qiáng)度度隨齡期增加加而增大，以以水泥摻入比比為15％為例，以90d的無側(cè)限抗抗壓強(qiáng)qu=1.933MPa為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值。強(qiáng)度增長的過程分分為3個階段：eq\o\ac(○,1)28d以前為快速速增長期，強(qiáng)強(qiáng)度增長最快快，到28d時可達(dá)到強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的的70％左右；eq\o\ac(○,2)28～60d為穩(wěn)定增長長期，強(qiáng)度增增長緩慢，至至60d時可達(dá)到強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的的90％左右；eq\o\ac(○,3)60d以后為緩慢慢增長期，強(qiáng)強(qiáng)度增長緩慢慢，僅增長強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的的10％左右。由無側(cè)限抗壓強(qiáng)度度試驗，在其其它條件相同同時，不同齡齡期的水泥土土無側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度大致呈呈線性關(guān)系，這這些關(guān)系如下下：式中：為7d的齡齡期的無側(cè)限限抗壓強(qiáng)度。為14d的齡期的無無側(cè)限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度。為28d的齡期的無無側(cè)限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度。為90d的齡期的無無側(cè)限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度。圖3.4強(qiáng)度與與齡期增長的的變化曲線圖3.5TYAA-20000型電液式壓壓力試驗機(jī)當(dāng)齡期超過3個月月后，水泥土土的強(qiáng)度增長長才緩慢。同同樣，據(jù)電子子顯微鏡觀察察，水泥和土土的硬凝反應(yīng)應(yīng)需3個月才能充充分完成。因因此水泥土選選用3個月齡期強(qiáng)強(qiáng)度作為水泥泥土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)強(qiáng)度較為適宜宜。一般情況況下，齡期少少于3d的水泥土強(qiáng)強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)強(qiáng)度間關(guān)系其其線形較差，離離散性較大?；貧w分析還發(fā)現(xiàn)在在其他條件相相同時，某個個齡期（T）的無側(cè)限限抗壓強(qiáng)度fcuT與28d齡期的無側(cè)側(cè)限抗壓強(qiáng)度度fcu28的比比值fcuT/fcu288的齡期T的關(guān)系具有有較好的歸一一化性質(zhì)，且且大致呈冪函函數(shù)關(guān)系。其其關(guān)系式如下下：fcuT/fcu228=0.22414T00.41977上式中齡期的使用用范圍是（7-90）d。（4）外摻劑外摻劑對對水泥土強(qiáng)度度有不同的影影響，如木質(zhì)質(zhì)素磺酸鈣主主要起減水作作用，石膏、三三乙醇胺對水水泥土強(qiáng)度起起增強(qiáng)作用，而而增強(qiáng)效果因因土樣和摻入入比不同而有有多差別。一一般早強(qiáng)劑選選用三乙醇胺胺、氯化鈣、碳碳酸鈉或水玻玻璃等；減水水劑可選用木木質(zhì)素磺酸鈣鈣，一般摻入入量宜取水泥泥質(zhì)量的0.2％，石膏兼兼有緩凝和早早強(qiáng)雙重作用用，加入少量量石膏，有利利于提高強(qiáng)度度，減少水泥泥用量。當(dāng)石石膏摻量為3％時，養(yǎng)護(hù)28d的強(qiáng)度與不不摻石膏相比比可大幅提高高，見表3.4。表3.4石膏摻摻入比與水泥泥土強(qiáng)度關(guān)系系期齡值度強(qiáng)量摻膏石期齡值度強(qiáng)量摻膏石036900.0460.0520.0580.06370.4400.6660.8961.026281.3121.4251.9242.036注：摻入比為200%粉煤灰是工業(yè)廢料料，但本身具具有一定的活活性，摻加粉粉煤灰的水泥泥土，其強(qiáng)度度一般都比不不摻粉煤灰的的有所增長。