水泥土搅拌法

第五章水泥土搅拌法主要内容概述加固机理水泥土的物理力学性质水泥土的应用水泥土搅拌桩地基的设计水泥土搅拌桩的施工一、概述1.水泥上搅拌法的概念水泥上搅拌法是适用于加固饱和粘性土和粉土等地基的一种方法，它是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，使软土硬结成具有整体件、水稳性和一定强度的水泥加固土—水泥土，从而提高地基土强度和增大变模。根据固化剂掺入状态的不同，它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌，后者是用粉体或石灰和地基土搅拌。2.水泥固化剂水泥土搅拌法分为深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。3.适用条件水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30％（黄土含水量小于25%）、大于70％或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。冬期施工时，应注意负温对处理效果的影响。湿法的加固深度不宜大于20m；干法不宜大于15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。一般认为用水泥作加固料，对含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；而对含有伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的粘性土以及有机质含量高，pH值较低的粘性土加固效果较差。4.石灰固化剂石灰固化剂一般适用于粘土颗粒含量大于20%，粉粒及粘粒含量之和大于35%，粘土的塑性指数大于10，液件指数大于0.7，土的pH值为4～8，有机质含量小于11%,土的天然含水量大于30%的偏酸性的土质加固。5.水泥土搅拌法加固软土其独特优点最大限度地利用了原土；搅拌时施工，对原有建筑物影响很小；根据地基土的不同性质和工程要求，可以合理选择固化剂的类型及其配方，设计灵活；搅拌时无振动、无污染、无噪音，可在市区内和密集建筑群中施工；加固后土体的重度基本不变，不会产生附加沉降；与钢筋混凝土桩基相比，降低成本的幅度较大；可根据上部结构的需要，灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固型式。二、加固机理（一）水泥的水解和水化反应水泥遇水后，其颗粒表面的矿物很快与水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。其中前二种化合物溶于水，使水泥颗粒表面暴露出来，再与水作用，逐渐使溶液达到饱和，新生成物便以胶体析出，悬浮于溶液形成凝胶体。（二）离子交换和团粒化作用粘土与水结合即表现胶体特征，如土中含量最多的二氧化硅与水形成硅酸胶体，其表面带有Na+或K+，和水泥水化生成的氢氧化钙中的Ca2+进行当量吸附交换。使较小的土颗粒形成较大的土团粒；由于其产生了很大的比表面能，可使较大的土粒进一步联合，形成水泥土团粒结构，并封闭各土团的空隙，形成坚固的联结，从而使土体强度提高。（三）硬凝反应随着水泥水化反应的深入，深液中析出大量的Ca2+，当其数量超过离子交换需要量后，则在碱性环境中，与组成粘土矿物的二氧化硅和三氧化二铝的一部分或大部分进行化学反应：逐渐生成了不溶于水的稳定结晶化合物，其在水中和空气中逐渐硬化，增大了水泥土的强度。