软土地基处理深层水泥土搅拌桩施工工艺_ppt.ppt

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1、深层搅拌法深层搅拌法 深层搅拌法深层搅拌法n概概 述述n加固机理加固机理n桩身材料及物理力学性身材料及物理力学性质n复合地基复合地基设计计算算n施工要点施工要点第一节第一节 概述概述n 深深层搅拌法拌法n利用水泥、石灰等材料作利用水泥、石灰等材料作为固化固化剂的的主主剂，通，通过特制的深特制的深层搅拌机械拌机械边钻进边往往软土中土中喷射射浆液或液或雾状粉体，状粉体，在地基深部就地将在地基深部就地将软土和固化土和固化剂强制制拌和，使拌和，使软土硬土硬结形成加固体，从而形成加固体，从而提高地基的提高地基的强度和增大度和增大变形模量。加形模量。加固体和天然地基形成复合地基，共同固体和天然地基形成复合

2、地基，共同承担建筑物的荷承担建筑物的荷载。第一节第一节 概述概述n从施工工从施工工艺上可分上可分为湿法湿法和和干法干法两种两种 n湿法湿法常称常称为浆喷搅拌法拌法，将一定配比的水，将一定配比的水泥泥浆注人土中注人土中搅拌成拌成桩，国内于，国内于19771977年由年由冶金部建筑研究冶金部建筑研究总院和交通部水运院和交通部水运规划划设计院研制，院研制，19781978年生年生产出第一台深出第一台深层搅拌拌机，并于机，并于19801980年在上海宝山年在上海宝山钢铁总厂厂软基基加固中加固中获得成功。得成功。该工工艺利用水泥利用水泥浆作固作固化化剂，通，通过特制的深特制的深层搅拌机械，在加固拌机械，

3、在加固深度内就地将深度内就地将软土和水泥土和水泥浆充分拌和，使充分拌和，使软土硬土硬结成具有整体性、水成具有整体性、水稳定性和足定性和足够强度的水泥土的一种地基度的水泥土的一种地基处理方法。理方法。第一节第一节 概述概述n干法干法常称常称为粉粉喷搅拌法拌法 n该工工艺利用利用压缩空气通空气通过固化材料供固化材料供给机的特殊机的特殊装置，携装置，携带着粉体固化材料，着粉体固化材料，经过高高压软管和管和搅拌拌轴输送到送到搅拌叶片的拌叶片的喷嘴嘴喷出，借助出，借助搅拌叶片拌叶片旋旋转，在叶片的背面，在叶片的背面产生空隙，安装在叶片背面生空隙，安装在叶片背面的的喷嘴将嘴将压缩空气空气连同粉体固化材料一

4、起同粉体固化材料一起喷出，出，喷出的混合气体在空隙中出的混合气体在空隙中压力急力急剧降低，促使固降低，促使固化材料就地粘附在旋化材料就地粘附在旋转产生空隙的土中，旋生空隙的土中，旋转到到半周，另一半周，另一搅拌叶片把土与粉体固化材料拌叶片把土与粉体固化材料搅拌混拌混合在一起，同合在一起，同时，这只叶片背后的只叶片背后的喷嘴将混合气嘴将混合气体体喷出，出，这样周而复始地周而复始地搅拌、拌、喷射、提升，与射、提升，与固化材料分离后的空气固化材料分离后的空气传递到到搅拌拌轴的周的周围，上，上升到地面升到地面释放。放。第一节第一节 概述概述n干法和湿法相比干法和湿法相比较，具有如下特点：，具有如下特点

5、：n1 1、干法可以吸收、干法可以吸收软土地基中的水分，土地基中的水分，对加固含加固含水量高的水量高的软土、极土、极软土以及泥炭化土地基效果土以及泥炭化土地基效果更更为显著。著。n2 2、干法固化、干法固化剂均匀地分布在土中，不会均匀地分布在土中，不会产生不生不均匀散乱均匀散乱现象，有利于提高地基土的加固象，有利于提高地基土的加固强度。度。n 3 3、与、与浆喷深深层搅拌或高拌或高压旋旋喷相比，相比，输入地入地基土中的固化材料要少得多，无基土中的固化材料要少得多，无浆液排出，地液排出，地面无拱起面无拱起现象。同象。同时固化材料如水泥、生石灰、固化材料如水泥、生石灰、消石灰等，材料来源广泛，并可

6、使用两种以上消石灰等，材料来源广泛，并可使用两种以上的混合材料。因此，的混合材料。因此，对地基土加固适地基土加固适应性性强，其适其适应的工程的工程对象象较广。广。第一节第一节 概述概述n干法和湿法相比干法和湿法相比较的特点：的特点：n4 4、固固化化材材料料从从施施工工现场的的供供给机机的的贮仓一一直直到到喷入入地地基基土土中中，成成为连贯的的密密闭系系统，中中途途不不会会发生生粉粉尘外外溢溢、污染染环境的境的现象。象。n5 5、湿法水泥配比、湿法水泥配比较直直观，材料的量化，材料的量化较容易，有利于容易，有利于质量控制。量控制。适宜形式适宜形式n 作作为建筑物或构筑物的地基；建筑物或构筑物的