不不同水泥摻入入比的水泥土土，當(dāng)摻入與與水泥等量的的粉煤灰后，強(qiáng)強(qiáng)度均比不摻摻粉煤灰的提提高10%，故在加固固軟土?xí)r摻入入粉煤灰，不不僅可消耗工工業(yè)廢料，還還可稍微提高高水泥土的強(qiáng)強(qiáng)度。摻入工業(yè)廢渣的效效果。作為水水泥土攪拌樁樁，在摻入水水泥的同時還還可摻入工業(yè)業(yè)廢料，其中中以產(chǎn)量極大大的鋼鐵工業(yè)業(yè)廢渣—高爐礦渣和和轉(zhuǎn)爐鋼渣為為主，這些廢廢渣可利用一一般水泥廠的的磨粉車間經(jīng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)募蛹庸ぜ纯缮a(chǎn)產(chǎn)出礦渣水泥泥和鋼渣水泥泥。而這兩種種水泥對于軟軟土地基的加加固效果比普普通硅酸鹽水水泥以及純硅硅酸鹽水泥對對土的加固效效果要好得多多。（5）養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)方法對水泥土土的強(qiáng)度的影影響主要表現(xiàn)現(xiàn)在養(yǎng)護(hù)環(huán)境境的濕度和溫溫度。國內(nèi)外外試驗資料都都說明，養(yǎng)護(hù)護(hù)方法對短齡齡期水泥土強(qiáng)強(qiáng)度的影響很很大，隨著時時間的增長，不不同養(yǎng)護(hù)方法法下的水泥土土無側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度趨與一一致，說明養(yǎng)養(yǎng)護(hù)方法對水水泥土后期強(qiáng)強(qiáng)度的影響較較小。圖3.6無側(cè)限限抗壓強(qiáng)度的的測定另外，水泥土的無無側(cè)限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度還受以下下幾種因素影影響：（6）水泥土等級水泥土的強(qiáng)度等級級隨水泥強(qiáng)度度等級的提高高而增加，水水泥強(qiáng)度等級級提高100號，在同一一摻入比時，水水泥土強(qiáng)度約約增大20％～30％，達(dá)到相相同強(qiáng)度時，水水泥強(qiáng)度等級級提高100號，摻入比比可降低2％～3％。（7）天然地基土中的的有機(jī)質(zhì)含量量天然土中的有機(jī)質(zhì)質(zhì)對水泥的水水化反應(yīng)起阻阻礙作用，影影響水泥土的的固化，降低低水泥土強(qiáng)度度。有機(jī)質(zhì)含含量越多，阻阻礙作用越大大，水泥土強(qiáng)強(qiáng)度降低越多多。有機(jī)質(zhì)含量少的水水泥土強(qiáng)度比比有有機(jī)質(zhì)含含量高的水泥泥土強(qiáng)度大得得多。由于有有機(jī)質(zhì)使土體體具有較大的的水溶性和塑塑性，較大的的膨脹性和低低滲透性，并并使土具有酸酸性，這些因因素都阻礙水水泥水化反應(yīng)應(yīng)的進(jìn)行。因因此，有機(jī)質(zhì)質(zhì)含量高的軟軟土，單純用用水泥加固的的效果較差。（8）含水量當(dāng)水泥摻入比小于于20％時，水泥泥土無側(cè)限抗抗壓強(qiáng)度隨土土中含水量降降低而增大，當(dāng)當(dāng)土的含水量量為50％～85％，一般土土樣含水量每每降低10％，強(qiáng)度增增加30％。但當(dāng)水水泥摻入比較較大時（＞20％）,含水量與無無側(cè)限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度曲線存在在一個峰值，見見圖3.7。圖3.7水泥土土無側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度與含水水量的關(guān)系曲曲線（淤泥質(zhì)質(zhì)粘土）（9）攪拌的均勻程度度施工時攪拌的均勻勻程度對水泥泥土強(qiáng)度的影影響很大。當(dāng)當(dāng)達(dá)到一定的的攪拌時間時時，強(qiáng)度增長長越緩慢。在在相同攪拌時時間的條件下下，土的物理理力學(xué)性質(zhì)指指標(biāo)中含水量量、塑性指數(shù)數(shù)、液性指數(shù)數(shù)對均勻性影影響很大。