（四）碳酸化作用水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应：生成不溶于水的碳酸钙，能使水泥土的强度增长，但速度较慢，幅度较小。水泥和软土搅拌越充分，混合越均匀，则水泥土强度的离散性越小，宏观的总体强度也越高。三、水泥土的物理力学性质（一）、水泥土的物理性质1.重度水泥土的重度仅比天然软上重度增如0.5%～3.0%，也不会产生较大的附加沉降。2.相对密度由于水泥的相对密度为3.1，比一般软土的相对密度2.65～2.75为大，故水泥土的相对密度比天然软土的相对密度稍大。水泥土相对密度比天然软土的相对密度增加0.7%～2.5%。3.含水量水泥土的含水量一般比原状土降低0.5～7%4.抗渗性渗透系数K一般在10-7～10-8cm/s（二）、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3.抗剪强度4.变形特性5.压缩系数和压缩模量

（三）、影响水泥土的无侧限抗压强度的因素影响因素主要有：水泥掺入比水泥标号龄期含水量有机质含量外掺剂养护条件等1.水泥掺入比水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大，当<5%时，由于水泥与土的反应过弱，水泥土固化程度低，强度离散性也较大，故在水泥土搅拌法的实际施工中，选用的水泥掺入比必须大于7%。【例题1】某工程采用水泥土搅拌法加固，桩径为500mm，水泥用量为55kg/m，土的湿重度为17.0kN/m3，则：1、该工程的水泥掺入量最接近下列哪个值?(A)14.5%(B)15.5%(C)16.5%(D)17.5%2、该工程的水泥掺量最接近下列哪个值?(A)270kg/m3(B)280kg/m3(C)290kg/m3(D)300kg/m3

2.龄期对强度的影响水泥土的强度随着龄期的增长而提高，一般在龄期超过28d后仍有明显增长，根据试验结果的回归分析,得到在其它条件相同时，不同龄期的水泥土无侧限抗压强度间关系大致呈线性关系，这些关系式如下:【例础题2轨】某水绝泥土周配比堡，7d龄期也的水躁泥土菜抗压产强度魂为0.振8M辨Pa，则烫其28改d龄期掌的水送泥土马强度信最接仍近下茶列哪横个值内？其90兔d龄期闹的水绳泥土详强度巨最接凳近下泪列哪猛个值绕？(A芒)1丹.2沫5M瓣Pa移(B裁)1存.4该5M宁Pa衰(C票)1遭.7返0M喂Pa(D泰)2轰.0糕0M割Pa啊(E邪)2瞧.3张5M吩Pa某水浴泥土搏配比脾试验威，在避水泥渔掺入裁量为12虏%时，远其90雕d龄期亭的水裂泥土旦抗压纵强度奴为2.吹0M而Pa，在得水泥盏掺入世量为15仙%时，朋其90史d龄期某的水液泥土哥强度袄最接绵近下秤列哪消个值?(A披)2良.5拦MP隆a秀(葡B)凉3.莫0M禽Pa划(C炭)3核.2拍MP闪a晋(D缘瑞)3联.5卡MP锅a3.归水泥蓬标号豪对强卧度的痕影响水泥广土的免强度镰随水爆泥标嘱号的答提高营而增裙加。路水泥歉标号蛛提高亿10兆0号德，水丈泥土青的强求度fcu约增驼大(伟50亦～9旺0)酿%。液如要慰求达析到相吉同强燃度，活水泥健标号圈提高贫10债0号兰，可得降低衣水泥蒙掺入狠比(使2～劳3)和%。4.级含水棕量对摘强度未的影盗响水泥车土的东无侧皂限抗贴压强舒度股随着摆土样稠含水奥量的提降低葛而增债大，佩当土析的含炸水量番从1拖57淋%降宴低至各47崇%时浆，无伴侧限纵抗压权强度的则从怀26教0k浪Pa悲增加付到2掘32卧0k敞Pa旅。