7、地基；n进行大面行大面积地基加固，防止地基加固，防止码头岸岸壁滑壁滑动，深基坑开挖支，深基坑开挖支护；n加固道路、加固道路、桥涵；涵；n作作为地下防渗地下防渗墙，阻止地下水渗透。，阻止地下水渗透。适用条件适用条件n 目前国内水泥土深目前国内水泥土深层搅拌法主要用拌法主要用于加固淤泥、淤泥于加固淤泥、淤泥质土、地基承土、地基承载力不大于力不大于120kPa120kPa的粘性土和粉土等的粘性土和粉土等地基。地基。用于用于处理泥炭土和地下水具有理泥炭土和地下水具有侵侵蚀性性时，应通通过试验确定。确定。主要特点主要特点n 基本不存在基本不存在挤土效土效应，对周周围地基地基扰动小；小；n 可根据不同土可

8、根据不同土质和工程和工程设计要求，合要求，合理理选择固化固化剂及配方，及配方，应用用较为灵活；灵活；n 施工无振施工无振动，无噪音，无噪音，污染小，可在染小，可在市区和建筑物密集地市区和建筑物密集地带施工；施工；n 土体加固后，重度基本不土体加固后，重度基本不变，软弱下弱下卧卧层不致不致产生生较大附加沉降大附加沉降 ；n 结构型式灵活多构型式灵活多样，可根据工程需要，可根据工程需要，选用用块状，柱状、壁状、格状，柱状、壁状、格栅状。状。水水泥泥土土 的的 形形成成水泥土搅拌桩的应用水泥土搅拌桩的应用a)柱状布置；b)壁状布置；c)格栅状布置；d)块状布置 地基加固地基加固支护结构支护结构水泥土

9、墙水泥土墙支护结构支护结构水泥土墙水泥土墙支护结构支护结构水泥土墙水泥土墙支护结构支护结构水泥土墙水泥土墙 水泥土搅拌桩的应用水泥土搅拌桩的应用地基加固地基加固第二节第二节 加固机理加固机理n加固原理加固原理n其基本原理是基于水泥加固土的物理化学反其基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程，通程，通过专用机械用机械设备将固化将固化剂灌入需灌入需处理理的的软土地土地层内，在灌注内，在灌注过程中上下程中上下搅拌均匀，拌均匀，使水泥与土使水泥与土发生水解和水化反生水解和水化反应，生成水泥水，生成水泥水化物并形成凝胶体，将土化物并形成凝胶体，将土颗粒或小土粒或小土团凝凝结在在一起形成一种一起形成一种

10、稳定的定的结构整体，即构整体，即水泥骨架作水泥骨架作用用，同，同时，水泥在水化，水泥在水化过程中生成的程中生成的钙离子与离子与土土颗粒表面的粒表面的钠离子离子进行行离子交离子交换作用作用，生成，生成稳定的定的钙离子，从而离子，从而进一步提高土体的一步提高土体的强度，度，达到提高其复合地基承达到提高其复合地基承载力的目的。力的目的。第二节第二节 加固机理加固机理n分分类n按固化按固化剂的不同分的不同分为水泥系与石灰系水泥系与石灰系n按灌注材料状按灌注材料状态分分为湿法与干法湿法与干法 n以以水水泥泥作作固固化化剂，配配石石膏膏、粉粉煤煤灰灰、木木质素素磺磺酸酸钙等等为外外掺剂的的深深层水水泥泥搅

11、拌拌桩是是深深层软土土地地基基工工程程中中常常用用的的桩基形式之一。基形式之一。第二节第二节 加固机理加固机理n水泥土的水泥土的强度机理主要有两个方面度机理主要有两个方面的作用：的作用：n水泥的骨架作用水泥的骨架作用：水泥与：水泥与饱和和软粘粘土土搅拌后，拌后，发生水泥的水解和水化生水泥的水解和水化反反应，生成水泥水化物，形成凝胶，生成水泥水化物，形成凝胶体体-氢氧化氧化钙，将土，将土颗粒或小土粒或小土团凝凝结在一起，形成一种在一起，形成一种稳定的定的结构构整体。整体。第二节第二节 加固机理加固机理n离子交离子交换作用作用：水泥在水化：水泥在水化过程中，生成的程中，生成的钙离子与土离子与土颗粒