塑塑性指數(shù)越大大，土的粘性性越大越難攪攪拌均勻；而而含水量和液液性指數(shù)過低低，又宜產(chǎn)生生抱土現(xiàn)象，影影響攪拌效果果。3.2.4抗拉強(qiáng)強(qiáng)度σt水泥土的抗拉強(qiáng)度度隨無側(cè)限抗抗壓強(qiáng)度的增增長而提高。當(dāng)當(dāng)水泥土的抗抗壓強(qiáng)度Pa時，其抗拉拉強(qiáng)度Pa,即）?？箟号c抗拉這兩類類強(qiáng)度有密切切關(guān)系，根據(jù)據(jù)試驗結(jié)果的的回歸分析，得得到水泥土抗抗拉強(qiáng)度與其其無側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度有冪函函數(shù)關(guān)系：=0.078700.81111上式成立的條件是是：Pa。3.2.5抗剪強(qiáng)強(qiáng)度水泥土的無側(cè)限抗抗剪強(qiáng)度越高高，其抗剪強(qiáng)強(qiáng)度也相應(yīng)提提高。當(dāng)PPPa,一般約為的（20-30）%，其內(nèi)摩擦擦角變化在200-300之間。水泥土在三軸剪切切試驗中受剪剪破壞時，試試件有清楚而而平整的剪切切面，剪切面面與最大主應(yīng)應(yīng)力面夾角約約600。根據(jù)試驗結(jié)果的回回歸分析，得得到水泥土的的內(nèi)聚力c與其無側(cè)限限抗壓強(qiáng)度大大致呈冪函數(shù)數(shù)關(guān)系，其關(guān)關(guān)系式如下：：c=0.281330.70778上式成立的條件是是：Pa。3.2.6變形模模量當(dāng)垂直應(yīng)力達(dá)500%無側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度時，水水泥土的應(yīng)力力與應(yīng)變的比比值，稱之為為水泥土的變變形模量E50。當(dāng)Pa時，其變形形模量E50=10--550MPPa，即E50=（80-1550）。根據(jù)試驗結(jié)果的線線性回歸分析析，得到E50與大致呈正比比關(guān)系，它們們的關(guān)系式為為：E50=1263.2.7壓縮系系數(shù)和壓縮模模量樁身的壓縮模量與與水泥的摻入入比、施工質(zhì)質(zhì)量、土性及及含水量、齡齡期、樁身強(qiáng)強(qiáng)度等有關(guān)?！耙?guī)范”在計算復(fù)合合地基群樁體體的壓縮變形形時，采用群群樁體的復(fù)合合模量法，并并且取樁身的的壓縮模量==（100～120），一般取值范范圍為0.8～3MPa，則取值范圍圍為80～360MPPa。第四章柱狀水泥泥土攪拌樁復(fù)復(fù)合地基設(shè)計計與計算4.1工程概況4.1.1工程簡述述南京市某物流中心心位于南京市市浦口區(qū)經(jīng)濟(jì)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)區(qū)的東南側(cè)。擬擬建物流中心心樓高5層，為框架架結(jié)構(gòu)，擬定定淺基礎(chǔ)埋深深2.0m左右，并要要求選定地基基持力層地基基承載力特征征值fak不得小于180kPa。柱下為矩矩形基礎(chǔ)，作作用在基礎(chǔ)頂頂面的軸心荷荷載Fk=455kN。室內(nèi)地面面高出室外地地面0.6m，基低處總總力矩Mk=349kN·M。水泥土攪攪拌樁復(fù)合地地基的沉降量量不得大于230mm。假想實體基基礎(chǔ)自重：GA=1.077106kN，GB=1.51106kN。4.1.2地層巖性性及其巖土工工程地質(zhì)特性性建筑場地區(qū)地層主主要為第四紀(jì)紀(jì)河流相及湖湖相沉積物，現(xiàn)現(xiàn)依其形成地地質(zhì)年代、成成因類型及巖巖性特征自上上而下描述如如下：Ⅰ.雜填土：濕～飽和，由由碎磚、灰渣渣、石塊夾粘粘性土組成，一一般厚1.0～2.0m。Ⅱ.粉質(zhì)粘土：黃色，飽飽和，土質(zhì)不不均，砂粘混混雜，一般厚厚1.2～2.7m，為軟塑狀狀態(tài)、高壓縮縮性土層。Ⅲ.淤泥質(zhì)粘土：灰色色，飽和，稍稍密狀態(tài)，一一般厚1.0～2.5m，為可塑狀狀態(tài)、中等壓壓縮性土層。Ⅳ1.粉質(zhì)粘土：灰色，飽飽和，稍密狀狀態(tài)，一般厚厚6m～7m，為可塑狀狀態(tài)、中等壓壓縮性土層。