一殃般情演况下改，土他样含预水量罩每降篇低1犬0％役，则跳强度迈可增著加(库10发～5派0)许%。5.策地基音土中乖有机婚质含禾量对晒强度训影响有机朽质含耽量少孟的水姿泥土削强度线比有枣机质亏含量城高的贩水泥厘土强愧度大残得多挽。由愁于有牲机质加使土爹体具捐有较究大的风水溶痛性和猛塑性吓，较凉大的谎膨胀外性和片低渗缩慧透性扭，并猾使土交具有卷酸性歇，这盯些因妄素都案阻碍旦水泥准水化躁反应槽的进盗行。殊因此亡，有辨机质赶含量组高的俭软土巩，单蔽纯用临水泥股加固内的效老果较致差。6.饥外掺贞剂对优强度纺的影变响不同蜜的外抽掺剂仍对水掀泥土侮强度瓣有着遣不同纪的影岔响。饰如木浇质素膀磺酸含钙对浪水泥摘土强佩度的怒增长嘴影响总不大博，主乏要起畜减水鸭作用择。石说膏、斥三乙涝醇胺驰对水稠泥土拳强度碗有增誉强作层用，锣而其史增强吐效果引对不栋同土悦样和拢不同弯水泥全掺入色比又括有所津不同糖，所录以选默择合熊适的雷外掺境剂可艘提高踢水泥诸土强胡度和即节约袋水泥梨用量成。掺加双粉煤连灰的怜水泥日土，榴其强连度一嗓般都孝比不衰掺粉迎煤灰生的有耐所增榴长。财不同买水泥报掺入摆比的瞒水泥榆土，诞当掺渗入与亮水泥妖等量参的粉窃煤灰宴后，即强度村均比虎不掺且粉煤积灰的童提高恐10内%，配故在逃加固壤软土举时掺嘉入粉拥煤灰父，不尚仅可市消耗京工业招废料愧，还醒可稍乖微提贵高水裁泥土兰的强湿度。7.惠养护匪方法养护坐方法股对水价泥土衡的强静度影睡响主衣要表贝现在惊养护虑环境芽的湿赠度和少温度许。国内纪外试盒验资利料都裕说明强，养贝护方额法对椒短龄榨期水乱泥土兔强度意的影俭响很历大，胞随着辅时间逝的增生长，大不同灵养护硬方法星下的崖水泥静土无茂侧限歇抗压袜强度贫趋于划一致拖，说眼明养恳护方桂法对狼水泥饿土后瓶期强宾度的悬影响闷较小芳。四、滩水泥狼土的拢应用1.妻支护扰结构重力腾式支咐护结另构；绞止水游帷幕报；S怎MW杠工法2.昼地基塌加固提高躬地基染强度撕；控街制沉冷降；炸防止歉液化（一精）、御支护井结构技—水系泥土示墙止水投帷幕SM但W工坦法承受子荷载反与防改渗挡苗水结逢合起篇来,做使之穿成为牵同时粉具有膨受力稍与抗反渗两询种功涝能的元支护标结构挽的围耻护墙导沟今开挖置放纽奉导轨SM松W钻敬拌置放妄应力忍补强吐材（午H型催钢）施工蜻完成比SM徒W（二挣）、昨地基嚼加固a)滑柱状唯布置建；b孩)签壁状咐布置怠；c声)水格栅桌状布遍置；属d)怀块凶状布雀置五、校水泥罢土搅超拌桩暴地基皂的设担计1.务设计泽原理2.女布桩益型式3.罢单桩惠容许鸡承载边力4.温复合帅地基寻承载肌力5.肢下卧坊层地弹基强猛度验烟算6.早沉降搜计算（一捆）、仅设计察原理1.唯桩土要共同族承载桩的滔承载隶力或+什桩间姥土承更载力已（折樱减）2.萍沉降桩范脱围的郊压缩赌+被桩梢端以胞下土拘的沉蹦降（二缩慧）、派布桩登型式水泥峡土桩网的布宵置形圣式对返加固穷效果打很有殃影响脚，一吴般根蜻据工粮程地翠质特讯点和惜上部餐结构显要求贷可采锹用柱搬状、炸壁状患、格汉栅状沟、块怕状以贩及长剩短桩掠相结覆合等昌不同钓加固恰型式敞。1.挤柱状每隔阴一定蜜距离优打设局一根渔水泥俗土桩少，形苦成柱振状加测固型缺式，爸适用梳于单份层工升业厂腊房独鸽立柱竹基础您和多郑层房超屋条牵形基殿础下资的地筝基加亭固，留它可线充分允发挥参桩身喘强度阿与桩迁周侧神阻力兴。2.吴壁状将相地邻桩扎体部吩分重糖叠搭痕接成兰为壁谁状加舟固型描式，洁适用斩于深推基坑贼开挖味时的减边坡柜加固蚁以及苹建筑老物长猪高比都大、室刚度圈小、县对不诱均匀税沉降油比较劫敏感气的多肯层房故屋条躲形基会础下疯的地谋基加伯固。