水泥土攪拌法

第五章水泥土攪拌法主要內(nèi)容概述加固機(jī)理水泥土的物理力學(xué)性質(zhì)水泥土的應(yīng)用水泥土攪拌樁地基的設(shè)計水泥土攪拌樁的施工一、概述1.水泥上攪拌法的概念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)度的水泥加固土—水泥土，從而提高地基土強(qiáng)度和增大變模。根據(jù)固化劑摻入狀態(tài)的不同，它可分為漿液攪拌和粉體噴射攪拌兩種。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。2.水泥固化劑水泥土攪拌法分為深層攪拌法(簡稱濕法)和粉體噴攪法(簡稱干法)。3.適用條件水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)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土等地基。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0％（黃土含水量小于25%）、大于70％或地下水的pH值小于4時不宜采用干法。冬期施工時，應(yīng)注意負(fù)溫對處理效果的影響。濕法的加固深度不宜大于20m；干法不宜大于15m。水泥土攪拌樁的樁徑不應(yīng)小于500mm。一般認(rèn)為用水泥作加固料，對含有高嶺石、多水高嶺石、蒙脫石等粘土礦物的軟土加固效果較好；而對含有伊利石、氯化物和水鋁石英等礦物的粘性土以及有機(jī)質(zhì)含量高，pH值較低的粘性土加固效果較差。4.石灰固化劑石灰固化劑一般適用于粘土顆粒含量大于20%，粉粒及粘粒含量之和大于35%，粘土的塑性指數(shù)大于10，液件指數(shù)大于0.7，土的pH值為4～8，有機(jī)質(zhì)含量小于11%,土的天然含水量大于30%的偏酸性的土質(zhì)加固。5.水泥土攪拌法加固軟土其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)最大限度地利用了原土；攪拌時施工，對原有建筑物影響很?。桓鶕?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；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；加固后土體的重度基本不變，不會產(chǎn)生附加沉降；與鋼筋混凝土樁基相比，降低成本的幅度較大；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。二、加固機(jī)理（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)?；饔谜惩僚c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。三、水泥土的物理力學(xué)性質(zhì)（一）、水泥土的物理性質(zhì)1.重度水泥土的重度僅比天然軟上重度增如0.5%～3.0%，也不會產(chǎn)生較大的附加沉降。2.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。水泥土相對密度比天然軟土的相對密度增加0.7%～2.5%。3.含水量水泥土的含水量一般比原狀土降低0.5～7%4.抗?jié)B性滲透系數(shù)K一般在10-7～10-8cm/s（二）、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qu在0.3～4.0MPa之間，比原狀土提高幾十倍乃至幾百倍。2.抗拉強(qiáng)度3.抗剪強(qiáng)度4.變形特性5.壓縮系數(shù)和壓縮模量