12、粒表面的表面的钠离子离子(或或钾离子离子)进行行离子交离子交换，生成，生成稳定的定的钙离子，离子，从而提高土体的从而提高土体的强度。度。第二节第二节 加固机理加固机理n一、水泥一、水泥浆喷射深射深层搅拌加拌加固机理固机理 n水泥土加固水泥土加固软土的物理化学反土的物理化学反应n(一一)水泥的水解和水化反水泥的水解和水化反应n(二二)粘土粘土颗粒与水泥水化物的作用粒与水泥水化物的作用n(三三)碳酸化作用碳酸化作用第二节第二节 加固机理加固机理n(一一)水泥的水解水化反水泥的水解水化反应 ：减少：减少了了软土中的含水量，增加土粒土中的含水量，增加土粒间的的粘粘结，水泥与土拌合后，水泥中的，水泥与土

13、拌合后，水泥中的硅酸二硅酸二钙、硅酸三、硅酸三钙、铝酸三酸三钙以以及及铁铝四四钙等等矿物与土中水物与土中水发生水生水解反解反应，在水中形成各种硅、，在水中形成各种硅、铁、铝质的水溶胶，土中的的水溶胶，土中的CaSOCaSO4 4大量大量吸水，水解后形成吸水，水解后形成针状状结晶体。晶体。第二节第二节 加固机理加固机理n(一一)水泥的水解水化反水泥的水解水化反应 n硅酸三硅酸三钙：在水泥中含量最高：在水泥中含量最高(50(50)，是，是决定决定强度的主要因素。度的主要因素。硅酸二硅酸二钙：在水泥中含量：在水泥中含量较高高(25%)(25%)，它主要它主要产生后期生后期强度。度。铝酸三酸三钙：占水

14、泥：占水泥总量的量的1010左右，左右，水化速度最快，促水化速度最快，促进早凝。早凝。第二节第二节 加固机理加固机理n(一一)水泥的水解水化反水泥的水解水化反应 n铁铝酸四酸四钙：占水泥：占水泥总量的量的1010作用，能作用，能促促进早期早期强度。度。硫酸硫酸钙：含量：含量3 3左右，生成左右，生成“水泥杆菌水泥杆菌”状状的化合物，能将大量自由水一的化合物，能将大量自由水一结晶水形式固晶水形式固定下来，使土中自由水减少。定下来，使土中自由水减少。第二节第二节 加固机理加固机理n(二二)粘土粘土颗粒与水泥水化物的作用粒与水泥水化物的作用n1.1.离子交离子交换和和团粒化作用粒化作用 粘土粘土颗粒

15、粒带负电，吸附阳离子，形成胶，吸附阳离子，形成胶体分散体系。表面体分散体系。表面带有有钾离子或离子或钠离子，离子，可与水泥水化反可与水泥水化反应的的钙离子离子进行离子交行离子交换，产生凝聚，形成生凝聚，形成较大的大的团粒，提高土体粒，提高土体强度。度。第二节第二节 加固机理加固机理n(二二)粘土粘土颗粒与水泥水化物的作用粒与水泥水化物的作用n2.2.硬凝反硬凝反应 在碱性在碱性环境下，溶液中析出大量的境下，溶液中析出大量的钙离子，与二氧化硅或三氧化离子，与二氧化硅或三氧化铝产生化学生化学反反应，生成不溶于水的，生成不溶于水的铝酸酸钙等等结晶水晶水化物。在水中和空气中逐化物。在水中和空气中逐渐硬

16、化，提高硬化，提高水泥水泥强度，使水泥具有足度，使水泥具有足够的水的水稳定性定性。第二节第二节 加固机理加固机理n(三三)碳酸化作用碳酸化作用：水泥水化物中游水泥水化物中游离的离的氢氧化氧化钙吸收水中和空气中的吸收水中和空气中的二氧化二氧化钙，发生碳酸化作用，生成生碳酸化作用，生成不溶于水的碳酸不溶于水的碳酸钙。使地基土的分。使地基土的分散度降低，散度降低，强度和防渗性能增度和防渗性能增强。第二节第二节 加固机理加固机理n水泥与地基土拌合后水泥与地基土拌合后经上述上述的化学反的化学反应形成形成坚硬硬桩体，体，同同时桩间土也有少量的改善，土也有少量的改善，从而构成从而构成桩与土复合地基，与土复合

17、地基，提高地基承提高地基承载力，减少了地力，减少了地基的沉降。基的沉降。第二节第二节 加固机理加固机理n二、水泥粉二、水泥粉喷体体喷射深射深层搅拌加固机理拌加固机理 n采用水泥粉体、生石灰和消石灰等采用水泥粉体、生石灰和消石灰等粉体固化粉体固化剂，粉体固化，粉体固化剂与原状土与原状土搅拌混合后，使地基土和固化拌混合后，使地基土和固化剂发生一系列物理化学反生一系列物理化学反应，生成，生成稳定定的水泥土或石灰土。的水泥土或石灰土。水泥粉体加固水泥粉体加固原理同水泥原理同水泥浆体。体。第二节第二节 加固机理加固机理n三、石灰粉三、石灰粉喷体体喷射深射深层搅拌加固机理拌加固机理 n1.1.石灰的吸水作