Ⅳ2.淤泥質(zhì)粘土：灰色色，飽和，土土質(zhì)不均，一一般厚1.5～7.5m，為流塑狀狀態(tài)、高壓縮縮性土層。Ⅳ3.粉質(zhì)粘土：灰色，飽飽和，土質(zhì)不不均，砂粘混混雜，未見底底，為軟塑狀狀態(tài)、高壓縮縮性土層。以上各土層物理力力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)標(biāo)見下表4.1。由該表可見，研究究場地區(qū)常用用地基深范圍圍內(nèi)巖土狀態(tài)態(tài)較為軟弱，工工程地質(zhì)性質(zhì)質(zhì)較差，作為為淺基礎(chǔ)考慮慮的地基持力力層及下臥層層土體的地基基承載力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值均低于120kPPa，不能滿足足該擬建工程程的要求。4.1.3地下水埋埋藏條件研究區(qū)建筑場地地地下水為潛水水類型，2006年10月份監(jiān)測該該建筑場地穩(wěn)穩(wěn)定地下水表4.1巖土設(shè)設(shè)計參數(shù)表層次名稱厚度(m）含水率(%)重度（kN/m3）孔隙比e壓縮系數(shù)a1-2(MPa)壓縮模量Es(MPa)地基承載力特征值值fakⅠ雜填土2.0Ⅱ粉質(zhì)粘土1.835.718.51.00.5423.5110Ⅲ淤泥質(zhì)粘土1.831.818.60.990.544.070Ⅳ1粉質(zhì)粘土6.023.920.030.660.315.2120Ⅳ2淤泥質(zhì)粘土2.043.417.81.220.782.270Ⅳ3粉質(zhì)粘土＞3.0位埋深5.64mm。根據(jù)南京京市建筑設(shè)計計院有限責(zé)任任公司編號2006--186號巖土工程程勘察報告給給出的結(jié)論該該地下水對基基礎(chǔ)工程無侵侵蝕性。4.1.4地震研究場地區(qū)抗震設(shè)設(shè)防烈度為Ⅷ度，地震基基本加速度0.2g,特征周期值0.35，建筑場地地類別為Ⅲ類，經(jīng)處理理后，可考慮慮作為工程建建設(shè)場地是可可行的。4.2設(shè)計原則地基處理設(shè)計注重重參數(shù)的選擇擇和比較，一一般而言，應(yīng)應(yīng)根據(jù)工程要要求、巖土特特性和技術(shù)能能力三方面因因素，通過技技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析析、對比確定定。水泥土攪攪拌樁地基設(shè)設(shè)計的理想情情況，是通過過對設(shè)計參數(shù)數(shù)或指標(biāo)的調(diào)調(diào)整，使樁的的應(yīng)力、樁間間土的應(yīng)力和和復(fù)合地基的的沉降均在容容許限值內(nèi)達(dá)達(dá)到盡可能大大，即“用足”而又“不超”。水泥土攪拌樁復(fù)合合地基的設(shè)計計主要是確定定置換率和長長度。豎向承承載攪水泥土土拌樁的長度度應(yīng)根據(jù)上部部結(jié)構(gòu)對承載載力和變形的的要求確定，并并宜穿透軟土土層到達(dá)承載載力相對較高高的土層。4.2.1設(shè)計參數(shù)和指指標(biāo)取值水泥土攪拌樁復(fù)合合地基的主要要設(shè)計參數(shù)主主要有樁周土土的側(cè)摩阻力力，樁間、樁樁底天然地基基土的承載力力、，樁身強(qiáng)度度折減系數(shù)，樁樁端天然地基基土的承載力力折減系數(shù)，樁樁間土的承載載力折減系數(shù)數(shù)，均按試驗驗成果或規(guī)范范取值。設(shè)計指標(biāo)包括：樁樁徑D；面積置換m；樁身水泥泥土的無側(cè)限限抗壓強(qiáng)度，根根據(jù)計算并進(jìn)進(jìn)行試驗確定定；樁長，可可由、計算得到或或根據(jù)土層情情況擬定；單單樁豎向承載載力，由設(shè)計計要求或設(shè)計計計算確定；；復(fù)合地基承承載力特征值值，根據(jù)實驗驗或按規(guī)范公公式計算確定定。4.2.2設(shè)計流程圖4.1設(shè)計流程圖圖由于本工程的復(fù)合合地基承載力力特征值的設(shè)設(shè)計要求（≥≥180kPa）已知，所所以要進(jìn)行復(fù)復(fù)合地基面積積置換率的設(shè)設(shè)計，而確定定面積置換率率的關(guān)鍵因素素就是確定單單樁豎向承載載力。