（三）、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：水泥摻入比水泥標(biāo)號齡期含水量有機(jī)質(zhì)含量外摻劑養(yǎng)護(hù)條件等1.水泥摻入比水泥土的強(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際施工中，選用的水泥摻入比必須大于7%?！纠}1】某工程采用水泥土攪拌法加固，樁徑為500mm，水泥用量為55kg/m，土的濕重度為17.0kN/m3，則：1、該工程的水泥摻入量最接近下列哪個值?(A)14.5%(B)15.5%(C)16.5%(D)17.5%2、該工程的水泥摻量最接近下列哪個值?(A)270kg/m3(B)280kg/m3(C)290kg/m3(D)300kg/m3

2.齡期對強(qiáng)度的影響水泥土的強(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:【例題皮2】某水泥土平配比，7d齡期的月水泥土導(dǎo)抗壓強(qiáng)肯度為0.8榨MPa，則其28d齡期的影水泥土充強(qiáng)度最仰接近下具列哪個只值？其90d齡期的溪水泥土括強(qiáng)度最哨接近下稅列哪個念值？(A)落1.2治5MP具a膏(慈B)1溜.45飽MPa瓜(C屆)1.頓70M衡Pa(D)2邀.00M誦Pa輕(E誤)2.3顆5MPa某水泥毛土配比宣試驗，倚在水泥阻摻入量楊為12%時，其90d齡期的毛水泥土條抗壓強(qiáng)弦度為2.0M適Pa，在水泥尖摻入量為15%時，其90d齡期的水唐泥土強(qiáng)度煌最接近下惱列哪個值?(A)2俗.5MP決a歌(B)壞3.0M櫻Pa系(C持)3.2奇MPa汗(D)3袍.5MP抓a3.水咸泥標(biāo)號糖對強(qiáng)度抬的影響水泥土墨的強(qiáng)度榨隨水泥型標(biāo)號的牧提高而削增加。閑水泥標(biāo)逼號提高衣100桂號，水氏泥土的碎強(qiáng)度fcu約增大蹈(50散～90漏)%。屑如要求蛙達(dá)到相混同強(qiáng)度抽，水泥道標(biāo)號提孔高10待0號，仙可降低侵水泥摻肢入比(箏2～3險)%。4.含水孫量對強(qiáng)度若的影響水泥土日的無側(cè)獻(xiàn)限抗壓血強(qiáng)度鳥隨認(rèn)著土樣造含水量優(yōu)的降低糟而增大槐，當(dāng)土逐的含水絕量從1體57%屋降低至顏47%已時，無收側(cè)限抗菊壓強(qiáng)度改則從2忠60k枕Pa增弊加到2御320漫kPa燙。一般戰(zhàn)情況下星，土樣輕含水量剪每降低裝10％嚷，則強(qiáng)踢度可增沙加(1乖0～5汗0)%丘。5.地努基土中葬有機(jī)質(zhì)起含量對蹈強(qiáng)度影化響有機(jī)質(zhì)主含量少匠的水泥角土強(qiáng)度英比有機(jī)衛(wèi)質(zhì)含量幟高的水秧泥土強(qiáng)閥度大得帖多。由璃于有機(jī)刑質(zhì)使土私體具有銜較大的偷水溶性伶和塑性拉，較大帽的膨脹捐性和低參滲透性考，并使隊土具有吸酸性，笑這些因笑素都阻支礙水泥才水化反蘿應(yīng)的進(jìn)浮行。因島此，有科機(jī)質(zhì)含抄量高的友軟土，詳單純用元水泥加閃固的效遼果較差少。6.外摻級劑對強(qiáng)度教的影響不同的外中摻劑對水何泥土強(qiáng)度火有著不同撲的影響。噸如木質(zhì)素茫磺酸鈣對羅水泥土強(qiáng)議度的增長董影響不大茶，主要起殿減水作用圈。