地基处理深层搅拌法（ppt54）

第五章深深层层搅拌法法1、概念：：利它是利用用水泥(或石灰））等材料作作为固化剂，通过特特制的搅拌机械械，在地基基深处就就地将软软土和固固化剂(浆液或粉粉体）强制搅拌拌，由固化化剂和软软土间所所产生的的一系列列物理-化学反应应，使软土土硬结成具有整整体性、、水稳定定性和一一定强度度的水泥泥加固土土，从而而提高地地基强度度和增大大变形模模量。根据施工方法法的不同，，水泥土土搅拌法法分为水泥浆搅搅拌和粉体喷射射搅拌两种。前前者是用用水泥浆和地基土土搅拌，，后者是是用水泥粉或石灰粉和地基土土搅拌。。一、概述述2、发展（P72）20世纪20年代：美美国、西西欧；水水泥土二战后，，就地搅搅拌桩（（MIP，mixed-in-place-pile），DCM（Deepcementmixing）等20世纪50年代，传传入日本本，较快快发展20世纪70年代末，，我国引引进3、优点：：（1）～（9）一、概述述4、适用情情况：水泥土搅搅拌法适用于处理正常常固结的的淤泥与与淤泥质质土、粉粉土、饱饱和黄土土、素填填土、粘粘性土以以及无流流动地下下水的饱饱和松散散砂上等等地基。。当地基土土的天然然含水量量小于3%（黄土含含水量小小于25%）、大于于70%或地下水水的pH值小于4时不宜采采用干法法。冬期期施工时时，应注注意负温温对处理理效果的的影响。。需要作试试验确定定情况：：泥炭土土、地下下水具有有侵蚀性性的土加固效果果较差情情况：有有机质含含量高、、生活垃垃圾类填填土一、概述述（一）水水泥的水水解和水水化发应应：CaO、SiO2、Al2O3→Ca(OH)2、CaSiO3·nH2O等（二）土土颗粒与与水泥水水化物的的作用当水泥的的各种水水化物生生成后，，有的自自身继续续硬化，，形成水水泥石骨骨架;有的则与与其周围围具有一一定活性性的粘土土颗粒发生反应应：(1)离子交换换和团粒粒化作用用：Na+、K＋←→Ca2+，形成大大颗粒，，强度提提高。(2)硬凝反应应：生成不不溶于水水的结晶晶化合物物。（三）碳碳酸化作作用生成不溶溶于水的的碳酸钙，使水泥泥土增加加强度。二、加固固机理（（微观角角度）（一）石石灰吸水水作用（二）石石灰发热热（三）石石灰吸水水膨胀（四）离离子交换换作用与与土粒的的凝聚作作用（五）石石灰的胶胶凝作用用二、加固固机理（（微观角角度）（一）桩桩身材料料：水泥、水水泥系固固化材料料、石灰灰（二）水水泥土的的物理性性质：含水量(减少0.5~7%)重度(增加0.5~3%)相对密度度（应是比重，增加0.7~2.5%）渗透(10-8~10-5cm/s，低渗透性)三、水泥加固固土的工程特特性（三）力学性性能1、无侧限抗压压强度及其影影响因素水泥土的无侧侧限抗压强度度：一般为300～4000kPa，即比天然软软土大几十倍倍至数百倍。。其变形特征征随强度不同同而介于脆性体与与弹塑体之间间。三、水泥加固固土的工程特特性（三）力学性性能1、无侧限抗压压强度及其影影响因素影响水泥土的的无侧限抗压压强度的因素素：水泥掺入比、、水泥标号、、龄期、含水水量、有机质质含量、外掺掺剂、养护条条件及土性等等。（1）水泥掺入比比aw对强度的影响响掺入比aw概念小于5%时反应微弱要求必须大于于10%aw~fcu经验公式(见书)三、水泥加固固土的工程特特性（三）力学性性能1、无侧限抗压压强度及其影影响因素影响水泥土的的无侧限抗压压强度的因素素：（2）龄期对强度度的影响水泥土3个月作为强度度标准值（3）水泥强度等等级对强度的的影响水泥土的强度度随水泥标号号的提高而增增加（4）土样含水量量对强度的影影响无侧限抗压强强度随着土样样含水量的降降低而增大，，一般含水量量w降低10%强度增加10~50%三、水泥加固固土的工程特特性（三）力学性性能1、无侧限抗压压强度及其影影响因素影响水泥土的的无侧限抗压压强度的因素素：（5）土样中有机机质含量对强强度影响有机质含量少少的水泥土强强度比有机质含量高高的水泥土强度度大得多。。（6）外掺剂对强强度的影响掺加粉煤灰的水泥土，其其强度一般都都比不掺粉煤煤灰的有所增增长。（7）养护方法温度湿度：对对短龄期水泥土土强度的影响很大，，对水泥土后期强度的影响较小。。