影響單單樁豎向承載載力的因素除除了樁身材料料、樁間和樁樁底土外，還還有樁長和樁樁徑。根據(jù)上上部結(jié)構(gòu)對單單樁承載力特特征值（≥120kN）的要求，由由（4-2）式求得水水泥土的無側(cè)側(cè)限抗壓強(qiáng)度度,然后根據(jù)室室內(nèi)試驗資料料得出相應(yīng)的的水泥摻入比比；同時，根根據(jù)要求的承承載力特征值值代入（4-1）式求出樁樁長。本文通過選擇兩種種樁徑（=0.5m，=0.55m），并且對對這兩種方案案從滿足復(fù)合合地基承載力力、下臥層強(qiáng)強(qiáng)度、沉降變變形的要求程程度上及技術(shù)術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方方面進(jìn)行分析析對比，選擇擇最優(yōu)方案。設(shè)設(shè)計流程如圖圖4.1。4.3設(shè)計要求及參數(shù)選選擇4.3.1設(shè)計要求（1）單樁容許承載力力特征值：Ra≥120kN；（2）復(fù)合地基承載力力特征值：fak≥180kPa；（3）復(fù)合地基工后沉沉降：S≤230mm；4.3.2設(shè)計參數(shù)的選擇（1）布狀形式：正三三角形；（2）樁中心間距：00.9～2.0m；（3）樁徑：=0.550m，=0.55m；4.4單樁豎向承載力的的設(shè)計與計算算水泥土攪拌樁的單單樁豎向承載載力取決于樁樁身強(qiáng)度和地地基土強(qiáng)度的的情況，一般般應(yīng)使土對樁樁的支承力與與樁身強(qiáng)度所所確定的承載載力接近，并并使后者略大大于前者最為為經(jīng)濟(jì)。水泥泥土攪拌樁豎豎向承載力特特征值通過下下兩式計算，并并取其中較小小值。（4-11）（4-22）式中：：——單樁豎向承承載力特征（kN）；——與攪拌樁樁身身水泥土配比比相同的室內(nèi)內(nèi)加固土試塊塊（邊長為70.7mmm的立方體，也也可采用邊長長為50mmm的立方體）在在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條條件下90d齡期的方體體抗壓強(qiáng)度平平均值；——強(qiáng)度折減系數(shù),可可取0.25～0.33，取=0.3；——樁截面積，取=00.196mm2，=0.23776m2；——樁長范圍內(nèi)所劃分分的土層數(shù)；；——樁周第層土的的側(cè)阻力特征征值。按《建筑樁基技技術(shù)規(guī)范》，對粉質(zhì)粘土取166kPa，對粘土取16kkPa，對淤泥質(zhì)粘土取112kPaa?！獦兜闹荛L，取=11.57m，=1.73mm；——樁端地基土未未經(jīng)修正的承承載力特征值值，取=240kPPa?！獦堕L范圍內(nèi)第層土土層厚度（m）；——樁端天然地基土的的承載力折減減系數(shù),取=0.4～0.6，取=0.4。4.4.1確定水泥摻入比根據(jù)“規(guī)范”，水泥摻入比一般般取5％～20％，又由第第三章討論得得知，當(dāng)摻入入比為10％～20％時，其抗抗壓強(qiáng)度增長長最快，所以以做10％～20％的不同配配比的水泥土土試樣，試驗驗結(jié)果如表4.2所示。表4.2不同的配合比和不不同齡期的水水泥土無側(cè)限限抗壓強(qiáng)度單位：MPaT(d)Aw(%)7142890100.3360.4880.8501.492150.3980.7261.0961.924200.4401.1241.3122.303注：=,其中為為強(qiáng)度推斷系系數(shù),取1.174；為試件修正正系數(shù)，取1.15；為強(qiáng)度損傷傷系數(shù),取1.3；將各數(shù)據(jù)代入（44-2）式，計算算結(jié)果見表4.3。從計算結(jié)果上看，方方案1：當(dāng)摻入比比=20%時，單樁豎豎向承載力特特征值Ra=135kN，滿足要求求。方案2：摻入比=115%時，單樁豎豎向承載力特特征值Ra=137kN，滿足要求求。4.4.2確定樁長根據(jù)樁身材料強(qiáng)度度所確定的單單樁承載力特特征值，分別別取樁長為4.0m和5.0m代入（4-1）式計算并并進(jìn)行比較，結(jié)結(jié)果如表4.4所示。