石膏、昌三乙醇胺膠對水泥土鮮強(qiáng)度有增涉強(qiáng)作用，孫而其增強(qiáng)帖效果對不自同土樣和稻不同水泥繪摻入比又父有所不同闖，所以選注擇合適的壺外摻劑可牽提高水泥兄土強(qiáng)度和臨節(jié)約水泥怒用量。摻加粉在煤灰的躲水泥土兆，其強(qiáng)慨度一般蜓都比不請摻粉煤替灰的有秤所增長狂。不同候水泥摻撤入比的區(qū)水泥土葛，當(dāng)摻巷入與水務(wù)泥等量吼的粉煤透灰后，館強(qiáng)度均型比不摻頭粉煤灰墓的提高表10%慘，故在探加固軟合土?xí)r摻福入粉煤榜灰，不車僅可消標(biāo)耗工業(yè)鹿廢料，絨還可稍魔微提高醉水泥土熔的強(qiáng)度鍵。7.養(yǎng)眉護(hù)方法養(yǎng)護(hù)方法蹤蝶對水泥土捕的強(qiáng)度影姐響主要表炭現(xiàn)在養(yǎng)護(hù)稈環(huán)境的濕暖度和溫度扭。國內(nèi)外試托驗資料都聾說明，養(yǎng)伐護(hù)方法對器短齡期水奇泥土強(qiáng)度鹿的影響很衰大，隨著慚時間的增拴長，不同滾養(yǎng)護(hù)方法俗下的水泥從土無側(cè)限逢抗壓強(qiáng)度禾趨于一致碰，說明養(yǎng)飄護(hù)方法對倒水泥土后每期強(qiáng)度的恐影響較小東。四、水差泥土的技應(yīng)用1.支不護(hù)結(jié)構(gòu)重力式支擾護(hù)結(jié)構(gòu)；炒止水帷幕蹤蝶；SMW碧工法2.地泥基加固提高地基適強(qiáng)度；控籌制沉降；非防止液化（一）羽、支護(hù)規(guī)結(jié)構(gòu)—雹水泥土哥墻止水帷幕SMW錄工法承受荷載學(xué)與防滲擋光水結(jié)合起嬌來,使之叉成為同時梁具有受力夾與抗?jié)B兩墻種功能的阻支護(hù)結(jié)構(gòu)袍的圍護(hù)墻導(dǎo)溝開版挖置放導(dǎo)焰軌SMW利鉆拌置放應(yīng)虜力補(bǔ)強(qiáng)井材（H晉型鋼）施工完咐成SM確W（二）、作地基加固a)柱狀稻布置；b女)壁狀壞布置；c寧)格柵隆狀布置；趴d)塊途狀布置五、水泥均土攪拌樁季地基的設(shè)夸計1.設(shè)計享原理2.布樁楊型式3.單盜樁容許惜承載力4.復(fù)合生地基承載隔力5.下臥農(nóng)層地基強(qiáng)射度驗算6.沉冰降計算（一）、串設(shè)計原理1.樁擋土共同窗承載樁的承載獅力+史樁間土承停載力（折究減）2.沉降樁范圍的再壓縮+棒樁端以馬下土的沉模降（二）關(guān)、布樁冬型式水泥土染樁的布巨置形式謹(jǐn)對加固邊效果很蹦有影響刊，一般山根據(jù)工穿程地質(zhì)谷特點(diǎn)和想上部結(jié)叼構(gòu)要求昂可采用斜柱狀、雷壁狀、核格柵狀析、塊狀策以及長惱短樁相環(huán)結(jié)合等滔不同加孩固型式符。1.柱狀每隔一定爭距離打設(shè)畫一根水泥兵土樁，形扯成柱狀加塊固型式，段適用于單炎層工業(yè)廠妻房獨(dú)立柱倦基礎(chǔ)和多渠層房屋條駝形基礎(chǔ)下循的地基加踩固，它可亭充分發(fā)揮歌樁身強(qiáng)度淘與樁周側(cè)蹦阻力。2.壁狀將相鄰樁廊體部分重晉疊搭接成勤為壁狀加支固型式，捷適用于深異基坑開挖茶時的邊坡哭加固以及享建筑物長謎高比大、教剛度小、鬧對不均勻害沉降比較并敏感的多以層房屋條覆形基礎(chǔ)下浪的地基加要固。3.格收柵狀它是縱橫找兩個方向陳的相鄰樁昨體搭接而屋形成的加噸固型式?；@適用于對恢上部結(jié)構(gòu)塞單位面積乞荷載大和搞對不均勻理沉降要求鋼控制嚴(yán)格調(diào)的建（構(gòu)嗓）筑物的辭地基加固循。4.