地基处理新技术水泥土搅拌桩PPT课件.ppt

水泥土搅拌桩技术 SoilCementMixingTechnology CIVILENGINEERINGCOLLEGEOFNANJINGFORESTUNIVERSITY 1 概述水泥土搅拌桩复合地基搅拌桩复合地基设计与施工中的若干问题 主要内容 2 水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法 它是利用水泥等材料作为固化剂 通过特制的搅拌机械 在地基深处就地将软土和固化剂 浆液或粉体 强制搅拌 由固化剂和软土间所产生的一系列物理 化学反应 使软土硬结成具有整体性 水稳定性和一定强度的水泥加固土 从而提高地基强度和增大变形模量 根据施工方法的不同 水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种 前者是用水泥浆和地基土搅拌 后者是用水泥浆或石灰粉和地基土搅拌 1 概述 3 水泥浆搅拌法是美国在第二次世界大战后研制成功 称之为就地搅拌桩 MIP 1953年日本清水建设株式会社从美国引进此法 1967年日本港湾技术研究所土工部开始研制石灰搅拌施工机械 1974年由日本港湾技术研究所等单位又合作开发研制成功水泥搅拌固化法 CMC 用于加固钢铁厂矿石堆场地基 加固深度达32m 接着日本各大施工企业接连开发研制出加固原理 机械规格和施工效率各异的深层搅拌机械 4 适用范围 水泥加固土的室内试验表明 有些软土的加固效果较好 而有的不够现想 一般认为含有高岭石 多水高岭石 蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好 而含有伊利石 氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高 酸碱度 pH值 较低的粘性土的加固效果较差 国外使用水泥土搅拌法加固的土质有新吹填的超软土 泥炭土和淤泥质土等饱和软土 加固场所从陆地软土到海底软土 加固深度达五六十米 国内目前采用水泥土搅拌法加固的土质有淤泥 淤泥质土 地基承载力不大于120kPa的粘性土和粉性土等地基 当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性的土时 应通过试验确定其适用性 加固局限于陆上 加固深度可达18m 5 适用的工程对象 地基处理 基坑支护 防渗墙阻水 长江大堤防渗加固 水泥土桩复合地基 水泥土重力式挡墙 6 2 水泥土搅拌桩复合地基 2 1水泥土的形成2 2水泥土的物理力学性质2 3水泥土的应用2 4水泥土搅拌桩复合地基的设计2 5水泥土搅拌桩的施工 7 2 1水泥土的形成 水泥土是通过机械强力将水泥与土搅拌形成具有较好物理力学性质的水泥加固土 水泥的水解和水化反应 粘土矿物与水泥水化物的作用 离子交换和团粒化作用 硬凝反应 碳酸化作用 水泥 土 8 水泥土的形成 9 2 2水泥土的物理力学性质 2 2 1水泥土的物理性质1 重度当水泥掺入比在8 20 之间 水泥土重度比原状土增加约3 6 2 含水量水泥土的含水量一般比原状土降低7 15 3 抗渗性渗透系数K一般在10 7 10 8cm ces 10 2 2 2水泥土的力学性质1 无侧限抗压强度水泥土的无侧限抗压强度qu在0 3 4 0MPa之间 比原状土提高几十倍乃至几百倍 2 抗拉强度水泥土抗拉强度与抗压强度有一定关系 一般情况下 抗拉强度在 0 15 0 25 qu之间 3 抗剪强度当水泥土qu 0 5 4MPa时 其粘聚力C在100 1000KPa之间 其摩擦角 在20 30 之间 4 变形特性当qu 0 5 4 0MPa时 其50d后的变形模量相当于 120 150 qu 11 2 3水泥土搅拌桩的应用 2 3 1支护结构重力式支护结构 止水帷幕 SMW工法2 3 2地基加固提高地基强度 控制沉降 防止液化 12 支护结构 水泥土墙 13 支护结构 水泥土墙 14 支护结构 水泥土墙 15 支护结构 水泥土墙 16 SMW SoilMixingWall 工法施工 17 SMW SoilMixingWall 工法简介 18 SMW SoilMixingWall 工法施工 19 SMW SoilMixingWall 工法施工 20 SMW SoilMixingWall 工法施工 21 SMW SoilMixingWall 工法施工 22 SMW SoilMixingWall 工法施工 