18、用石灰的吸水作用n2.2.石灰的石灰的发热n3.3.石灰的吸水膨石灰的吸水膨胀n4.4.离子交离子交换作用与土粒的凝聚作用作用与土粒的凝聚作用n5.5.石灰的胶凝作用石灰的胶凝作用第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n一、一、桩身材料身材料 n固化固化剂、外加、外加剂、水、水组成的混合料成的混合料n 固化固化剂：水泥水泥类、石灰、石灰类及及沥青青类和化学材料和化学材料类n水泥：硅酸水泥：硅酸盐、普硅，、普硅，矿渣、火山灰和石膏。渣、火山灰和石膏。水泥种水泥种类需与被加固土需与被加固土质相适相适应。n石灰：生石灰、消石灰等石灰：生石灰、消石灰等n外加外加剂：粉煤灰、：粉煤灰、木木质素磺酸素磺酸

19、钙、石膏、三乙、石膏、三乙醇胺、醇胺、氯化化钠、氯化化钙和硫酸和硫酸钠等外等外掺剂。第三节第三节 桩身材料及桩身材料及物理力学性能物理力学性能n二、物理性二、物理性质水泥掺入比水泥掺入比为为水泥掺入量水泥掺入量为为 第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n二、物理性二、物理性质(1)(1)含水量含水量 水泥土的含水量低于原状土水泥土的含水量低于原状土样含水量含水量0.5%0.5%7.0%7.0%，并且随水泥，并且随水泥掺入比的增加而减小。入比的增加而减小。(2)(2)重度重度 水泥土的重度比天然水泥土的重度比天然软土的重度增加土的重度增加0.5%0.5%3.0%3.0%，不会，不会对下卧下卧层

20、产生生过大附加荷大附加荷载，不会，不会产生生较大附加沉降。大附加沉降。(3)(3)渗透系数渗透系数 水泥水泥掺入比越大，入比越大，龄期越期越长，渗透系数越小。，渗透系数越小。第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质(1)(1)无无侧限抗限抗压强度的影响因素度的影响因素(2)(2)抗拉抗拉强度度(3)(3)抗剪抗剪强度度(4)(4)变形模量、形模量、压缩系数和系数和压缩模量模量第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n1)1)无无侧限抗限抗压强度及其影响因素度及其影响因素 水泥土的无水泥土的无侧限抗限抗压强度一般度一般为

21、3003004000kPa4000kPa，即比天然，即比天然软土大几十倍至数百倍。土大几十倍至数百倍。其其变形特征随形特征随强度不同而介于脆性体与度不同而介于脆性体与弹塑塑体之体之间。n影响影响水泥土的水泥土的无无侧限抗限抗压强度的因素度的因素有：有：水水泥泥掺入比、水泥入比、水泥标号、号、龄期、含水量、有机期、含水量、有机质含量、外含量、外掺剂、养、养护条件及土性条件及土性等。等。第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n1)1)无无侧限抗限抗压强度及其影响因素度及其影响因素 水泥水泥掺入比入比对强度的影响度的影响 龄期期对强度的影响度的影响 水泥水泥标

22、号号对强度的影响度的影响 土土样含水量含水量对强度的影响度的影响 土土样中有机中有机质含量含量对强度影响度影响 外外掺剂对强度的影响度的影响 养养护方法方法第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n水泥水泥掺入比入比对强度的影响度的影响n水泥土的水泥土的强度随着水泥度随着水泥掺入比的增入比的增加而增大。加而增大。n当当5%5%时，水泥与土的反，水泥与土的反应过弱，水泥弱，水泥土固化程度低，土固化程度低，强度离散性也度离散性也较大，大，故在故在实际施工中，施工中，选用的水泥用的水泥掺入比入比必必须大于大于7%7%。第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、

23、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n龄期期对强度的影响度的影响水泥土的水泥土的强度随着度随着龄期的增期的增长而提高而提高，一般在一般在龄期超期超过28d28d后仍有明后仍有明显增增长。n水泥水泥标号号对强度的影响度的影响水泥土的水泥土的强度随水泥度随水泥标号的提高而增号的提高而增加加。水泥。水泥标号提高号提高100100号，水泥土的号，水泥土的强度度f fcucu约增大增大(50(5090)%90)%。如要求达到相同。如要求达到相同强度，水泥度，水泥标号提高号提高100100号，可降低水泥号，可降低水泥掺入比入比(2(23)%3)%。第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三

