深層攪拌法教學市公開課金獎市賽課一等獎課件

水工建筑物地基處理——軟弱地基處理——深層攪拌法講課對象：水工專業(yè)級任課教師：王潤英時間：4月~5月1第1頁第1頁講課內容及安排第四節(jié)

深層攪拌法一、概述二、深層攪拌樁設計三、深層攪拌樁施工四、工程應用2第2頁第2頁深層攪拌法——概述1、深層攪拌法合用條件2、深層攪拌法長處3、深層攪拌法種類4、深層攪拌法加固原理5、水泥土物理力學指標6、影響水泥土抗壓強度主要原因3第3頁第3頁深層攪拌法：利用攪拌機自重，在擾動軟土過程中下沉再提升、噴漿，使水泥漿和軟土均勻攪拌形成強度較好，抗?jié)B性較好水泥土豎向加固體一個工法。合用條件：最適合用于加固飽和深層軟粘土，當前國內慣用于加固淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力原則值小于120kpa粘性土等。深層攪拌法——概述——合用條件4第4頁第4頁深層攪拌法長處：（1）無振動、無噪音、無污染。（2）和灌注樁、預制樁相比，造價較低。（3）加固辦法靈活。（4）施工速度快，工期短。深層攪拌法——概述——長處5第5頁第5頁可采用不交圈柱狀加固；可采用壁狀加固或格柵狀加固；可采用塊狀加固。深層攪拌法——概述——長處6第6頁第6頁（1）從噴射材料看，有：噴漿型→適合用于30%<ω<60%軟粘土；粉噴型→適合用于60%<ω<80%軟粘土。（2）噴漿型依據(jù)不同攪拌機機型，分為：單頭（GZB-600型及DJB-10型）雙頭（SJB-I型，SJB-II型）多頭：主要用來作防滲帷幕深層攪拌法——概述——種類7第7頁第7頁①攪拌桿和噴漿桿合二為一；②形成樁基為圓形。深層攪拌法——概述——種類8第8頁第8頁GZB-600型攪拌機機械技術數(shù)據(jù)表下列：深層攪拌法——概述——種類攪拌機攪拌軸數(shù)量（根）1攪拌葉片外徑（mm）600攪拌軸轉數(shù)（r/min）50電機功率（kW）×臺數(shù)30×2起吊設備提升力（kN）150提升高度（m）14提升速度（m/min）0.6~1.0接地壓力（kPa）60技術指標一次加固面積（m2）0.283最大加固深度（m）10~15加固效率（m/臺班）60總重（不涉及起吊設備，但涉及配套機械）（t）129第9頁第9頁雙頭：①攪拌桿和噴漿桿分開；②形成樁基形狀如左圖。深層攪拌法——概述——種類10第10頁第10頁

深層攪拌法——概述——種類型號SJB-ISJB-II臺數(shù)×電機功率（kW）2×302×40攪拌頭直徑2×7002×700攪拌頭數(shù)量22攪拌頭轉速（r/min）4646額定扭矩2×6.4kN·m2×8.5kN·m攪拌頭間距（mm）514514一次加固面積（m2）0.710.71最大加固深度（m）1218噴漿方式中心管噴漿中心管噴漿電機減速裝置二級行星齒輪減速二級行星齒輪減速11第11頁第11頁深層攪拌法——概述——加固原理水泥作為固化劑→水泥+水→水化反應、水解反應→一部分本身結硬形成水泥土骨架→另一部分和地基土中活性粘粒產生離子互換和團?；饔茫M一步加強水泥土骨架→產生表面粗糙、凹凸不平、強度較高、防滲性能較好水泥土加固體。12第12頁第12頁深層攪拌法——概述

——水泥土物理力學指標（1）水泥土無側限抗壓強度原則值由水泥土室內試驗擬定；普通為300~4000kpa。（2）水泥土抗拉強度原則值（3）水泥土抗剪強度指標水泥土重度18.8KN/m3；水泥土凝聚力原則值水泥土內摩擦角原則值≈20°~30°，設計時取23（4）壓縮指標水泥土壓縮系數(shù)相應水泥土壓縮模量ES=60～100MPa。13第13頁第13頁深層攪拌法——概述——

影響水泥土抗壓強度主要原因（1）水泥摻入比在其它條件相同時，↗， ↗（2）齡期t普通t↗，↗硬凝反應需三個月才完畢，因此水泥土設計齡期90天。（3）水泥土樣含水量在其它條件相同時，ω↗，非線性下降。（4）外摻劑（5）土構成及有機質含量14第14頁第14頁深層攪拌法——概述——

影響水泥土抗壓強度主要原因（4）外摻劑粉煤灰(活性材料)加粉煤灰能夠在不減小其抗壓強度下，減小其收縮性。UEA（微膨脹劑）UEA是由硫鋁酸鹽或硫酸鋁熟料+明礬石、石膏→研細→灰白色粉末UEA摻量為水泥用量15%→孔隙率下降40%左右→密實度↗15第15頁第15頁有機質含量↑→非線性下降有機質含量1.3%有機質含量10%深層攪拌法——概述——

