第十一章-軟弱土地基處理

第11章軟弱土地基處理§11.1地基處理概論軟弱土地基的特征含水量較高，孔隙比較大。壓縮性較高。抗剪強(qiáng)度很低。滲透性較差。具有顯著的結(jié)構(gòu)性。具有明顯的流變性地基處理的目的是利用換填、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固，用以改良地基土的工程特性。1)提高地基的抗剪強(qiáng)度；2)降低地基的壓縮性；3)改善地基的適水特性；4)改善地基的動(dòng)力特性；5)改善特殊土的不良地基特性。第11章軟弱土地基處理建筑物的地基所面臨的問(wèn)題

強(qiáng)度及穩(wěn)定性問(wèn)題壓縮及不均勻沉降問(wèn)題滲漏問(wèn)題液化問(wèn)題第11章軟弱土地基處理地基處理方法分類及應(yīng)用范圍地基處理的基本方法，無(wú)非是置換、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法，這些方法是千百年以前以至迄今仍然是有效的方法。值得注意的是，很多地基處理的方法具有多種處理的效果。如碎石樁具有置換、擠密、排水和加筋的多重作用；石灰樁又?jǐn)D密又吸水，吸水后又進(jìn)一步擠密等，因而一種處理方法可能具有多種處理效果。軟弱土地基處理方法分類碾壓及夯實(shí)換填墊層排水固結(jié)振密擠密置換及拌入土工聚合物其它第11章軟弱土地基處理常用地基處理方法及適用范圍

1、換土墊層法(1)墊層法(2)強(qiáng)夯擠淤法(3)爆破擠淤法第11章軟弱土地基處理青島港8號(hào)碼頭強(qiáng)夯擠淤工程第11章軟弱土地基處理北海堤爆破擠淤第12章地基處理2．振密、擠密法(1)表層壓實(shí)法(2)重捶夯實(shí)法(3)強(qiáng)夯法(4)振沖擠密法(5)土(或灰土、粉煤灰力，石灰)樁法(6)砂樁(7)爆破法第11章軟弱土地基處理(1)表層壓實(shí)法第11章軟弱土地基處理(2)重捶夯實(shí)法第11章軟弱土地基處理(3)強(qiáng)夯法第11章軟弱土地基處理(4)振沖擠密法1第11章軟弱土地基處理振沖擠密法2第11章軟弱土地基處理3．排水固結(jié)法排水固結(jié)法主要由排水和加壓兩個(gè)系統(tǒng)組成。(1)堆載預(yù)壓法(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等)(3)真空預(yù)壓法(4)降低地下水位法(5)電滲排水法第11章軟弱土地基處理排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)(2)堆載預(yù)壓法第12章地基處理(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等)第11章軟弱土地基處理真空膜(3)真空預(yù)壓法第11章軟弱土地基處理(4)降低地下水位法第11章軟弱土地基處理4．置換法(1)振沖置換法(或稱碎石樁法)(2)石灰樁法(3)強(qiáng)夯置換法(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)第11章軟弱土地基處理(1)振沖置換法(或稱碎石樁法)第11章軟弱土地基處理(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)第11章軟弱土地基處理5．加筋法(1)土工聚合物(2)加筋土(3)土層錨桿(4)土釘(5)樹(shù)根樁法第11章軟弱土地基處理6．膠結(jié)法(1)注漿法(2)高壓噴射注漿法(3)水泥土攪拌法第11章軟弱土地基處理(1)注漿法第11章軟弱土地基處理水泥土攪拌樁第11章軟弱土地基處理噴粉樁施工第11章軟弱土地基處理7．冷熱處理法(1)凍結(jié)法(2)燒結(jié)法第11章軟弱土地基處理潤(rùn)揚(yáng)大橋凍結(jié)法施工第11章軟弱土地基處理潤(rùn)揚(yáng)大橋凍結(jié)法施工第11章軟弱土地基處理三、地基處理的基本原則在選擇處理方法時(shí)需要綜合考慮各種影響因素，如建筑物的體型、剛度、結(jié)構(gòu)受力體系、建筑材料和使用要求，荷載大小、分布和種類，基礎(chǔ)類型、布置和埋深，基底壓力、天然地基承載力、穩(wěn)定安全系數(shù)、變形容許值，地基土的類別、加固深度、上部結(jié)構(gòu)要求、周圍環(huán)境條件、材料來(lái)源、施工工期、施工隊(duì)伍技術(shù)素質(zhì)與施工技術(shù)條件、設(shè)備狀況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。施工中需考慮對(duì)場(chǎng)地及鄰近建筑物可能產(chǎn)生的影響、占地大小、工期及用料等。第11章軟弱土地基處理§11.2地基處理方法換土墊層法b回填土土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理?yè)Q土墊層法:將基礎(chǔ)底面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層的部分或全部挖去，然后分層換填強(qiáng)度較大的砂（碎石、素土、灰土、高爐干渣、粉煤灰）或其它性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性等材料，并壓（夯、振）實(shí)至要求的密實(shí)度為止，這種地基處理的方法稱為換土墊層法.