表4.3不同摻入比時單樁樁豎向承載力力特征值的比比較Aw(%)(MPa)單樁豎向承載力特特征值Ra（kN）方案1（=500mm）方案2（=550mm）101.49288106151.924113137202.303135164表4.4不同樁長長的單樁豎向向承載力特征征值的比較樁長(m)單樁豎向承載力特特征值Ra（kN）方案1（=500mm）方案2（=550mm）4.01211355.0151168根據(jù)《建筑地基處處理技術(shù)規(guī)范范》（JGJ—2002）條規(guī)定：“樁身材料強(qiáng)強(qiáng)度確定的單單樁承載力大大于（或等于于）由樁周土土和樁端土的的抗力所提供供的單樁承載載力”。綜合考慮慮，取樁長==4.0m，=4.0m。實際取單樁豎向承承載力特征值值=121kkN，=135kkN。4.5復(fù)合地基承載力的的設(shè)計與計算算4.5.1確定面積置換率和和樁間距根據(jù)“規(guī)范”，水泥土攪拌樁復(fù)復(fù)合地基的承承載力特征值值計算公式為為：（4-3）根據(jù)設(shè)計要求的復(fù)復(fù)合地基承載載力特征值fsp，k，由下式計計算面積置換換率：（4-4）式中：：——樁間天然土土承載力特征征值，取=770kPa；——復(fù)合地基的承載力力特征值，取取=180kPa；——單樁豎向承載力特特征值，取==121kNN，=135kkN；——樁身截面積，取=00.196mm2，=0.23776m2；——樁間土的承載載力折減系數(shù)數(shù)，當(dāng)樁端土土未經(jīng)修正的的承載力特征征值大于樁周周土的承載力力的時，可取取0.1～0.4，本工程取取=0.2。將各數(shù)據(jù)代入式（4-3）計算，得：方案1：方案2：由公式：（4-55）計算樁中心間距，得得：=1.24m，取==1.2m；=1.41m，取==1.4m；圖4.2水泥土土攪拌樁復(fù)合合地基樁位布布置圖分別代入（4-44）式，計算算得：4.5.2計算樁數(shù)圖4.3南京市市物流中心示示意圖（4-6）式中：——面積積置換率，取取=15.7％，=14％；——樁身截面積，取==0.1966m2，=0.23776m2；——本工程加固面積，取A號倉庫的加固面積：=150×75=11250m2，B號倉庫的加固面積：=240×60=14400m2；將各數(shù)據(jù)代入（44-6）式計算，得得：方案1：A區(qū)倉庫根B區(qū)倉庫根合計n1=205447根總延米：L1=22054744=821888m方案2：A區(qū)倉庫根B區(qū)倉庫根合計n2=151114根總延米：L1=11511444=604556m4.6下臥層強(qiáng)度驗算當(dāng)水泥土樁以群樁樁型式出現(xiàn)時時，群樁中各各樁與單樁的的工作狀態(tài)迥迥然不同，以以現(xiàn)場的載荷荷試驗來看，群群樁的承載力力均小于單樁樁之和，群樁樁的沉降量大大于各單樁的的沉降量?？煽梢姰?dāng)樁距較較小時，由于于應(yīng)力重疊，產(chǎn)產(chǎn)生“群樁”效應(yīng)。因此此，當(dāng)所設(shè)計計的水泥土攪攪拌樁為摩擦擦形、樁的置置換率較大時時（一般當(dāng)m>20%時），且不不是單行豎向向排列時，或或當(dāng)樁端下地地基土受力范范圍內(nèi)有軟弱弱下臥層時，應(yīng)應(yīng)驗算下臥層層強(qiáng)度。驗算算時，即將基基礎(chǔ)底面和樁樁端范圍內(nèi)的的攪拌樁和樁樁間土視為一一由復(fù)合土層層組成的假想想的實體基礎(chǔ)礎(chǔ)，并考慮實實體基礎(chǔ)側(cè)面面與土的摩阻阻力，用以下下兩種方法進(jìn)進(jìn)行驗算。4.6.1實體基礎(chǔ)法由于每根水泥土攪攪拌樁不能充充分發(fā)揮單樁樁承載力的作作用，可將水水泥土攪拌樁樁群與樁周土土視為一假想想的實體基礎(chǔ)礎(chǔ)，見圖4.4?？紤]假想想實體基礎(chǔ)側(cè)側(cè)面與土的摩摩阻力，驗算算假想實體基基礎(chǔ)底面的承承載力，要求求滿足下式：：（4-7）式中：———假想實體基基礎(chǔ)底面壓力力（kPa）；——地基加固總面積（m2）；——假想實體基礎(chǔ)底面面積（m2）；——假想實體基礎(chǔ)側(cè)面面積（m2）；——假想實體基礎(chǔ)自重重（kN）；——假想基礎(chǔ)邊緣土的的平均摩阻力力標(biāo)準(zhǔn)值，取取=13kPPa；——復(fù)合地基承載力特特征值，取==180kPa?！傧雽嶓w基礎(chǔ)邊緣緣土的承載力力，取=700kPa。——假想實體基礎(chǔ)底面面處的地基承承載力特征值值（kPa），取=2008kPa。