地基处理技术第六章分析.ppt

1、2020/8/7，地基处理技术，第6章，深层搅拌法，图6-1，深层搅拌法示意图，1。综述深层搅拌法，也称为DMM(Deep Missing Method)，它是利用特殊的机械和各种深层搅拌机将固化剂(水泥浆、水泥粉或石灰粉，外加一定的外加剂)沿深度与地基土强制混合。固化剂与地基土发生一系列物理化学反应，形成完整、水稳定性好、强度高的水泥土桩或水泥土块，与天然地基形成复合地基。2020/8/7，地基处理技术，第2章，深层搅拌法。1954年，深层搅拌法的概念在美国形成。美国首先发展了水泥深层搅拌法，制造的水泥土桩被称为搅拌桩。随后，日本从美国引进了水泥深层搅拌法。1967年，日本和瑞典开始发展干喷

2、搅拌技术(DJM法)，并于20世纪70年代成功应用于工程实践。1977年，中国冶金部建筑研究所和交通部水运规划设计研究院引进并开发了水泥深层搅拌法，制造了一种用于泥浆输送的陆基双搅拌轴中心管深层搅拌机，并于1980年正式应用于工程实践。1980年，天津机械化建设公司和交通部第一航务管理局成功地引进和研制了一种用于泥浆输送的单搅拌轴单叶片深层搅拌机。1983年，浙江大学土木工程系与合资单位合作，成功研制出DSJ型单轴喷射混凝土水泥深层搅拌机。1983年，铁道部第四勘测设计院开始研究喷射石灰粉的深层搅拌法，并获得成功。2020年8月7日，地基处理技术，第3章，第6章深层搅拌法，1。分类根据深层搅拌

3、法的不同材料和施工方法，可按以下角度进行分类：(1)固化剂状态湿：固化剂与原位土混合加固土体；干固化剂：将干粉与原位土壤混合以加固土壤。(2)搅拌能源和原位土壤搅拌是通过搅拌机中搅拌头的旋转能量完成的；与原位土壤的混合取决于高压喷射头提供的能量。(3)固化剂的类型湿法操作的固化剂包括水泥、水、粘土、石膏、粉煤灰和其他添加剂。对于干作业，养护剂包括水泥、生石灰或它们的混合物。2020年8月7日，地基处理技术，第4章，深层搅拌法，2。特点：基础加固时无振动、无噪音、不污染环境；地基土没有侧向压缩，对邻近建筑物影响不大；根据建筑物的要求，可制成柱形、墙形、网格形和块状钢筋形状；能有效提高地基强度(当

4、水泥含量为8%和10%时，加固强度分别为0.24和0.65兆帕，而天然软土地基的强度仅为0.006兆帕)；同时，建设周期短，成本低，效益显著。2020/8/7，地基处理技术，第5章，第6章，深层搅拌法，3。深层搅拌法适用条件：深层搅拌法适用于加固深厚淤泥、淤泥质土、粉土和高含水量粘性土地基，地基承载力小于120千帕，对超软土的效果更为显著。当用于处理的泥炭土或地下水具有腐蚀性时，其适用性应通过试验确定，冬季施工时应注意负温对处理效果的影响。2020/8/7，地基处理技术，6，第6章深层搅拌法，2，地基加固机理(1)水泥土加固机理水泥水化反应完全发生在土壤周围，其凝结速度比混凝土慢。将水泥与软粘

5、土混合后，水泥矿物和土壤中的水发生强烈的水解和水合反应，氢氧化钙从溶液中分解产生硅酸三钙(3Ca0。二氧化硅，硅酸二钙(2Ca0。Si02)，铝酸三钙(3Ca0。Al203)，铝酸铁四钙(4Ca0。铝203、铁203)和硫酸钙。一些它主要用于中国的工程：1 .形成水泥土桩复合地基，提高地基承载力和变形特性；2.形成水泥土挡土结构；3.形成水泥土防渗帷幕。2020/8/7，地基处理技术，7，第6章，深层搅拌法，(2)灰土加固机理：在软土中加入生石灰，生石灰与土中的水反应生成熟石灰，熟石灰被吸收，起到胶结作用，产生热量，同时其体积膨胀1-2倍，促进周围土体的固结。加入石灰后，软土的物理性质发生了变

6、化。添加石灰后，软土的液性指数随着含水量的增加而线性下降。添加石灰后，含水量小于50%的土壤的液体指标从原来的流动状态进入半固体或固体状态。在稳定压力下，压缩量随着石灰粉含量的增加而降低，压缩量降低了1/3，从而提高了石灰筒的强度。石灰的加入增加了软粘土的渗透性，石灰柱在不同类型的软粘土中起到排水作用。2020/8/7，地基处理技术，8，第6章深层搅拌法、3，设计计算(1)设计前收集的数据，室内加固试验必须在深层搅拌设计前进行。根据现场地基土的性质，选择合适的固化剂和添加剂，为设计提供不同比例的强度参数。90天龄期试件的无侧限抗压强度应作为加筋土的强度特征值。水泥或其他有效的养护材料可用作深层