24、、水泥土的力学性质n土土样含水量含水量对强度的影响度的影响 水泥土的无水泥土的无侧限抗限抗压强度随着土度随着土样含水量的降低而增大。一般情况下，含水量的降低而增大。一般情况下，土土样含水量每降低含水量每降低1010，则强度可增度可增加加(10(1050)%50)%。（粉。（粉喷桩含水量含水量过低低强度下降）度下降）第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n土土样中有机中有机质含量含量对强度影响度影响n有机有机质含量少的水泥土含量少的水泥土强度比有机度比有机质含量高的水泥土含量高的水泥土强度大得多。有机度大得多。有机质使土体具有使土体具有较大的水溶性和塑性，

25、大的水溶性和塑性，较大大的膨的膨胀性和低渗透性，并使土具有酸性，性和低渗透性，并使土具有酸性，这些因素都阻碍水泥水化反些因素都阻碍水泥水化反应的的进行。行。因此，有机因此，有机质含量高的含量高的软土，土，单纯用水用水泥加固的效果泥加固的效果较差。差。第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n外外掺剂对强度的影响度的影响n不不同同的的外外掺剂对水水泥泥土土强度度有有着着不不同同的的影影响响。木木质素素磺磺酸酸钙对水水泥泥土土强度度的的增增长影影响响不不大大，主主要要起起减减水水作作用用。石石膏膏、三三乙乙醇醇胺胺对水水泥泥土土强度度有有增增强作作用用，而而其

26、其增增强效效果果对不不同同土土样和和不不同同水水泥泥掺入入比比又又有有所所不不同同，所所以以选择合合适适的的外外掺剂可提高水泥土可提高水泥土强度和度和节约水泥用量水泥用量。第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n外外掺剂对强度的影响度的影响n一一般般早早强剂可可选用用三三乙乙醇醇胺胺、氯化化钙、碳碳酸酸钠或或水水玻玻璃璃等等材材料料，其其掺入入量量宜宜分分别取取水水泥泥重重量量的的0.05%0.05%、2%2%、0.5%0.5%和和2%2%；减减水水剂可可选用用木木质素素磺磺酸酸钙，其其掺入入量量宜宜取取水水泥泥重重量量的的0.2%0.2%；石石膏膏兼兼

27、有有缓凝凝和和早早强的的双双重重作作用用，其其掺入入量量宜宜取取水水泥泥重重量的量的2%2%。第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n掺加加粉粉煤煤灰灰的的水水泥泥土土，其其强度度一一般般都都比比不不掺粉粉煤煤灰灰的的有有所所增增长。不不同同水水泥泥掺入入比比的的水水泥泥土土，当当掺入入与与水水泥泥等等量量的的粉粉煤灰后，煤灰后，强度均比不度均比不掺粉煤灰的提高粉煤灰的提高10%10%。第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n养养护方法方法n养养护方方法法对水水泥泥土土的的强度度影影响响主主要要表表现在养在养护环境

28、的湿度和温度。境的湿度和温度。n国国内内外外试验资料料都都说明明，养养护方方法法对短短龄期期水水泥泥土土强度度的的影影响响很很大大，随随着着时间的的增增长，不不同同养养护方方法法下下的的水水泥泥土土无无侧限限抗抗压强度度趋于于一一致致，说明明养养护方方法法对水泥土后期水泥土后期强度的影响度的影响较小。小。第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n2)2)抗抗拉拉强度度水水泥泥土土的的抗抗拉拉强度度随随无无侧限抗限抗压强度的增度的增长而提高。而提高。n3)3)抗抗剪剪强度度水水泥泥土土的的抗抗剪剪强度度随随抗抗压强度的增加而提高。度的增加而提高。n4)4)变

29、形形模模量量当当垂垂直直应力力达达5050无无侧限限抗抗压强度度时，水水泥泥土土的的应力力与与应变的的比比值，称之，称之为水泥土的水泥土的变形模量形模量E E5050。E E5050 =126=126 f fcucu第三节第三节 物理力学性能物理力学性能n三、水泥土的力学性三、水泥土的力学性质n5)5)压缩系系数数和和压缩模模量量水水泥泥土土的的压缩系系数数约为(2.0(2.03.5)3.5)1010-5-5(kPa)(kPa)-1-1，其其 相相 应 的的 压 缩 模模 量量 E ES S(60(60100)MPa100)MPa。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n设计原理原理n桩土共同

30、承土共同承载n 承承载 桩的承的承载力力 +桩间土承土承载力（折减）力（折减）n 沉降沉降 桩范范围的的压缩 +桩端以下土的沉降端以下土的沉降第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n一、一、现场试验n二、二、水泥土水泥土搅拌拌桩设计n三、水泥土三、水泥土搅拌拌桩计算算第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n一、一、现场试验n(一一)设计前前应取得的取得的资料料n(二二)水泥土的室内配比水泥土的室内配比试验；n(三三)水泥土水泥土搅拌拌桩的野外的野外试验第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n一、一、现场试验n(一一)设计前前应取得的取得的资料料工程地工程地质资料；料；土土质资料；料；土土质分析

