9水泥土搅拌法.ppt
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1、第九章第九章第九章第九章 水泥土搅拌法水泥土搅拌法水泥土搅拌法水泥土搅拌法地基处理地基处理第九章第九章 水泥土搅拌法水泥土搅拌法 主要内容主要内容 9.3 设计计算设计计算 9.2 水泥加固土的工程特性水泥加固土的工程特性 9.1 概述概述 9.4 施工施工 9.5 质量检验质量检验地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n水泥土搅拌法是利用水泥(或石灰)等材料作为水泥土搅拌法是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处就地固化剂,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,由固将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,
2、由固化剂和软土间产生的一系列物理化学反应,使软化剂和软土间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,从而提高地基土强度和增大变形模量泥加固土,从而提高地基土强度和增大变形模量的地基处理方法。根据施工方法的不同,水泥土的地基处理方法。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,后者是用水泥粉或者是用水泥浆和地基土搅拌,后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。石灰粉和地基土搅拌。9.19.1 概概 述述 地基处理地基处理第八章第八
3、章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n 水泥浆搅拌法是美国在第二次世界大战后研制水泥浆搅拌法是美国在第二次世界大战后研制成功的,称之为就地搅拌法成功的,称之为就地搅拌法(MixedinnPlace Pile,简称,简称MIP法法)。这种方法是从不断回。这种方法是从不断回旋的中空轴端部向周围已被搅松的土中喷出水泥旋的中空轴端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆,经叶片搅拌而形成水泥土桩,桩径为浆,经叶片搅拌而形成水泥土桩,桩径为030.4 m,长度为,长度为1012 m。1953年,日本清水建年,日本清水建设株式会社从美国引进此法;设株式会社从美国引进此法;1974年,日本港湾年,日本港湾技术研
4、究所等单位又合作开发研制成功水泥搅拌技术研究所等单位又合作开发研制成功水泥搅拌固化法,用于加固钢铁厂矿石堆场地基,加固深固化法,用于加固钢铁厂矿石堆场地基,加固深度达度达32 m 地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n粉体喷射搅拌法(粉体喷射搅拌法(Dry Jet Mixing Method,简称,简称DJM法)是由瑞典人法)是由瑞典人Kjeld Paus于于1967年提出的,年提出的,该设想使用石灰搅拌桩加固该设想使用石灰搅拌桩加固15 m深度范围内软土深度范围内软土地基,同一时期,日本于地基,同一时期,日本于1967年由运输部港湾技年由运输部港湾技术研究所开始
5、研制石灰搅拌施工机械,术研究所开始研制石灰搅拌施工机械,1974年开年开始在软土地基加固工程中应用,并研制出两类石始在软土地基加固工程中应用,并研制出两类石灰搅拌机械,形成两种施工方法:一类为使用颗灰搅拌机械,形成两种施工方法:一类为使用颗粒状生石灰的深层石灰搅拌法(粒状生石灰的深层石灰搅拌法(DLM法)另一类法)另一类为使用生石灰粉末的粉体喷射搅拌法为使用生石灰粉末的粉体喷射搅拌法(DJM法)法)地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n 铁道部第四勘测设计院于铁道部第四勘测设计院于1983年初开始进行粉年初开始进行粉体喷射搅拌法加固软土的试验研究,并于体喷射搅拌法
6、加固软土的试验研究,并于1984年年在广东省云浮硫铁矿铁路专用线单孔在广东省云浮硫铁矿铁路专用线单孔4.5 m盖板盖板箱涵软土地基加固工程中使用,后来相继在武汉箱涵软土地基加固工程中使用,后来相继在武汉和连云港用于下水道沟槽挡土墙和铁路涵洞软基和连云港用于下水道沟槽挡土墙和铁路涵洞软基加固,均获得良好效果。它为软土地基加固技术加固,均获得良好效果。它为软土地基加固技术开拓了一种新的方法,可在铁路、公路、市政工开拓了一种新的方法,可在铁路、公路、市政工程、港口码头、工业与民用建筑等软土地基加固程、港口码头、工业与民用建筑等软土地基加固方面推广使用。方面推广使用。n水泥土搅拌法加固软土技术,具有以
7、下独特的优水泥土搅拌法加固软土技术,具有以下独特的优点:点:n 水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合,因而最大限度地利用了原土;地搅拌混合,因而最大限度地利用了原土;n 搅拌时无振动、无噪音和无污染,可在市区搅拌时无振动、无噪音和无污染,可在市区内和密集建筑群中进行施工;内和密集建筑群中进行施工;n搅拌时不会使地基僻向挤出,所以对周围原有搅拌时不会使地基僻向挤出,所以对周围原有建筑物及地下沟管影响很小;建筑物及地下沟管影响很小;n 水泥土搅拌法形成的水泥土加固体,可作为水泥土搅拌法形成的水泥土加固体,可作为竖向承载的复合地基、防渗帷幕、大体积水