7、搅拌法处理软土的固化剂。固化剂的掺量应为加筋土重量的7%。根据工程需要，可选择早强、缓凝、减水、节约水泥等性能的材料，但应避免环境污染。2020/8/7，地基处理技术，9，第六章深层搅拌法，(2)复合地基的设计计算搅拌桩复合地基的承载力特征值应通过复合地基的现场荷载试验来确定，或按以下公式计算：fsp，k=mRkd/Ap (1-m)fs，k (6-1) M面积置换率；Ap桩的截面积；fs、k、k桩间天然地基承载力特征值；当桩端土为软土时，桩间土承载力折减系数为0.51.0；当桩端土为硬土时，折减系数为0.10.4；当不考虑桩间土的影响时，折减系数为0。Rkd单桩竖向承载力特征值由现场单桩荷载试

8、验确定。2020/8/7，地基处理技术，第10章，深层搅拌法，单桩竖向承载力特征值也可按以下两个公式计算，取较小者：RKD=FCU，Kap(6-2)RKD=QSULPPqp(6-3)，其中FCU和K与搅拌桩的加筋土比例相同。强度折减系数，0.350.50；qs桩周围土的平均摩擦力，淤泥为58千帕，淤泥为812千帕，1215千帕；对于粘性土壤。堆积周界。l桩长。qp桩端天然地基承载力特征值；桩端天然地基承载力折减系数可为0.40.6。2020/8/7，地基处理技术，11，第六章深层搅拌法，(3)深层搅拌桩平面布置根据上部结构的变形要求，可采用柱状、墙状、网格状、块状等处理形式。桩只能在地基内铺设

9、。柱处理可采用正方形或等边三角形桩排列，桩数可按下式计算：n=MA/AP中的n桩数(6-4)；基础底部区域。(4)下卧层强度及其他验算当搅拌桩处理范围以下有软弱下卧层时，下卧层强度验算可按国家标准建筑基础设计规范GBJ7-89的有关规定进行。地下围护结构采用深层搅拌墙处理时，可设计为重力式挡墙。为了加强其完整性，相邻桩的重叠宽度应大于100毫米。2020年8月7日，地基处理技术，第12章，深层搅拌法，第四章。设备和工具设备和测试也可以根据陆地操作或水上操作、喷雾类型或粉末类型以及搅拌轴的数量进行分类。目前，国内陆上作业常用的深层搅拌机技术参数见表6-1。喷射深层搅拌机以DSJ一号单轴深层搅拌机

10、为例。搅拌机主要由传动装置、旋转接头、搅拌轴、搅拌钻头、绞车等部件组成。以ph5型深层搅拌机为例，该搅拌机主要由行走底盘、井架、传动装置、变速箱、液压系统和搅拌头组成。2020/8/7，地基处理技术，13，第6章深层搅拌法，表6-1中国常用深层搅拌机主要技术参数，2020/8/7，地基处理技术，14，第6章深层搅拌法，(2)粉体输送器这是一种定期定量输送粉体物料的设备，其结构和工作原理为type 2型节流阀；3-流量计；4-气水分离器；5-安全阀；6-管道压力表；7-灰罐压力表；8-灰罐；9-变送器滚筒，最大粉末进料能力为100千克/分钟；最大存储容量为2000千克；送粉管直径为50毫米；最大

11、送粉压力为0.50兆帕；2020年8月7日，地基处理技术，第15章，第6章深层搅拌法，(3)搅拌钻头为了完成搅拌任务，对搅拌钻头提出如下要求：1 .钻头在旋转进给时可以疏松土壤，在旋转提升时可以压实土壤；2.增加搅拌次数，确保石灰土搅拌均匀；3.钻头旋转和提升时阻力较小。目前，钻头有螺旋型、耙型和综合型三种，可根据施工的实际需要进行选择。2020/8/7，地基处理技术，16，第6章，深层搅拌法，5。施工工艺(1)深层搅拌法施工工艺如图6-3所示。(a)、(b)、(c)、(d)、(e)，图6-3深层搅拌法施工工艺流程()-定位；()-喷洒(粉末)以搅拌和下沉；()-煽动；反复喷洒(粉末)、搅拌和