3.班格栅摔状它是煌纵横您两个楼方向咳的相收邻桩玻体搭哗接而呢形成吴的加溉固型壮式。肥适用恐于对职上部控结构尾单位携面积睬荷载悄大和矮对不盈均匀臣沉降炼要求搞控制锦严格同的建棍（构唉）筑荐物的姓地基美加固搬。4.茫长短绩桩相番结合当地旅质条讲件复佣杂，许同一丛建筑狭物坐绳落在联两类浸不同伸性质蜡的地肺基土谎上时晨，可拴用3英m左阔右的国短桩僻将相着邻长男桩连欺成壁伸状或缓格栅促状，蛛藉以雀调整楼和减宣小不正均匀姿沉降羽量。水泥欲土桩醒的强须度和挤刚度识是介鹊于柔丛性桩勇（砂迟桩、劲碎石犹桩等怖）和市刚性狱桩（东钢管豪桩、全混凝看土桩暂等）深间的挽一种掌半刚竹性桩晴，它星所形恳成的与桩体晕在无妖侧限抱情况花下可槐保持妇直立体，在驰轴向型力作宇用下强又有狱一定仁的压当缩性中，但项其承定载性算能又点与刚衰性桩看相似喜，因龟此在猪设计次时可作仅在弯上部日结构鲜基础傍范围唱内布劈燕桩，徐不必搏像柔适性桩岗一样篮需在叮基础泊外设址置护遍桩。（三浓）、高单桩撇容许君承载屡力单桩抄竖向妻承载千力特箭征值啦应通戏过现汤场载啦荷试谎验确签定。茅初步咳设计狼时也浊可按（I式），并表应同抖时满瓣足（II式）的要蹈求，躬应使方由桩棒身材岸料强瞎度确颂定的朝单桩刷承载遮力大街于（耍或等竹于）灶由桩辛周土胜和桩通端土凡的抗涛力所浅提供腥的单袜桩承柳载力互：……夫(I式)……誓(II战式)(四鲜）、旅复合杀地基瞎的设缴计计其算加固世后搅敲拌桩隐复合邮地基朗承载绞力特筝征值娇应通猴过现泼场复专合地蛋基载拔荷试拉验确毕定，船也可摔按下奖式计核算：式中溉：窝—复扭合地吵基容旺许承溉载力捉(k哗Pa垦)；—桩稳间天影然地叛基土动容许静承载纠力(灭kP盖a)侧；—桩言土面刃积置佩换率擦；—桩伪间土屡承载池力折跃减系问数。展当桩畏端为烤软土叮时，来可取0纸.5纳-1庄.0乡丰；当窄桩端剩为硬刊土时认，可托取0用.1轰-0漠.4构。(五膜)、袄下卧故层地乏基强着度验因算当搅贸拌桩黑处理桃范围功以下纯存在匪软弱恶下卧缸层时之，应跌按现沿行国岔家标蜜准《建筑碌地基辨基础终设计莫规范》G州B迹50酸00活7的有婶关规坑定进慎行下市层承挂载力跃验算舰。—假捧想实机体基柜础底榴面压竖力(展kP辱a)撑；诊—基崭础底伞面积枝(m2)；—假甘想实蛇体基坛础的诱自重味(k纹N)叛；青—澡假想宫实体刃基础没侧表蚂面积柄(m2)；—假钩想实嫂体基玩础侧油表面口平均紫摩阻搜力(昂kP壁a)某；—假挠想实痰体基腿础边岁缘地蓝基土牙的容桥许承被载力难(k桨Pa宿)；—假祝想实亲体基祝础底穿面积姥(m2)；—假享想实因体基丹础底放面经掌修正戒后的扇地基仅容许且承载讨力(探kP仍a)欲。(六呢）、借沉降番计算水泥爷土桩严复合臣地基涌的变校形包赢括：搅拌辅桩复脱合土急层的桶平均斑压缩帐变形S1桩端是下未吊加固胆土层背的压俘缩变债形S21.李搅拌闭桩复精合土钩层的裙压缩万变形拒S1可按隆下式视计算P—桩作群顶巡寿面的疯模量毯(k索Pa厘)A1—假皂想实水体基源础的浅底面下积(鲜m2)L—搅化拌桩邻平均昌压力续(k闻pa反)P0—桩叙群底姐面土洋的附享加压暂力(痕kP冲a)Esp—桩陕群体珍的压够缩模园量(旋kP颜a)Ep—水表泥土宽搅拌等桩的膨压缩舅模量所(k奔Pa虽)Es—桩松间土糖的压积缩桩碍长(番m)γp—桩么群底余面以流上土坚的加丹权平版均重学度(谜kN亚/m3)f’来—2.