將已知參數(shù)代入式式（4-7），計算結(jié)結(jié)果見表4.5。表4.5下臥層層強(qiáng)度驗算結(jié)結(jié)果方案序號（m2）（m2）（m2）（kN）（kPa）（kPa）1A112501080418001.07106198208B144001382424001.511062062082A112501080418001.07106198208B144001382424001.51106206208注：=1.04；；計算結(jié)果表明，兩兩種方案都滿滿足下臥層強(qiáng)強(qiáng)度要求。圖4.4假想實實體的基礎(chǔ)4.6.2應(yīng)力擴(kuò)散法4.6.2.1確定矩形基礎(chǔ)底面面寬度先進(jìn)行地基承載力力深度修正。基基礎(chǔ)埋深d=2m，查表4.6承載力修正正系數(shù)表4.6承載力力修正系數(shù)表表土的類別bd淤泥和淤泥質(zhì)土01.0人工填土E或IL大于等于0.855的粘性土01.0得d=1.0，當(dāng)基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度度大于0.5m時，從載荷荷試驗或其他他原位測試、規(guī)規(guī)范表格等確確定的地基承承載力特征值值，應(yīng)按下式式進(jìn)行修正：：（4-8）式中——修正正后的地基承承載力特征值值；——地基承載力特特征值；、——基礎(chǔ)寬度和埋埋深的地基承承載力修正系系數(shù)，按基底底下土的類別別查表4.6；——基礎(chǔ)底面以下下土的重度，地地下水位以下下取有效重度度；B——基礎(chǔ)底面寬度度，當(dāng)基底寬寬度小于3m或按3m考慮，大于6m或按6m考慮；——基礎(chǔ)底面以上上土的加權(quán)平平均重度，地地下水位以下下取有效重度度；D——基礎(chǔ)埋深深度度，一般自室室外地面標(biāo)高高算起。在填填方整平地區(qū)區(qū)，可自填土土地面標(biāo)高算算起，但填土土在上部結(jié)構(gòu)構(gòu)施工后完成成時，應(yīng)從天天然地面標(biāo)高高算起。對于于地下室，如如采用箱形基基礎(chǔ)或筏基時時，基礎(chǔ)埋置置深度自室外外地面標(biāo)高算算起；當(dāng)采用用獨立基礎(chǔ)或或條形基礎(chǔ)時時，應(yīng)從室內(nèi)內(nèi)地面標(biāo)高算算起。由上式得修正后的的地基承載力力特征值為：：===180+11.018..5（2-0.55）=208Kpa計算基礎(chǔ)及其上土土的重力Gk時的基礎(chǔ)埋埋深為：d=（2.0+22.6）/2=2..3m由于埋深范圍內(nèi)沒沒有地下水，hw=0,由式（4-9）得基礎(chǔ)底面寬度為為：m取b=2m。因b<<3m，不必進(jìn)行行承載力寬度度修正。4.6.2.2持力層承載力驗算算基底底面尺寸為44m2m,先對持力層層承載力特征征值進(jìn)行修正正。查表4.6承載力修正正系數(shù)，得bb=0，d=1.0，由式（4-8）得：基底處總豎豎向力：，基底平均壓壓力：，偏心距：（滿足）基底最大壓壓力：（滿足）4.6.2.3軟弱下臥層承載力力驗算當(dāng)樁端下地基土受受力范圍內(nèi)有有軟弱下臥層層時，將基礎(chǔ)礎(chǔ)和樁端之間間的樁體和樁樁間土視為復(fù)復(fù)合土層，其其壓縮系數(shù)、壓壓縮模量取樁樁和樁間土的的復(fù)合指標(biāo)，按按應(yīng)力擴(kuò)散法法進(jìn)行驗算。軟弱下臥層的強(qiáng)度度驗算應(yīng)按下下式進(jìn)行：（4-10）式中——相應(yīng)于荷荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組合時軟弱弱下臥層頂面面處的附加壓壓力值（kPa）；——軟弱下臥層頂面處處樁和土的自自重在樁底處處理平面上的的平均值（kPa）；——軟弱下臥層頂面處處經(jīng)深度修正正后地基承載載力特征值（kPa）；當(dāng)上層土（相當(dāng)于于樁土組成的的復(fù)合土層）與與軟弱下臥層層的壓縮模量量比值大于或或等于3時，對條形形基礎(chǔ)和矩形形基礎(chǔ)，式中中的值可按下下列公式簡化化計算（圖4.5應(yīng)力擴(kuò)散法法計算圖）條形基礎(chǔ)（4-11）矩形基礎(chǔ)（4-12）式中——相應(yīng)于荷荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組合時，基基礎(chǔ)地面處的的平均壓力值值（kPa）；——矩形基礎(chǔ)和條形基基礎(chǔ)底邊的寬寬度（m）；——矩形基礎(chǔ)底邊的長長度（m）；——基礎(chǔ)底面處土土的自重壓力力值（kPa）；——基礎(chǔ)底面至水水泥土攪拌樁樁底的距離（m）；——地基壓力擴(kuò)散線與與垂直直線的的夾角（0）由Es1/Es2==7.5/22.5=3,,Z/b=22.2/2>>0.50..