土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理墊層的類型及適用范圍表墊層種類適用范圍砂墊層（碎石、砂礫）中、小型建筑工程的濱、塘、溝等局部處理；軟弱土和水下黃土處理（不適用于濕陷性黃土）?？捎袟l件用于膨脹土地基。素土墊層中小型工程，大面積回填，濕陷性黃土灰土墊層中小型工程，膨脹土，尤其濕陷性黃土粉煤灰墊層廠房、機(jī)場(chǎng)、港區(qū)路域和堆場(chǎng)等大、中小型大面積填筑干渣墊層中小型建筑工程。尤其適用于地坪、堆場(chǎng)等大面積地基處理和場(chǎng)地平整；鐵路、道路路基處理。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理1、提高持力層的承載力——通過(guò)擴(kuò)散作用使傳到墊層下的軟弱土層應(yīng)力減少；2、減小沉降量——換填材料代替上部軟弱土層，可減小這部分的沉降量、墊層擴(kuò)散作用，使得下臥土層的壓力減小，這相應(yīng)減小下臥土層的沉降量；

加固機(jī)理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理3、加速軟弱土層的排水固結(jié)——不透水基礎(chǔ)直接與軟弱土層相接觸時(shí)，在荷載作用下，軟弱地基中的水被迫繞基礎(chǔ)兩側(cè)排出，因而使基底下軟弱土不易固結(jié)，產(chǎn)生較大的孔隙水壓力，從而導(dǎo)致地基土強(qiáng)度降低，產(chǎn)生塑性破壞的危險(xiǎn)。

加固機(jī)理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理3、加速軟弱土層的排水固結(jié)——墊層可作為良好的排水面，使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結(jié)，從而提高其強(qiáng)度。

加固機(jī)理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理4、防治凍脹——墊層材料孔隙大，不易產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象，可防治凍脹。5、消除膨脹土的脹縮作用

加固機(jī)理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理三、墊層設(shè)計(jì)墊層設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、要求有足夠的厚度以置換可能被剪切破壞的軟弱土層，2、要求有足夠大寬度以防止砂墊層向兩側(cè)擠出。

土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理b回填土墊層厚度應(yīng)根據(jù)墊層底部下臥土層的承載力確定，并符合下式要求：

墊層厚度的確定

pZ+pCZfaz式中 ——墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計(jì)值（kPa）; ——墊層底面處土的自重壓力值（kPa）； ——經(jīng)深度修正后墊層底面處土層的地基承載力特征值（kPa）。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)·第11章軟弱土地基處理b回填土B=b+2ztgdz填zpCZpCDpZ+pCZfaz條基獨(dú)立基礎(chǔ)土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理

壓力擴(kuò)散角（°）

換填材料粘性土和粉土(8<<14)中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫卵石、碎石灰土0.2520628≥0.503023注：當(dāng)<0.25時(shí)，除灰土仍取θ＝28o外，其余材料均取θ＝0o；當(dāng)0.25<<0.5時(shí)，值可內(nèi)插求得。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理墊層寬度的確定