至桩端为下未水加固奥土层妖的压涨缩变犹形S2桩端忆以下茎未加防固土洞层的称压缩牵变形绳可按习现行赠国家仁标准佳《建付筑地你基基乏础设需计规扫范》源GB毫50慌00挤7的枪有关浮规定焦进行挺计算亦。【例调题3畜】沿海角某软贞土地啦基拟猴建一驳幢六尖层住蓬宅楼守，天骡然地愚基土恨承载独力特咸征值序为70兽kP脑a，采盘用搅博拌桩态处理沉。根扮据地捡层分艘布情辰况，老设计碌桩长10敏m，桩现径0.邮5m，正冬方形年布桩闲，桩脑距1.俗1m。依狼据《建筑泛地基虏处理俱技术顺规范》(平JG乎J7槽9-拖20拣02晶)，这银种布拖桩形大式复袋合地回基承磨载力嗓特征线值fsp最接荒近于甩下列灵那一放个数末值?已知喘：桩晌周土籍的平陷均摩搜擦力=1兆5k槐Pa，桩杜端天垮然地泡基土写承载旧力特轧征值qp=6紧0k的Pa，桩松端天死然地误基土少的承近载力胀折减搞系数α取0.有5，桩罗间土饲承载世力折要减系效数取β=叹0.晃85，水束泥搅璃拌桩朋试块仔的无列侧限塑抗压盟强度凯平均廊值取1.独5M烂Pa，强轧度折刊减系劫数取η=非0.贝3)(A欧)1照05络kP胀a忌(鹅B)微12辉3k尼Pa肝(酿C)要14础6k制Pa从(D磁)1唤50笔kP全a【例串题4奏】某工呢程采意用水各泥土盘搅拌平桩处价理地秀基，祖桩径懒为50坟0m标m，桩全长为6m，间这距为1.萌2m的正邻方形民布置昼，桩独间土蹈压缩脸模量趣为3.磁5M漫Pa，搅寇拌桩欠桩身访强度胆为1.押5M息Pa，则锤搅拌滔桩复护合土房诚层的尸压缩胞模量抽最接撞近下堆列哪暂个值?(A会)1究9.沙5M远Pa姐(率B)身21匹.5涂MP雷a嘉(C滨)2尼3.蚊5M侨Pa班(受D)斩27虾.5歼MP颠a【例抄题5膏】某多效层住救宅建紧筑，醉地上6层，面采用欣筏板禾基础己，带辛半地孔下室旧，筏陶板基鹅础长60尝m，宽12揪m，基六础埋朗深为叠地表窄下2.失5m，地豆下水住位在仗地表捕下1.移5m。筏史基底虽板以如下拟核建场专地的鲁地层贱情况千及土义层物谎理力析学指扔标如窄下表峰所示溉。荷雄载效换应标卧准组蹈合时拦，基裹础底凳面处垦的平多均压杂力值趟为12五0k宝Pa，荷惜载效饶应准衬永久由组合脸时，石基础掌底面轨处的辰附加肃压力p0为85始kP漫a。序号土层名称厚度(m)含水量(%)孔隙比Ip压缩模量(MPa)

(kPa)(0)承载力特征值(kPa)1粉质粘土1.0m350.95155.010151002淤泥质土8-12m651.45182.295603粉质粘土4-8m320.75118.915201304砂质粉土大于10m300.7511.0825160水泥估土搅著拌桩戴基本拦设计览参数张：设桩惠长l=搭8m，桩台径50包0m们m。设计巧采用滤正方鹊形布魂桩，湿桩距1.婚2m，置宾换率m＝0.斩13教6，桩细间土饼承载森力折禾减系吊数，歉按《建筑沃地基城处理干技术槽规范》规定躁：“丽当桩只端未唱经修女正的春承载雾力特悲征值骨小于酬或等混于桩稼周土查的承板载力肌特征魔值的芦平均奔值时失，可导取0.私5～0.报9，…”，β取0.品5。桩身徒材料王强度北等级屈：取烛水泥尽掺量15％，淋试验蚕测出链的kP道a。桩身头强度非折减翁系数η取0.柳3。【问现题】水泥昨土搅郑拌桩找单桩断承载咏力特草征值核最接瓶近下挣列哪栋个值?(A芹)1剖00粥kN兼(B庙)1奋05束kN痕(C也)1仔06败kN手(D讨)1过10即kN抗(E金)1邮17锻kN水泥织土搅胸拌桩捞复合慕地基椅承载针力特潮征值拐最接尚近下攀列哪透个值?(A完)9李8.剖8k疫Pa缴(B险)1宁20桌kP繁a写(C虏)1戴25艘kP类a笛(