查表4.7地基壓力擴(kuò)擴(kuò)散角值得=23，。表4.7地基壓力力擴(kuò)散角值Es1/Es2Z=0.25bZ≥0.50b360230510025010200300注：1.Es1為上上層土的壓縮縮模量；Es2為下層土土的壓縮模量量；2．Z<<0.25bb時取=00,必要時，宜宜由試驗確定定；Z≥0.50b時值不變。下臥層頂面處的附附加應(yīng)力：圖4.5應(yīng)力擴(kuò)擴(kuò)散法計算圖圖下臥層頂面處的自自重應(yīng)力：下臥層承承載力特征值值：驗算：（滿足）經(jīng)驗算，基礎(chǔ)底面面尺寸及埋深深滿足要求。4.7復(fù)合地基沉降變形形驗算水泥土攪拌樁復(fù)合合地基的沉降降量分為兩部部分：水泥土土攪拌樁復(fù)合合土層的壓縮縮變形量和樁樁端下未加固固土層的變形形量，即=+(44-13)4.7.1水泥土攪拌樁復(fù)合合土層的壓縮縮變形量驗算算(4-144)(4-15)(4-16))((4-17))式中：——水泥土攪拌拌樁復(fù)合土層層頂面的附加加壓力值（kPa）；——水泥土攪拌樁復(fù)合合土層底面的的附加壓力值值（kPa）；——水泥土攪拌樁復(fù)合合土層的壓縮縮模量（kPa）；——水泥土攪拌樁的壓壓縮模量，可可?。?00～120）（MPa），取=1110×2.3303=2553.33MMPa，=110××1.9244=211..64MPaa；——樁間土的壓縮模量量（MPa），取Es=4.1MMPa?！獦堕L（m），取ll=4.0mm；——樁群底面以上土的的加權(quán)平均重重度，取γP=18kNN/m3；將已知參數(shù)代入各各公式，計算算結(jié)果如下。方案1：A區(qū)：mmB區(qū)：方案2：A區(qū)：B區(qū)：表4.8水泥土土攪拌樁復(fù)合合土層的壓縮縮變形量S1計算結(jié)果方案序號（kPa）（kPa）（MPa）（mm）1A9012643.239.99B7013643.239.532A9012633.1613B7013633.1612.424.7.2基礎(chǔ)下土層的變形形量驗算經(jīng)過水泥土攪拌樁樁的加固，淤淤泥質(zhì)粘土的的壓縮模量和和地基承載力力特征值都有有明顯的變化化。加固后該該層淤泥質(zhì)粘粘土的承載力力特征值可達(dá)達(dá)到粘土的地地基承載力特特征值。以下下變形量計算算，第二層淤淤泥質(zhì)粘土按按粘土的設(shè)計計參數(shù)進(jìn)行計計算。采用地基基礎(chǔ)規(guī)范范法計算，公公式：(4--18)式中中：——沉降計算經(jīng)經(jīng)驗系數(shù)；——下臥層頂面的附加加應(yīng)力（kPa）；——下臥層第i層土的的壓縮模量（MPa）；、——分別為復(fù)合地基底底面至第層和和層底面距離(m)；、——分別為復(fù)合地基第第層和的平均附附加應(yīng)力系數(shù)數(shù)；4.7.2.1計算下臥層頂面的的附加應(yīng)力基礎(chǔ)及其上回填土土的總重：基底平均壓力：：基底處的土中自重重應(yīng)力：下臥層頂面的附加加應(yīng)力：4.7.2.2計算下臥層第i層層土的壓縮模模量（分層厚厚度取1.8m）圖4.6基礎(chǔ)最最終沉降量計計算的分層總總和法表4.9分層總總和法單向壓壓縮基本公式式的計算點深度Zi(m)自重應(yīng)力(kPa)附加應(yīng)力(kPa)厚度Hi(m)自重應(yīng)力平均值((kPa)附加應(yīng)力平均值(kPa)自重應(yīng)力平均值(kPa)壓縮曲線受壓前孔隙比e11i受壓后孔隙比e22i003760土樣110.953.731.60.945.445.891.20.8120.7730.02221.870.317.50.96224.686.60.7860.7810.00332.78710.80.978.714.292.9土