三、水泥加固固土的工程特特性（三）力学性性能2、抗拉强度水泥土σt随fcu的增长而提高高，幂函数关关系。3、抗剪强度水泥土抗剪强度随fcu的增长而提高高。当fcu=0.5～4MPa时，粘聚力c在100～1000KPa，在20～30。4、变形模量(无侧限)--土力学当σv达50％fcu时，水泥土的的应力与应变变的比值，称称之为水泥土的变形形模量E50。E50=126fcu5、压缩系数和压缩模量（有侧限）--土力学av约为(2.0~3.5)×10-2(MPa)-1(低压缩性土)，压缩模量Es60~100MPa三、水泥加固固土的工程特特性（四）水泥土土的抗冻性能能自然冰冻不会会造成水泥土土深部的结构构破坏在长期冰冻下下强度几乎不不增长，但恢恢复正常温度度后正常增长长不低于-15℃时冰冻对水泥泥土结构损害害甚微只要地温不低低于-10℃就可进行水泥泥土搅拌法的的冬季施工三、水泥加固固土的工程特特性（一）水泥土土搅拌桩的设设计1、对地质勘察察的要求土质、水质分分析2、加固形式的的选择柱状、壁状（（和格栅状））、块状。3、加固范围的的确定桩可只在基础础平面范围内内布置，独立立基础下的桩桩数不宜少于于3根。柱状加固固可采用正方方形、等边三三角形等布桩桩型式。四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(1)单桩竖向承载载力的设计计计算①公式：单桩竖向承载载力特征值应应通过现场载荷试验验确定，初步设设计时可按式式(5－17)估算，并应满满足式(5-18)的要求，应使使由桩身材料强度度确定的单桩承载力大于(或等于)由桩周土和桩端端土的抗力所提供的单桩承载力。地基土抗力桩体本身四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(1)单桩竖向承载载力的设计计计算②参数含义fcu—标准养护下90d龄期立方体抗抗压强度平均均值/kPaη—桩身强度折减减系数,干法0.20~0.30,湿法0.25~0.33up—桩的周长/mn—桩长范围内所所划分的土层层数qsi—桩周第i层土的侧阻力力特征值。淤淤泥4~7kPa；淤泥质土6~12kPa；对软塑状态态的粘性土可可取10~15kPa；对可塑状态态的粘性土可可以取12~18kPa四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(1)单桩竖向承载载力的设计计计算②参数含义li—桩长范围内第第i层土的厚度/mqp—桩端地基土未未经修正的承承载力特征值值(kPa)，可按现行国国家标准《建筑地基基础础设计规范》GB50007的有关规定确确定α—桩端天然地基土的的承载力折减系系数,可取0.4~0.6，承载力高时时取低值四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(1)单桩竖向承载载力的设计计计算③公式理解η—桩身强度折减系数数的取值：α—桩端天然地基土的的承载力折减系系数的取值有效桩长的取取值④需设计确定定的主要指标标桩长l、水泥掺入比比av四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(2)复合地基的设设计计算①公式：加固后搅拌桩桩复合地基承载载力特征值应通过现场复复合地基载荷荷试验确定，，也可按下式式计算：②参数含义：见教材。四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(2)复合地基的设设计计算③求置换率和总总桩数：四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(2)复合地基的设设计计算④理解--β的取值：反映桩土共同同作用四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(3)水泥土搅拌桩桩沉降验算①竖向承载搅搅拌桩复合地地基变形s：包括复合土层的平均压缩变变形s1与桩端下未加固土层的压缩变形s2②复合土层的平平均压缩变形形s1的计算方法:规范采用复合模量法：pz—搅拌桩复合土土层顶面的附加压力值值（kPa）pzl—搅拌桩复合土土层底面的附加压力值值（kPa）四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(3)水泥土搅拌桩桩沉降验算③未加固土层层的压缩变形形s2的计算方法:可按现行国家家标准《建筑地基基础础设计规范》GB50007的有关规定进进行计算。