23 SMW SoilMixingWall 工法施工 24 SMW SoilMixingWall 工法施工 25 SMW SoilMixingWall 工法施工 26 SMW SoilMixingWall 工法施工 27 SMW工法施工 28 SMW SoilMixingWall 工法施工 29 a 柱状布置 b 壁状布置 c 格栅状布置 d 块状布置 地基加固 30 地基加固 31 2 4水泥土搅拌桩复合地基的设计 2 4 1设计原理2 4 2单桩容许承载力2 4 3复合地基承载力2 4 4下卧层地基强度验算2 4 4沉降计算 32 2 4 1设计原理 承载 桩的承载力 桩间土承载力 折减 沉降 桩范围的压缩 桩端以下土的沉降 桩土共同承载 33 2 4 2单桩容许承载力 及式中 单桩容许承载力 kN 水泥土90d龄期的抗压强度平均值 kPa 桩的截面积 m2 桩身强度折减系数 可取0 3 0 4 桩的周长 m 桩周第i层土的容许摩阻力 对淤泥可取5 8kPa 对淤泥质土可取8 12kPa 对粘性土可取12 15kPa 桩周第i层土的厚度 m 桩端天然地基土的承载力 kPa 桩端天然地基土的承载力折减系数 可取0 4 0 6 34 2 4 3复合地基承载力 式中 复合地基容许承载力 kPa 桩间天然地基土容许承载力 kPa 桩土面积置换率 桩间土承载力折减系数 当桩端为软土时 可取0 5 1 0 当桩端为硬土时 可取0 1 0 4 35 2 4 4下卧层地基强度验算 式中 假想实体基础底面压力 kPa 基础底面积 m2 假想实体基础的自重 kN 假想实体基础侧表面积 m2 假想实体基础侧表面平均摩阻力 kPa 假想实体基础边缘地基土的容许承载力 kPa 假想实体基础底面积 m2 假想实体基础底面经修正后的地基容许承载力 kPa 36 2 4 4沉降计算 水泥土桩复合地基的变形包括 水泥土桩群体的压缩变形和桩端下未加固土层的压缩变形之和 桩群体的压缩变形值可根据上部结构 桩长 桩身强度等因素按经验取20 40mm 桩端以下未加固土层的压缩变形值可按分层总和法计算 37 2 5水泥土搅拌桩的施工 2 5 1施工机械2 5 2施工工艺2 5 3水泥掺量及外加剂2 5 4水泥土墙施工要点 38 2 5水泥土搅拌桩的施工2 5 1 施工机械 主机 39 40 搅拌桩机叶片 41 双头搅拌桩机 42 搅拌桩施工现场 43 2 5 2施工工艺 1 预搅 44 一般的施工工艺流程 一次喷浆 二次搅拌 就位 预搅下沉 制备水泥浆 提升喷浆搅拌 沉钻复搅 重复提升搅拌 45 2 不预搅 46 2 5 3水泥掺量及外加剂 水泥掺量水泥掺入比 单位体积搅拌桩中水泥与土的重量比 一般为12 16 水灰比 1 0 5外加剂 47 2 5 4水泥土搅拌桩施工要点 1 复搅工艺确保搅拌均匀 必要时采用 二喷三搅 工艺 干法工艺为一次搅拌 因而不均匀 2 提升速度 喷浆速度提升搅拌速度不宜大于0 5m min 提升速度与喷浆速度应协调 以保证延桩身全长喷浆均匀 48 3 搅拌桩复合地基设计与施工中的若干问题 3 1设计中的若干问题3 2施工中应注意的有关问题 49 3 1设计中的若干问题 3 1 1设计参数的取值3 1 2桩的长度 桩径 桩身强度关系3 1 3置换率与桩长的选取3 1 4暗浜及回填土的处理 50 3 1 1设计参数的取值1 复合地基承载力2 等参数的影响因素 51 1 复合地基承载力加固后的地基强度一般可比原地基土的提高20 50 故设计中不应将设计复合地基承载力取得过大 否则难以达到设计要求 52 2 等参数的影响因素 桩身强度折减系数 0 3 0 4 施工质量 土层情况 室内实验 桩周土的摩阻力土层情况 工程经验 桩端土承载力折减系数 0 4 0 6 土层情况 桩长 工程经验 桩间土承载力折减系数 0 5 1 0 桩端土情况 工程经验 53 3 1 2桩的长度 桩径 桩身强度关系桩的长度较长 相应的桩径应增加 桩身强度也应相应提高 3 1 3置换率与桩长的选取a 当地基处理是以提高地基强度为主时 宜用短桩而提高桩的置换率 b 当地基处理时以减小沉降为主时 可根据桩端是否达到较硬土层而分别采用 变掺量 变强度 方法或 变置换率 的方法 54 3 1 3置换率与桩长的选取c 最优设计 55 4 1 4暗浜及回填土的处理a 设计中不计桩间土的承载力 桩周摩阻力取下限值 b 增加水泥掺量 3 5 遇有泥炭土或有机质含量较高的土 水泥掺量可增至20 c 暗浜与回填土的边界应