31、分析：有机：有机质含含量，可溶量，可溶盐含量，含量，总烧失量等；失量等；水水质资料。料。水水质分析分析：地下水的：地下水的酸碱度酸碱度PHPH值，硫酸，硫酸盐含量含量第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n一、一、现场试验n(二二)水泥土的室内配比水泥土的室内配比试验；1.1.试验目的目的 了解水泥了解水泥掺入量、水灰比、水泥的入量、水灰比、水泥的品种及外品种及外掺剂掺量量对水泥土水泥土强度的影响，度的影响，为设计计算及施工工算及施工工艺控制提供可靠的控制提供可靠的参数。参数。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n一、一、现场试验n(二二)水泥土的室内配比水泥土的室内配比试验；2.2.土土样

32、制制备 拟加固加固现场取：原状土取：原状土样与与风干土干土样。3.3.固化固化剂的的选择 确定水泥品种和水泥确定水泥品种和水泥掺入比。入比。4.4.外外掺剂选择5.5.试验设备与与规程程6.6.试件的制作和养件的制作和养护第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n一、一、现场试验n(三三)水泥土水泥土搅拌拌桩的野外的野外试验1.1.试验目的目的 根据室内配比根据室内配比结果求得的最佳配比果求得的最佳配比进行行现场试验；由由现场试验结果，推出室内石果，推出室内石块与与现场桩身身强度度之之间的关系；的关系；确定施工工确定施工工艺参数，确定水泥参数，确定水泥浆的水灰比；的水灰比；比比较不同不同桩长与不

33、同与不同桩身身强度度时的的单桩承承载力；力；确定水泥土确定水泥土搅拌拌桩复合地基承复合地基承载力。力。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n一、一、现场试验n(三三)水泥土水泥土搅拌拌桩的野外的野外试验2.2.试验方法方法 在在桩身上身上现场取取样，在，在龄期相同期相同时，比，比较试样之之间强度关系；度关系；进行行单桩和复合地基承和复合地基承载力力试验；埋埋设土土压力盒，了解复合地基反力分布及力盒，了解复合地基反力分布及桩土土应力比分配情况。力比分配情况。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n一、一、现场试验n(三三)水泥土水泥土搅拌拌桩的野外的野外试验3.3.试验结果果 正常情况下，正常

34、情况下，现场与室内水泥土与室内水泥土试块强度度关系：关系：单桩和复合地基承和复合地基承载力力设计值可根据可根据载荷荷试验取取P PS S曲曲线确定；确定；初步确定合理的施工工初步确定合理的施工工艺参数。参数。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n二、二、水泥土水泥土搅拌拌桩设计n(一一)布布桩形式形式n(二二)加固范加固范围第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n二、二、水泥土水泥土搅拌拌桩设计n(一一)布布桩形式形式n搅拌拌桩可布置成柱状、壁状、格可布置成柱状、壁状、格栅状和状和块状四种型式。状四种型式。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n布布桩形式形式第四节第四节 复合地基设计复合地

35、基设计n二、二、水泥土水泥土搅拌拌桩设计n(一一)布布桩形式形式n柱状柱状：每隔一定的距离打：每隔一定的距离打设一根一根搅拌拌桩，即成，即成为柱状加固型式。适合于柱状加固型式。适合于单层工工业厂房独立柱厂房独立柱基基础和多和多层房屋条形基房屋条形基础下的地基加固。下的地基加固。n壁状壁状：将相：将相邻搅拌拌桩部分重叠搭接成部分重叠搭接成为壁状加壁状加固型式。适用于深基坑开挖固型式。适用于深基坑开挖时的的边坡加固以及坡加固以及建筑物建筑物长高比高比较大、大、刚度度较小，小，对不均匀沉降不均匀沉降比比较敏感的多敏感的多层砖混混结构房屋条形基构房屋条形基础下的地下的地基加固。基加固。第四节第四节 复

36、合地基设计复合地基设计n二、二、水泥土水泥土搅拌拌桩设计n(一一)布布桩形式形式n块状状：对上部上部结构构单位面位面积荷荷载大，大，对不均匀下沉控制不均匀下沉控制严格的构筑物地基格的构筑物地基进行行加固加固时可采用可采用这种布种布桩型式。它是型式。它是纵横横两个方向的相两个方向的相邻桩搭接而形成的。搭接而形成的。n格格栅状状：将相：将相邻搅拌部分重叠搭接即成拌部分重叠搭接即成壁状或格壁状或格栅状。适用于状。适用于软土深基坑土深基坑边坡坡的的围护结构。构。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n二、二、水泥土水泥土搅拌拌桩设计n(二二)加固范加固范围 可可仅在在上上部部结构构基基础范范围内内布布