影響水泥土抗壓強度主要原因土構成：

(含水)高嶺土為主軟土→深層攪拌樁效果良好(吃漿)；含伊利石、氯化物和水鋁石英等礦物軟土→深層攪拌樁效果預后不良。16第16頁第16頁1、單樁承載力RKd設計2、水泥土樁復合地基承載力設計3、群樁下臥層地基承載力復核4、深層攪拌樁復合地基變形計算（沉降計算）深層攪拌法——設計與施工17第17頁第17頁公式合用范圍要求為深層攪拌法——單樁承載力設計若不能確保，則公式不能用，單樁承載力須由現(xiàn)場靜載試驗擬定。若滿足，其單樁承載力特性趨近于剛性樁，因此其加固范圍只需要和基礎外輪廓線重疊，而不必設保護樁。18第18頁第18頁深層攪拌法——單樁承載力設計樁身強度折減系數(shù)，取0.35~0.5；樁側單位面積摩阻力原則值；樁周長；樁端地基承載力折減系數(shù)，取0.4~0.6；樁端天然地基承載力原則值。19第19頁第19頁注意比較：加固深度D，用于預決算。樁長L：普通L=D-0.5，但當施工深層攪拌樁之前，場地有未固結新填土時，L≠D-0.5，則計算RKd時取深層攪拌法——單樁承載力設計20第20頁第20頁深層攪拌法——單樁承載力設計21第21頁第21頁2、水泥土樁復合地基承載力設計：深層攪拌法——復合地基承載力設計設計時：①可依據(jù)要求達到地基承載力，及求得單樁承載力，由上式求得面積置換率m。②樁數(shù)計算：n=mA/AP。③樁位平面布置。22第22頁第22頁3、群樁下臥層地基承載力復核：（格柵狀加固）（1）復核條件→什么情況下要復核？非單排樁且m≥20%，需復核群樁下臥層地基承載力。（2）復核辦法：將攪拌樁視為一個假想實體基礎，考慮假想實體基礎側面與土摩擦力。應滿足下式：深層攪拌法——群樁下臥層承載力復核23第23頁第23頁深層攪拌法——群樁下臥層承載力復核24第24頁第24頁4、深層攪拌樁復合地基變形計算（沉降計算）為復合地基沉降：

深層攪拌法——復合地基變形計算p0為復合地基頂面上平均壓力，對于壁狀或格柵狀加固:p0Z為復合地基底面平均壓力，對于壁狀或格柵狀加固:25第25頁第25頁1、深層攪拌樁施工工序2、幾種深攪工藝（1）座底工藝①問題提出②工法（2）軟土層有堅硬土層深層攪拌樁施工（3）變強度樁施工（4）“先砂后粉”工藝深層攪拌法——施工26第26頁第26頁5、深層攪拌樁施工(濕法）深層攪拌法——深層攪拌樁施工27第27頁第27頁①在深層軟粘土中施工(L較長)，采用SJB型(雙頭)深層攪拌機→樁端吃不到漿，則RKd↓→處理辦法：采用座底工藝一。深層攪拌法——座底工藝問題提出28第28頁第28頁②軟土層不深，下面是硬土層：→若使α↑、qp↑，則RKd↑→處理辦法：采用座底工藝二。深層攪拌法——座底工藝問題提出29第29頁第29頁①座底工藝一：預攪旋轉下沉不噴漿至設計標高→噴漿旋轉攪拌不提升(0.5～1分鐘)，稱為“等漿”

;→噴漿、旋轉、攪拌、提升（即“一攪“）→“二攪”深層攪拌法——座底工藝工法30第30頁第30頁②座底工藝二：做嵌入樁（擴大頭）旋轉下沉不噴漿;→進入硬層后，實行座底工藝：馬上噴漿下沉1分鐘，停止下沉，快速噴漿提升50cm，再噴漿下沉1分鐘，再快速提升50cm。（普通要做此循環(huán)2～3輪）;→再按照正常程序進行。深層攪拌法——座底工藝工法31第31頁第31頁（1）表層有較厚硬土層，如何進行深層攪拌樁施工？（2）若樁長范圍內有相對硬層（比如：有2m厚N=15中砂），怎么辦？深層攪拌法——

軟土層有堅硬土層深層攪拌樁施工

32第32頁第32頁深層攪拌法——變強度樁施工

變強度樁施工辦法有：（1）水泥摻入比不變，在上部樁頂（3~5）d范圍內復攪；（2）改變水泥摻入比（樁頂加大），有兩種施工方式：采用變量泵采用常量泵，但改變提升速度33第33頁第33頁當軟粘土含水量ω>80%時，如何采用粉噴型？深層攪拌法——“先砂后粉”工藝34第34頁第34頁深層攪拌樁除了應用于形成復合地基以提升地基承載力和減小變形外，在工程上尚有下列用處：1、用深層攪拌樁施工水工建筑物防滲帷幕2、深基坑開挖支護結構3、煙囪式基礎4、不穩(wěn)定粘性土坡加固深層攪拌法——工程應用

35第35頁第35頁1、深層攪拌樁施工水工建筑物防滲帷幕→用常規(guī)辦法在臨水面施工交圈壁狀加固深層攪拌樁。→可用多頭（3~8頭）小直徑（30cm）深層攪拌樁改進，則施工速度快、接頭少、無效部分少。深層攪拌法——工程應用

36第36頁第36頁2、深基坑開挖支護結構：對于開挖深度小于6m淺基坑，采用自立式水泥土深層攪拌樁較為抱負，要求采用雙頭噴漿型水泥土攪拌樁?！┕に俣瓤?，價格廉價，有助于基坑穩(wěn)定，防水抗?jié)B性能好，適合于淤泥、淤泥質土，可在受拉區(qū)加筋。深層攪拌法——工程應用

37第37頁第37頁深層攪拌法——概述

——水泥土物理力學指標基坑開挖時，為提升水泥土抗拉性能，能夠在受拉區(qū)：