墊層的底面寬度應(yīng)以滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散和防止墊層向兩側(cè)擠出為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

b回填土墊層頂面每邊宜比基礎(chǔ)底面大0.3m

按當(dāng)?shù)亻_(kāi)挖基坑經(jīng)驗(yàn)的要求放坡

土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理墊層承載力的確定

墊層的承載力宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定沉降計(jì)算

對(duì)于重要的建筑或墊層下存在軟弱下臥層的建筑，還應(yīng)進(jìn)行地基變形計(jì)算。建筑物基礎(chǔ)沉降等于墊層自身的變形量與下臥土層的變形量之和。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理墊層施工1）粒徑小于0.002mm的膠體含量≥20%；2）液限ωL≥40%；塑性指數(shù)Ip≥17,在22～35之間。3）自由膨脹率≥40%。1）機(jī)械碾壓法：機(jī)械碾壓法是采用各種壓實(shí)機(jī)械來(lái)壓實(shí)地基土。此法常用于基坑底面積寬大開(kāi)挖土方量較大的工程；2）重錘夯實(shí)法：

重錘夯實(shí)法是用起重機(jī)將夯錘提升到某一高度，然后自由落錘，不斷重復(fù)夯擊以加固地基。重錘夯實(shí)法一般適用于地下水位距地表0.8m以上稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分層填土；3）平板振動(dòng)法：

平板振動(dòng)法是使用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)來(lái)處理無(wú)粘性土或粘粒含量少、透水性較好的松散雜填土地基的一種方法。先振基槽兩邊，后振中間，其振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)是以振動(dòng)機(jī)原地振實(shí)不再繼續(xù)下沉為合格。振實(shí)后地基承載力宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定。一般經(jīng)振實(shí)的雜填土地基承載力可達(dá)100～120kPa。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理墊層材料選擇

1)砂石應(yīng)選用級(jí)配良好的中粗砂，含泥量不超過(guò)3％，并應(yīng)除去樹(shù)皮、草皮等雜質(zhì)。若用細(xì)砂，應(yīng)摻入30％～50％的碎石，碎石最大粒徑不宜大于50mm。2)粘土(均質(zhì)土)土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過(guò)5%，亦不得含有凍土或膨脹土。當(dāng)含有碎石時(shí)，其粒徑不宜大于50mm。3)灰土體積比宜為2：8或3：7。土料宜用粘性土及塑性指數(shù)大于4的粉土，不得含有松軟雜質(zhì)，并應(yīng)過(guò)篩，其顆粒不得大于15mm。石灰宜用新鮮的消石灰，其顆粒不得大于5mm。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理墊層材料選擇

4)素土素土土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過(guò)5％，亦不得含有凍土或膨脹土，不得夾有磚、瓦和石塊等滲水材料，碎石粒徑不得大于50mm。5)粉煤灰可分為濕排灰和調(diào)濕灰?？捎糜诘缆?、堆場(chǎng)和中、小型建筑、構(gòu)筑物換填墊層。粉煤灰墊層上宜覆土30～0cm。6)干渣干渣墊層材料可根據(jù)工程的具體條件選用分級(jí)干渣、混合干渣或原狀干渣。小面積墊層一般用8～40mm與40～60mm的分級(jí)干渣，或0～60mm的混合干渣；大面積鋪墊時(shí)，可采用混合干渣或原狀干渣，原狀干渣最大粒徑不大于200mm或不大于碾壓分層虛鋪厚度的2/3。。