長欣短樁相作結(jié)合當(dāng)?shù)刭|(zhì)條閑件復(fù)雜，報同一建筑豬物坐落在毛兩類不同侍性質(zhì)的地爽基土上時統(tǒng)，可用3陪m左右的糟短樁將相泛鄰長樁連嘉成壁狀或叮格柵狀，厘藉以調(diào)整柏和減小不仁均勻沉降別量。水泥土樁緊的強(qiáng)度和誼剛度是介君于柔性樁甚（砂樁、經(jīng)碎石樁等果）和剛性廢樁（鋼管濃樁、混凝器土樁等）汪間的一種飽半剛性樁厘，它所形羨成的樁體扮在無側(cè)限額情況下可同保持直立屠，在軸向味力作用下件又有一定繪的壓縮性鵝，但其承福載性能又報與剛性樁饒相似，因體此在設(shè)計紅時可僅在悟上部結(jié)構(gòu)瀉基礎(chǔ)范圍義內(nèi)布樁，迅不必像柔鐮性樁一樣鬼需在基礎(chǔ)確外設(shè)置護(hù)面樁。（三）猶、單樁箱容許承漆載力單樁豎向仆承載力特詳征值應(yīng)通寬過現(xiàn)場載害荷試驗確拳定。初步編設(shè)計時也括可按（I式），并應(yīng)同弄時滿足（II式）的要求，有應(yīng)使由樁鑒身材料強(qiáng)化度確定的齒單樁承載抱力大于（邀或等于）授由樁周土墓和樁端土功的抗力所形提供的單離樁承載力沃：……(I式)……(II式)(四）、女復(fù)合地基靈的設(shè)計計意算加固后攪肌拌樁復(fù)合記地基承載探力特征值娃應(yīng)通過現(xiàn)液場復(fù)合地制基載荷試筍驗確定，的也可按下哄式計算：式中：真—復(fù)猛合地基容紹許承載力酒(kPa帆)；—樁間天外然地基土辛容許承載商力(kP謎a)；—樁土搞面積置石換率；—樁間土劉承載力折醒減系數(shù)。繼當(dāng)樁端為蝴軟土?xí)r，賄可取0.5復(fù)-1.0蓮；當(dāng)樁端辣為硬土?xí)r保，可取0乏.1-0集.4。(五)扶、下臥每層地基星強(qiáng)度驗月算當(dāng)攪拌狼樁處理畢范圍以堪下存在月軟弱下節(jié)臥層時希，應(yīng)按喝現(xiàn)行國朋家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基汪基礎(chǔ)設(shè)計銀規(guī)范》GB觸50府007的有關(guān)純規(guī)定進(jìn)性行下層點(diǎn)承載力泛驗算?！傧雽嶎A(yù)體基礎(chǔ)底芽面壓力(杰kPa)曲；茄—基礎(chǔ)底廈面積(m2)；—假想實蹦體基礎(chǔ)的瘋自重(k巾N)；倘—假想固實體基礎(chǔ)鞠側(cè)表面積頓(m2)；—假想鉆實體基場礎(chǔ)側(cè)表爆面平均翼摩阻力喊(kP缸a)；—假想嘉實體基曲礎(chǔ)邊緣榜地基土袖的容許傾承載力刃(kP環(huán)a)；—假想怎實體基瞇礎(chǔ)底面濾積(m2)；—假想糠實體基障礎(chǔ)底面止經(jīng)修正仇后的地邀基容許呼承載力月(kP索a)。(六）、帆沉降計算水泥土返樁復(fù)合吵地基的胖變形包暑括：攪拌樁協(xié)復(fù)合土加層的平菠均壓縮泳變形S1樁端下掩未加固姓土層的碧壓縮變丟形S21.攪半拌樁復(fù)仿合土層篇的壓縮促變形S1可按下式粉計算P—樁群頂臉面的模量愧(kPa惹)A1—假想實冒體基礎(chǔ)的討底面積(訊m2)L—攪拌樁我平均壓力毫(kpa調(diào))P0—樁群科底面土法的附加寶壓力(療kPa燃)Esp—樁群婚體的壓勉縮模量誘(kP斯a)Ep—水泥幼土攪拌職樁的壓噸縮模量勁(kP棒a)Es—樁間諒?fù)恋膲簼s樁長瘦(m)γp—樁群底廢面以上土棕的加權(quán)平掛均重度(們kN/m3)f’—2.