（（应力扩散分分层总和法））四、设计计算算（二）水泥土土搅拌桩的计计算1、柱状加固地地基(4)复核地基设计计--以沉降控制的的设计思路①地层结构--沉降计算--确定加固深度度--试选施工桩长②试选桩身强度和水水泥掺入量③计算单桩承载力④计算有效桩长⑤计算面积置换率⑥进行布桩，桩可只在基基础平面范围围内布置四、设计计算算（二）技术要要点和措施1、用于加固地地基P83（1）~（10）2、用于防渗和和挡土P83（1）~（10）四、设设计计计算（一））水泥泥搅拌拌法1、搅拌拌机械械设备备及性性能中心喷喷浆方方式（（混合合浆））和叶叶片喷喷浆方方式（（纯水水泥浆浆）五、施施工方方法支护结结构——水泥土土墙支护结结构——水泥土土墙支护结结构——水泥土土墙SMW（SoilMixingWall）工法施施工SMW（SoilMixingWall）工法施施工SMW（SoilMixingWall）工法施施工双轴搅搅拌桩桩机直径700，搭接接200桩长10m用于止止水a)柱状布布置；；b)壁状布布置；；c)格栅状状布置置；d)块状布布置（一））水泥泥搅拌拌法2、施工工工艺艺一般的的施工工工艺艺流程程：一一次喷喷浆、、二次次搅拌拌就位—预搅下下沉—制备水水泥浆浆—提升喷喷浆搅搅拌—重复搅搅拌下下沉—重复提提升搅搅拌—清洗—移位五、施施工方方法水泥掺掺量及及外加加剂水泥掺掺量水泥掺掺入比比（单单位体体积搅搅拌桩桩中水水泥与与土的的重量量比））一般为为12~16%水灰比比~1：0.5（重量量之比比）外加剂剂外掺剂作用掺量（%）碳酸钠早强0.2~0.4氯化钙早强2~5三乙醇胺早强0.05~0.2木质素磺酸钙减水、可泵0.2~0.5粉煤灰填充、早强50~80水泥土土搅拌拌桩施施工要要点.（1）复搅搅工艺艺确保搅搅拌均均匀，，必要要时采采用“二喷三三搅”工艺（干法法工艺艺为一一次搅搅拌，，因而而不均均匀））。（2）提升升速度度~喷浆速速度提升搅搅拌速速度不不宜大大于0.5m/min；提升速速度与与喷浆浆速度度应协协调，，以保保证延延桩身身全长长喷浆均均匀。。搅拌桩桩复合合地基基设设计与与施工工中的的若干干问题题1设计中中的若若干问问题2施工中中应注注意的的有关关问题题1设计中中的若若干问问题1.1设计参参数的的取值值1.2桩的长长度-桩径-桩身强强度关关系1.3置换率率与桩桩长的的选取取1.4暗浜及及回填填土的的处理理1设计中中的若若干问问题1.1设计参参数的的取值值1.1.1复合地地基承承载力力1.1.2、、、、、等等参数数的影影响因因素1.1设计参参数的的取值值1.1.1复合地地基承承载力力加固后后的地地基强强度一一般可可比原原地基基土的的提高高20%~50%，故设设计中中不应应将设设计复复合地地基承承载力力取得得过大大，否否则难难以达达到设设计要要求。。1.1设计参参数的的取值值1.1.2、、、、、等等参数数的影影响因因素——桩身强强度折折减系系数（0.3~0.4）施工质质量、、土层层情况况、室室内实实验——桩周土土的摩摩阻力力土层情情况、、工程程经验验——桩端土土承载载力折折减系系数（0.4~0.6）土层情情况、、桩长长、工工程经经验——桩间土土承载载力折折减系系数（0.5~1.0）桩端土土情况况、工工程经经验1设计中中的若若干问问题1.2桩的长长度-桩径-桩身强强度关关系桩的长长度较较长，，相应应的桩桩径应应增加加、桩桩身强度也也应相相应提提高。。1设计中中的若若干问问题1.3置换率率与桩桩长的的选取取a、当地地基处处理是是以提提高地地基强强度为为主时时，宜宜用短桩而而提高高桩的的置换换率;b、当地基基处理理是以以减小小沉降降为主主时，，可根根据桩桩端是否否达到到较硬硬土层层而分