37、桩，基基础以外不以外不设置保置保护桩第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n三、水泥土三、水泥土搅拌拌桩计算算n1.1.单桩竖向承向承载力力计算算 n2.2.复合地基承复合地基承载力力计算算n3.3.下卧下卧层强度度验算算n4.4.复合地基的复合地基的变形形计算算 第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n1.1.单桩竖向承向承载力力计算算 由由桩身身强度定度定由地基承由地基承载力定力定f fcukcuk 与与搅拌拌桩桩身身加加固固土土配配比比相相同同的的室室内内加加固固土土试块(边长为70.7mm70.7mm或或50mm50mm的立方体的立方体)的的9090天天龄期期无无侧限抗限抗压强度平均度

38、平均值；强度折减系数，可取度折减系数，可取0.3-0.50.3-0.5；u up p 桩周周边长；L L 桩长；q qp p 桩端天然地基土的承端天然地基土的承载力力标准准值 q qs s 桩周土平均容周土平均容许摩阻力如表摩阻力如表6 63 31;1;桩端天然地基土的承端天然地基土的承载力折减系数，可取力折减系数，可取0.40.40.6 0.6 第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n搅拌拌桩桩周土的容周土的容许摩阻力摩阻力 土的名称土的名称土的状态土的状态q qsisi（kPakPa）淤泥、泥炭淤泥、泥炭 流塑流塑5 58 8 淤泥质土淤泥质土流塑软塑流塑软塑 8 81212黏性土黏性土软

39、塑软塑12121515黏性土黏性土可塑可塑15151818第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n1.1.单桩竖向承向承载力力计算算 n设计中中取取=0.35=0.350.500.50。施施工工质量量高高，地地质条条件件筒筒单，对地基沉降要求又不高地基沉降要求又不高时，取高，取高值，反之取低，反之取低值。n目前目前设计中常取中常取=0.5=0.5。n应使使桩体体强度与承度与承载力相力相协调n单桩承承载力力应通通过现场载荷荷试验加加以以验证，或或先先施施工工试桩，据以确定，据以确定单桩承承载力。力。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n2.2.复合地基承复合地基承载力力计算算nf fsp,ks

40、p,k复合地基的承复合地基的承载力力标准准值；nf fs s,k k 桩间土天然地基承土天然地基承载力力标准准值；nm m 面面积置置换率；率；n 桩间土土承承载力力折折减减系系数数，当当桩端端土土为软土土时，可可取取0.50.51.01.0，当当桩端端土土为硬硬土土时，可可取取0.10.10.40.4，当不考当不考虑桩间软土作用土作用时，可取零。，可取零。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n2.2.复合地基承复合地基承载力力计算算n根根据据设计要要求求的的单桩竖向向承承载力力特特征征值R Rk kd d和和复复合合地地基基承承载力力特特征征值f fsp,ksp,k计算算搅拌拌桩的置的置换

41、率率m m和和总桩数数n n：第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n3.3.下卧下卧层强度度验算算n同同垫层法法第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n3.3.下卧下卧层强度度验算算n同同垫层法法第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n4.4.复合地基的复合地基的变形形计算算n水泥土水泥土桩复合地基的复合地基的变形形s s包括：包括：复合土复合土层的的变形形S S1 1和和桩端以下土端以下土层变形形S S2 2两部分两部分组成。成。桩群体的群体的压缩变形形值S S1 1可根据上部可根据上部结构、构、桩长、桩身身强度等因素按度等因素按经验取取20-20-40mm40mm。桩端以下未加固土端以下

42、未加固土层的的压缩变形形值S S2 2可按分可按分层总和法和法计算。算。第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n4.4.复合地基的复合地基的变形形计算算n(1)(1)复合土复合土层的的变形形计算。算。n 群群桩体的体的压缩变形形S1S1可按下式可按下式计算：算：np po o 群群桩体体顶面面处的平均的平均压力；力；np pozoz 群群桩体底面体底面处的附加的附加压力；力；nL L 实际桩长；nE Epsps 复合土复合土层压缩模量；模量；第四节第四节 复合地基设计复合地基设计n4.4.复合地基的变形计算复合地基的变形计算n(2)(2)桩端以下土层的变形桩端以下土层的变形S S2 2计算计算

43、 n未加固土层的压缩变形未加固土层的压缩变形S S2 2可按现行国家标可按现行国家标准准建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-GB50007-20022002）的有关规定按分层总和法计算进行）的有关规定按分层总和法计算进行计算。计算。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n一、粉体一、粉体搅拌拌桩(DJM(DJM法法)n1 1、施工、施工设备 n2 2、施工工、施工工艺 n二、水泥二、水泥浆液液搅拌法拌法(CDM(CDM法法)n1 1、施工、施工设备 n2 2、施工工、施工工艺n三、施工要点三、施工要点第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n一、粉体一、粉体搅拌拌桩