樁瘡端下未紛加固土缸層的壓佛縮變形善S2樁端以右下未加奇固土層態(tài)的壓縮川變形可誘按現(xiàn)行踐國家標(biāo)臉準(zhǔn)《建謎筑地基凡基礎(chǔ)設(shè)沒計規(guī)范千》GB兄500獻(xiàn)07的頌有關(guān)規(guī)散定進(jìn)行鵝計算。【例題3慣】沿海某軟谷土地基擬李建一幢六心層住宅樓總，天然地鬧基土承載漂力特征值券為70k梢Pa，采用憲攪拌樁掘處理。久根據(jù)地恨層分布宏情況，練設(shè)計樁嗓長10m，樁徑0.5m，正方郊形布樁銅，樁距1.1m。依據(jù)《建筑地基孔處理技術(shù)跳規(guī)范》(JG骨J79-扣2002矛)，這種布婦樁形式復(fù)距合地基承戒載力特征潤值fsp最接近偷于下列移那一個情數(shù)值?已知：樁乎周土的平廳均摩擦力=15吊kPa，樁端天陽然地基土盒承載力特滔征值qp=60k曉Pa，樁端天妄然地基土賣的承載力擠折減系數(shù)α取0.5，樁間土柔承載力折柴減系數(shù)取β=0骨.85，水泥拾攪拌樁豬試塊的消無側(cè)限紫抗壓強(qiáng)睛度平均悅值取1.5M漢Pa，強(qiáng)度折暴減系數(shù)取η=0.待3)(A)東105惠kPa薯(B禽)12炕3kP肥a揀(C恐)14挪6kP蓮a僵(城D)1拌50k粱Pa【例題厭4】某工程探采用水快泥土攪千拌樁處懼理地基獲，樁徑琴為500梳mm，樁長為6m，間距為1.2篩m的正方蝦形布置像，樁間導(dǎo)土壓縮科模量為3.5扮MPa，攪拌滿樁樁身布強(qiáng)度為1.5昨MPa，則攪拌祝樁復(fù)合土煉層的壓縮建模量最接吹近下列哪備個值?(A)1曾9.5M往Pa還(B)斃21.5或MPa望(C士)23.喚5MPa英(檔D)27歇.5MP蔬a【例題呆5】某多層打住宅建測筑，地勇上6層，采用每筏板基礎(chǔ)陽，帶半地趕下室，筏緩板基礎(chǔ)長60m，寬12m，基礎(chǔ)鹿埋深為亞地表下2.5m，地下盟水位在嘗地表下1.5箱m。筏基切底板以悟下擬建存場地的頸地層情蜘況及土草層物理璃力學(xué)指逐標(biāo)如下暖表所示皇。荷載鍛效應(yīng)標(biāo)臟準(zhǔn)組合脾時，基糾礎(chǔ)底面欲處的平窩均壓力殺值為120k孟Pa，荷載坊效應(yīng)準(zhǔn)博永久組醫(yī)合時，省基礎(chǔ)底磨面處的飽附加壓右力p0為85kP臨a。序號土層名稱厚度(m)含水量(%)孔隙比Ip壓縮模量(MPa)

(kPa)(0)承載力特征值(kPa)1粉質(zhì)粘土1.0m350.95155.010151002淤泥質(zhì)土8-12m651.45182.295603粉質(zhì)粘土4-8m320.75118.915201304砂質(zhì)粉土大于10m300.7511.0825160水泥土熱攪拌樁觸基本設(shè)熄計參數(shù)氏：設(shè)樁長l=8m，樁徑500獎mm。設(shè)計采傻用正方仇形布樁要，樁距1.2m，置換率m＝0.1花36，樁間關(guān)土承載幣力折減刑系數(shù)，刺按《建筑地逐基處理阿技術(shù)規(guī)高范》規(guī)定：“件當(dāng)樁端未椅經(jīng)修正的熱承載力特連征值小于濟(jì)或等于樁營周土的承惑載力特征楊值的平均宋值時，可從取0.5～0.9，…”，β取0.5。樁身材束料強(qiáng)度菌等級：巴取水泥憲摻量15％，試驗殘測出的kPa。樁身強(qiáng)倘度折減桃系數(shù)η取0.3。【問題】水泥土巷攪拌樁錦單樁承晚載力特拒征值最鞋接近下盜列哪個室值?(A)煙100抄kN上(B肆)10籌5kN收(妄C)1姜06k骨N級(D)娘110社kN樣(E抓)11搜7kN水泥土攪昂拌樁復(fù)合鎖地基承載澇力特征值趕最接近下去列哪個值?(A)9郵8.8k而Pa膽(B元)120再kPa他(C