12、下沉；()-反复搅拌上升(完成)，2020年8月7日，地基处理技术，第17章，深层搅拌法、(2)搅拌法可选择以下三种搅拌方法：1。钻头预搅拌下沉至设计深度后，进行喷射搅拌，提升至设计桩顶标高，然后停止喷射。2.二喷二搅法是指在钻头预搅拌下沉至设计深度后，将第一次喷浆搅拌提升至设计桩顶标高，停止喷浆，然后重复搅拌下沉，将第二次喷浆搅拌提升成桩。3.二喷三搅法在二喷二搅法的基础上，增加了第三次重复搅拌沉桩和搅拌提升。2020/8/7，地基处理技术，第18章，深层搅拌法，(3)控制水泥浆注入量为了保证工程质量，单桩水泥用量应根据设计指标和工程地质勘察报告中的软土重力按公式(3-10)计算，施工中应严

13、格执行公式(6-5)中的：单桩水泥设计桩长；桩的横截面积，2；如果软土严重，检查工程地质勘察报告；设计水泥配合比一般为加筋土重量的715%。根据单桩水泥用量和设计水灰比，用公式(3-11)=/(6-6)计算单桩水泥注入量，单桩水泥浆注入量为：单桩水泥消耗量，kg；重水泥；用水量，kg=(设计水灰比，一般为0 . 50 . 6)；水的密度。2020/8/7，地基处理技术，19，第6章深层搅拌法、(4)泥浆(粉末)材料1的制备。泥浆材料(1)深层搅拌法加固软粘土，宜采用525#或以上的普通硅质水泥作为固化剂，根据加固强度，水泥含量一般为加固土重量的7%。公式为：配合比(%)=水泥重量/加筋软土重量

14、100%。(2)为了提高水泥土的性能和桩(墙)的强度，可以选择木质素磺酸钙、石膏、氯化钠、氯化钙和硫酸钠等添加剂，也可以加入不同比例的粉煤灰。(3)深层搅拌采用水泥作为固化剂，其配合比为：水泥砂=1:1133602。为了提高水泥砂浆的和易性，便于泵送，建议加入减水剂(木质素磺酸钙)，其用量为水泥用量的0.2%-0.25%，硫酸钠，其用量为水泥用量的1%，以及石膏。2020年8月7日，地基处理技术，第20章，深层搅拌法，2。粉体材料(1)目前，粉体混合法使用的主要固化剂有石灰粉、水泥、石膏和矿渣等。和粉煤灰也可以用作掺合料。(2)粉状生石灰桩的技术要求：石灰应磨细，石灰的最大粒径应小于2mm，以

15、防止石灰在搅拌过程中堆积。石灰应该是纯净和无杂质的。石灰中氧化钙和氧化镁的含量应至少为8.5%，氧化钙的含量应不低于80%。石灰的储存期不应超过三个月。石灰的液体指标不低于70%。(3)石灰桩法(包括块灰浇注法和粉煤灰搅拌法)常用的外加剂是粉煤灰，但也可加入火山灰、钢渣或粘土，防止石灰桩软化。(4)石灰和外加剂的比例通常为150%。增加外加剂的比例可以大大提高桩身强度。粉料为3%的生石灰粉。(5)掺入粉煤灰必然会降低桩身的吸水率，如果不追求石灰的膨胀效果，粉煤灰的含量会增加，最高可达80%-90%。(6)添加30%磨细石灰粉可以提高流塑轻壤土地基的加固效果。2020/8/7，地基处理技术，21

16、，第六章深层搅拌法，(5)喷射混凝土搅拌法施工要点1。深层搅拌法施工场地应提前平整，清除障碍物。2.施工前应对深层搅拌机砂浆泵的输浆能力、砂浆通过输浆管到达搅拌机喷嘴的时间、提升设备的提升速度等施工参数进行标定，并根据设计要求进行成桩试验，确定搅拌桩的配比和施工工艺。3.施工中使用的固化剂和添加剂在使用前必须通过加筋土的实验室测试。配好的水泥浆不得离析，泵送必须连续进行，搅拌浆槽数量、固化剂和添加剂的用量以及泵送水泥浆的时间应由专人记录。4.确保提升设备的平整度和导向架的垂直度。搅拌桩的垂直度偏差不得超过1.5%，桩位偏差不得超过50毫米。5.当搅拌器预搅拌并下沉时，不应冲洗。当硬土层下沉太慢时，只能适当冲洗，但应考虑冲洗桩对桩强度的影响。6.搅拌机提升喷射混凝土的速度和频率必须满足施工工艺的要求，并有专人记录每米搅拌机下沉或提升的时间。深度记录的误差不得大于50毫米，时间记录的误差不得大于5秒。发现的问题及处理方法应予以说明。2020/8/7，地基处理技术