44、(DJM(DJM法法)n 采用水泥粉料，由空气采用水泥粉料，由空气输送，通送，通过搅拌叶拌叶片旋片旋转产生的空隙部位生的空隙部位喷出，并随着出，并随着搅拌叶拌叶片的旋片的旋转均匀分布在整个空隙均匀分布在整个空隙轨道面内，道面内，进而和原位地基土而和原位地基土搅拌并混合在一起。拌并混合在一起。n1 1、施工、施工设备：粉粉喷桩施工施工设备国外以日国外以日本的本的DJMDJM施工施工设备为代表，主要有五种型号，代表，主要有五种型号，最大施工深度可达最大施工深度可达33m33m。国内的粉。国内的粉喷机以上海机以上海探探矿机械厂及机械厂及铁道部武道部武汉工程机械研究所生工程机械研究所生产的的GPPGP

45、P型和型和PHPH为代表。代表。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n1.1.施工施工设备：由由喷粉粉桩机、粉体机、粉体发送器、空送器、空气气压缩机、机、搅拌拌钻头(500-700)(500-700)等等组成。成。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n工作原理工作原理第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n技技术参数参数第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工2.2.施工工施工工艺工工艺参数确定参数确定 包括：提升速度、包括：提升速度、单位位时间喷粉量和粉量和喷粉粉压力。力。提升速度提升速度喷粉量粉量喷粉粉压力：一般控制在力：一般控制在0.250.250.4Mpa0.4Mpa

46、之之间，灰，灰罐内气罐内气压比管道内的气比管道内的气压高高0.020.020.05MPa0.05MPa。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n（2 2）施工工序施工工序n施工工序主要施工工序主要为 1 1）柱体）柱体对位位 2 2）下）下钻 3 3）钻进结束束 4 4）提）提升升喷粉粉 5 5）提升）提升结束束桩形成体等几个步形成体等几个步骤。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n二、水泥二、水泥浆液液搅拌法拌法(CDM(CDM法法)n1 1、施工、施工设备n包括：深包括：深层搅拌机和配套拌机和配套设备。n根据根据搅拌拌轴的数量分的数量分为：单轴和多和多轴深深层搅拌拌机。深机。深层

47、搅拌机的拌机的喷浆方式有叶片方式有叶片喷浆和中心和中心管管喷浆。n（1 1）深）深层搅拌机拌机nSJB-1 SJB-1 型深型深层搅拌机拌机（双（双搅拌拌轴中心管中心管输浆）nGZB-600 GZB-600 型深型深层搅拌机拌机（单搅拌拌铀叶片叶片喷浆）SJB-1 GZB-600 SJB-1 GZB-600 S SJ JB B-1 1 型型深深层层搅搅拌拌机机G GZ ZB B-6 60 00 0 型型深深层层搅搅拌拌机机第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n叶片叶片喷浆搅拌拌头第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工nSJB-1中心管中心管喷浆第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施

48、工nSJB-1中心管中心管喷浆第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n配套配套设备 包括起吊包括起吊设备、固化、固化剂制制备系系统和和电气控制装置。气控制装置。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n配套配套设备 包括起吊包括起吊设备、固化、固化剂制制备系系统和和电气控制装置。气控制装置。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n配套配套设备 包括起吊包括起吊设备、固化、固化剂制制备系系统和和电气控制装置。气控制装置。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n配套配套设备 包括起吊包括起吊设备、固化、固化剂制制备系系统和和电气控制装置。气控制装置。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅

49、拌法施工n配套配套设备 包括起吊包括起吊设备、固化、固化剂制制备系系统和和电气控制装置。气控制装置。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n配套配套设备 包括起吊包括起吊设备、固化、固化剂制制备系系统和和电气控制装置。气控制装置。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n配配套套设备 第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n2 2、施工工、施工工艺n深深层搅拌法的施工主要可分拌法的施工主要可分为定位、定位、预搅下沉、制下沉、制备水泥水泥浆、提升、提升喷浆搅拌、重复上下拌、重复上下搅拌、清洗等几个拌、清洗等几个步步骤。第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n三、施工要点三、施工要点

50、n水泥水泥掺量及外加量及外加剂 水泥掺量水泥掺量 水水泥泥掺入入比比（单位位体体积搅拌拌桩中中水水泥泥与与土土的的重量比）重量比）一般一般为12-16%12-16%水灰比水灰比-1-1：0.50.5 外加剂外加剂外 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第五节第五节 深层搅拌法施工深层搅拌法施工n三、施工要点三、施工要点n （1 1）复）复搅工工艺 确保确保搅拌均匀，必要拌均匀，必要时采用采用“二二喷三三搅”工工艺 （干法工（干法工艺为一次一次搅拌，因而不均匀）。