8、泥稳竖向承载的复合地基、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等,其设计灵活,可按不同地基土的性质及定土等,其设计灵活,可按不同地基土的性质及工程设计要求,合理选择固化剂及其配方;工程设计要求,合理选择固化剂及其配方;地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n 土体加固后重度基本不变,对软弱下卧层不土体加固后重度基本不变,对软弱下卧层不致产生附加沉降;致产生附加沉降;n 根据上部结构的需要,可灵活地采用柱状、根据上部结构的需要,可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式;壁状、格栅状和块状等加固形式;n 与钢筋混凝土桩基相比,可节约大量的钢材,与钢筋混凝土桩基相比,可节约大量
9、的钢材,并降低造价。并降低造价。n适应范围:适应范围:正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土及无流动地下水的饱和松散砂土素填土、粘性土及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。等地基。地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n当地基土的天然含水量小于当地基土的天然含水量小于30(黄土含水量小黄土含水量小于于25)、大于、大于70或地下水的或地下水的pH值小于值小于4时不时不宜采用干法。冬季施工时,应注意负温对处理效宜采用干法。冬季施工时,应注意负温对处理效果的影响。果的影响。n当水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土
10、、塑当水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数性指数IP大于大于25的粘土或地下水具有腐蚀性以及的粘土或地下水具有腐蚀性以及无工程经验的地区时,必须通过现场试验确定其无工程经验的地区时,必须通过现场试验确定其适用性。适用性。地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n一、水泥土的物理性质一、水泥土的物理性质n1、含水量、含水量 水泥在硬凝过程中,由于水泥水化等反应,使部水泥在硬凝过程中,由于水泥水化等反应,使部分自由水以结晶水的形式固定下来。故水泥土的分自由水以结晶水的形式固定下来。故水泥土的含水量略低于原土样的含水量,水泥土的含水量含水量略低于原土样的含水量,水
11、泥土的含水量比原土样的含水量减少比原土样的含水量减少0.5%7.0%,且随着水泥掺且随着水泥掺入比的增加而减小。入比的增加而减小。9.2 9.2 水泥加固土的工程特性水泥加固土的工程特性 地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n2、重度、重度n由于拌入软土中的水泥浆的重度与软土的重度相由于拌入软土中的水泥浆的重度与软土的重度相近,所以水泥土的重度与天然软土的重度相近。近,所以水泥土的重度与天然软土的重度相近。因此采用深层搅拌法加固厚层软土地基时,其加因此采用深层搅拌法加固厚层软土地基时,其加固部分对下部未加固部分不致产生过大的附加荷固部分对下部未加固部分不致产生过大
12、的附加荷重,也不会发生较大的附加沉降。重,也不会发生较大的附加沉降。n3、相对密度:、相对密度:n由于水泥的比重为由于水泥的比重为3.1,比一般软土的,比一般软土的2.652.75大,故水泥土的比重也比天然土稍大。一般水泥大,故水泥土的比重也比天然土稍大。一般水泥土的相对密度比软土约增加土的相对密度比软土约增加0.72.5。地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n4、渗透系数、渗透系数 水泥土的渗透系数随水泥掺入比的增大和养护水泥土的渗透系数随水泥掺入比的增大和养护龄期的增长而减小。这对深基坑施工是有利的,龄期的增长而减小。这对深基坑施工是有利的,可利用它作为防渗帷
13、幕。可利用它作为防渗帷幕。n二、水泥土的力学性质二、水泥土的力学性质n、无侧限抗压强度及其影响因素。、无侧限抗压强度及其影响因素。水泥土的无侧限抗压强度一般为水泥土的无侧限抗压强度一般为3004 000 kPa,即比天然软土大几十倍至数百倍即比天然软土大几十倍至数百倍。影响水泥土抗压强度的因素很多影响水泥土抗压强度的因素很多,主要有:,主要有:水泥掺入比、水泥强度等级、龄期、含水量、水泥掺入比、水泥强度等级、龄期、含水量、地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法有机质含量、外掺剂、养护条件及土性等。有机质含量、外掺剂、养护条件及土性等。n)水泥掺入比)水泥掺入比w对强
14、度的影响度的影响n水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大当当w 5时由于水泥与土的反应过弱,水泥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,故在深层土固化程度低,强度离散性也较大,故在深层搅拌法的实际施工中,选用的水泥掺入比以大搅拌法的实际施工中,选用的水泥掺入比以大于于5为宜。为宜。n)龄期对强度的影响。)龄期对强度的影响。水泥土强度随着龄期的增长而增大,一般在龄水泥土强度随着龄期的增长而增大,一般在龄期超过期超过28天后仍有明显增加天后仍有明显增加。)水泥强度等级对强度的影响)水泥强度等级对强度的影响水泥土的强度随水泥强度等级的提高而