土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理第三節(jié)強(qiáng)夯法土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理強(qiáng)夯是法國(guó)Menard技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法，它通過(guò)一般8—30t的重錘(最重可達(dá)200t)和8—20m的落距(最高可達(dá)40m)，對(duì)地基土施加很大的沖擊能，一般能量為500—8000kN.m。在地基土中所出現(xiàn)的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，可提高地基土的強(qiáng)度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性等。同時(shí)，夯擊能還可提高土層的均勻程度，減少將來(lái)可能出現(xiàn)的差異沉降。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理加固機(jī)理目前，強(qiáng)夯法加固地基有三種不同的加固機(jī)理：動(dòng)力密實(shí)、動(dòng)力固結(jié)和動(dòng)力置換。取決于地基土的類別和強(qiáng)夯施工工藝。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理1.動(dòng)力密實(shí)采用強(qiáng)夯加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土是基于動(dòng)力密實(shí)的機(jī)理，即用沖擊型動(dòng)力荷載，使土體中的孔隙減小，土體變得密實(shí)，從而提高地基土強(qiáng)度。Dynamiccompaction土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理

非飽和土的夯實(shí)過(guò)程，就是土中的氣相(空氣)被擠出的過(guò)程，其夯實(shí)變形主要是由于土顆粒的相對(duì)位移引起。

土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理在沖擊動(dòng)能作用下，地面會(huì)立即產(chǎn)生沉降，一般夯擊一遍后，其夯坑深度可達(dá)0.6—1.0m，夯坑底部形成一層超壓密硬殼層，承載力可比夯前提高2—3倍。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理2.動(dòng)力固結(jié)

Menard根據(jù)強(qiáng)夯法的實(shí)踐，首次對(duì)傳統(tǒng)的固結(jié)理論提出了不同看法，認(rèn)為飽和土是可壓縮的新機(jī)理。靜力固結(jié)理論與動(dòng)力固結(jié)理論的模型比較a）靜力固結(jié)理論模型；b）動(dòng)力固結(jié)理論的模型Dynamicconsolidation土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理由于土體產(chǎn)生裂隙或趨于液化，引起滲透性增大。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理1）飽和土的壓縮性；2）產(chǎn)生液化；3）滲透性變化；4）觸變恢復(fù)夯擊一遍的情況

夯擊三遍的情況

土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理3.動(dòng)力置換

Dynamicreplacement土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理動(dòng)力置換類型

整式置換樁式置換土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理設(shè)計(jì)計(jì)算1有效加固深度

H——有效加固深度(m)M——夯錘重(t)h——落距(m)α——系數(shù)土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理2夯錘和落距

單擊夯擊能為夯錘重M與落距h的乘積，一般說(shuō)夯擊時(shí)最好錘重和落距大，則單擊能量大，夯擊擊數(shù)少，夯擊遍數(shù)也相應(yīng)減少，加固效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)較好。整個(gè)加固場(chǎng)地的總夯擊能量(即錘重×落距×總夯擊數(shù))除以加固面積稱為單位夯擊能。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理3最佳夯擊能

在夯擊能作用下，地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達(dá)到土的自重壓力這樣的夯擊能稱為最佳夯擊能。1）粘性土最佳夯擊能的確定方法：孔壓疊加，用有效加固深度。2）砂性上最佳夯擊能的確定方法：繪制孔隙水壓力增量與夯擊擊數(shù)(夯擊能)的關(guān)系曲線來(lái)確定最佳夯擊能。當(dāng)孔隙水壓力增量隨著夯擊擊數(shù)(夯擊能)增加而逐漸趨于恒定時(shí)，可認(rèn)為該種砂土所能接受的能量已達(dá)到飽和狀態(tài)，此能量即為最佳夯擊能。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理4夯擊點(diǎn)布置及間距

等邊三角形或正方形布置夯擊點(diǎn)。工業(yè)廠房可根據(jù)柱網(wǎng)來(lái)布置夯擊點(diǎn)。夯距通常為5—15m土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理5夯擊擊數(shù)與遍數(shù)

夯點(diǎn)的夯擊擊數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定量應(yīng)同時(shí)滿足下列條件：1)最后兩擊的夯沉量不大干50mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時(shí)不大于100mm；2)夯坑周圍地面不風(fēng)發(fā)生過(guò)大隆起；3)不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。一般為4—10擊。遍數(shù)一般1~8遍。最后一遍是以低能量“搭夯”即錘印彼此搭接。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理6墊層鋪設(shè)