15、增加水泥土的强度随水泥强度等级的提高而增加水泥强度等级提高水泥强度等级提高10个等个等级,水泥土的强度增大级,水泥土的强度增大约约50%90%,而水泥掺入比可减少。而水泥掺入比可减少。)土样含水量对强度的影响土样含水量对强度的影响 水泥土的无侧限抗压强度水泥土的无侧限抗压强度fcu 随着土样含水量随着土样含水量的降低而增大的降低而增大。当土的含水量在。当土的含水量在5085范围范围内变化时,含水量每降低内变化时,含水量每降低10,水泥土强度可提水泥土强度可提高高30。地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n)土样中有机质含量对强度的影响)土样中有机质含量对强度的影响
16、有机质含量少的水泥土强度比有机质含量高有机质含量少的水泥土强度比有机质含量高的水泥土强度高得多。由于有机质使土壤具有较的水泥土强度高得多。由于有机质使土壤具有较大的水容量和塑性,较大的膨胀性和低渗透性,大的水容量和塑性,较大的膨胀性和低渗透性,并使土壤具有酸性,这些因素都阻碍水泥水化反并使土壤具有酸性,这些因素都阻碍水泥水化反应的进行。因此有机质含量高的软土,单纯用水应的进行。因此有机质含量高的软土,单纯用水泥加固的效果较差。泥加固的效果较差。)外掺剂对强度的影响)外掺剂对强度的影响不同的外掺剂对水泥土强度有着不同的影不同的外掺剂对水泥土强度有着不同的影响,响,如掺入石膏、氯化钙、三乙醇胺等可
17、提高如掺入石膏、氯化钙、三乙醇胺等可提高地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n水泥土的早期强度,但强度增加的百分数随龄期水泥土的早期强度,但强度增加的百分数随龄期的增长而减小。的增长而减小。一般早强剂可选用三乙醇胺、氯化钙、碳酸一般早强剂可选用三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠或水玻璃等材料,其掺入量宜分别取水泥重量钠或水玻璃等材料,其掺入量宜分别取水泥重量的的0.05%、2%、0.5%和和2%;减水剂可选用木质;减水剂可选用木质素磺酸钙,素磺酸钙,其掺入量宜取水泥重量的其掺入量宜取水泥重量的0.2%;石膏;石膏兼有缓凝和早强的双重作用,其兼有缓凝和早强的双重作用,其掺入量
18、宜取水泥掺入量宜取水泥重量的重量的2%。)养护方法)养护方法养护方法对水泥土的强度影响主要表现在养护养护方法对水泥土的强度影响主要表现在养护环境的湿度和温度。环境的湿度和温度。n、抗拉强度、抗拉强度水泥土的抗拉强度随抗压强度的增长而提高水泥土的抗拉强度随抗压强度的增长而提高、抗剪强度、抗剪强度 水泥土的抗剪强度随抗压强度的增加而提高水泥土的抗剪强度随抗压强度的增加而提高、变形模量、变形模量 是水泥土的应力与应变的比值,其与无侧限抗是水泥土的应力与应变的比值,其与无侧限抗压强度大致呈正比。压强度大致呈正比。、压缩系数和压缩模量、压缩系数和压缩模量 水泥土试件的压缩系数约为(水泥土试件的压缩系数约
19、为(2.03.5)10-5(KPa)-1,其相应的压缩模量,其相应的压缩模量 Es=(60100)MPa。地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法 9.3 9.3 设计计算设计计算 n一、固化剂一、固化剂 n宜选用强度等级为宜选用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐级及以上的普通硅酸盐水泥。水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质水泥。水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质量的量的712外,其余宜为外,其余宜为1220%。湿法。湿法的水泥浆水灰比可选用的水泥浆水灰比可选用0.450.55。外掺剂可根据。外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水工程需要和土质条
20、件选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料,但应避免污染环境以及节省水泥等作用的材料,但应避免污染环境 地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n二、桩长二、桩长n 水泥土搅拌桩的设计,主要是确定搅拌桩的置水泥土搅拌桩的设计,主要是确定搅拌桩的置换率和长度。竖向承载搅拌桩的长度应根据上部换率和长度。竖向承载搅拌桩的长度应根据上部结构对承载力和变形的要求确定,并宜穿透软弱结构对承载力和变形的要求确定,并宜穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层。为提高抗滑稳土层到达承载力相对较高的土层。为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩,其桩长应超过危险滑弧以定性而设置的搅拌桩,其桩长
21、应超过危险滑弧以下下2 m。n 湿法的加固深度不宜大于湿法的加固深度不宜大于20 m,干法的加固深,干法的加固深度不宜大于度不宜大于15 m。地基处理地基处理第八章第八章第八章第八章 灌浆法灌浆法灌浆法灌浆法n三、桩径三、桩径n 水泥土搅拌桩常用桩径为水泥土搅拌桩常用桩径为500 mm。n四、加固形式四、加固形式搅拌桩可布置成柱状、壁状和块状三种形式。搅拌桩可布置成柱状、壁状和块状三种形式。.柱状:每隔一定的距离打设一根搅拌桩,即柱状:每隔一定的距离打设一根搅拌桩,即成为柱状加固形式。适合于单层工业厂房独立柱成为柱状加固形式。适合于单层工业厂房独立柱基础和多层房屋条形基础下的地基加固。基础和多
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