墊層厚度一般為0.5—2.0m。鋪設(shè)的墊層不能含有粘土。7間歇時(shí)間

砂土連續(xù)，粘性土2~4周。土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理

效果檢驗(yàn)強(qiáng)夯施工結(jié)束后應(yīng)間隔——定時(shí)間方能對(duì)地基加固質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。其間隔時(shí)間對(duì)碎石土和砂土地基可取l~2周：對(duì)粉土和粘性土地基可取3~4周。室內(nèi)試驗(yàn)十字板試驗(yàn)動(dòng)力觸探試驗(yàn)靜力觸探試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)載荷試驗(yàn)波速試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理旁壓試驗(yàn)土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第四節(jié)、擠密砂石樁法和振沖法

1.概述擠密砂石樁技術(shù)是沉管擠密砂樁和沉管擠密碎石樁技術(shù)的簡(jiǎn)稱。沉管擠密砂樁技術(shù)是指通過(guò)錘擊力、振動(dòng)力、振動(dòng)沖擊力或靜壓力將暫時(shí)堵住下端口的無(wú)縫鋼管(即沉管)先沉入到地基預(yù)定深度，以在該軟弱地基中形成樁孔，然后在樁孔中分層添加砂料并振實(shí)或擊實(shí)成樁、并使砂料擠壓人土層中。這樣就可形成較大直徑的密實(shí)砂樁。當(dāng)以碎石(或卵石)為主要填料制成的樁稱作碎石樁；當(dāng)以礫砂、粗砂、中砂、圓礫、角礫、卵石、碎石等混合料為填料制成的樁也叫砂石樁。這種樁孔純由沉管擠壓地基土形成而最后所成的樁屬擠土樁(即非排土樁)

第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)（二）擠密砂石樁技術(shù)

2.加固機(jī)理（1）砂石樁對(duì)松散砂土和粉土地基的加固機(jī)理

1)擠密、振密作用2)排水減壓作用3)減震與抗震作用（抗液化）

第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)1)擠密作用砂土和粉土均屆于單粒結(jié)構(gòu)，其組成單元為松散粒狀體，滲透系數(shù)較大，一般大于10-4cm／s，單粒結(jié)構(gòu)總處于松散至緊密狀態(tài)。在松散狀態(tài)時(shí)，顆粒的排列位置是很不穩(wěn)定的，在動(dòng)力和靜力作用下會(huì)重新進(jìn)行排列，趨于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即使顆粒的排列接近較穩(wěn)定的密實(shí)狀態(tài)，在動(dòng)力和靜力作用下也將發(fā)生位移，改變其原來(lái)的排列位置。松散砂土在振動(dòng)力作用下，天體積縮小可達(dá)20％。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)2)振密作用

沉管特別是采用垂直振動(dòng)的激振力沉管時(shí)，樁管四周土體受到擠壓，同時(shí)，樁管的振動(dòng)能量以波的形式在土體中傳播，引起樁四周土體的振動(dòng)，在擠壓和振動(dòng)作用下，土的結(jié)構(gòu)逐漸破壞，孔隙水壓力逐漸增大由于土體結(jié)構(gòu)的破壞，土顆粒重新進(jìn)行排列，向具較低熱能的位置移動(dòng)，從而使土由較松散狀態(tài)變?yōu)槊軐?shí)狀態(tài)。

3)抗液化作用在地震作用或振動(dòng)作用下,飽和砂土利粉土的結(jié)構(gòu)受到破壞，土中的孔隙水壓力升高.從而使土的抗剪強(qiáng)度降低。當(dāng)土的抗剪強(qiáng)度完全消失，或者土的抗剪強(qiáng)度降低，使土不再能抵抗它原來(lái)所能安全承受的作用剪應(yīng)力時(shí)，土體就發(fā)生液化流動(dòng)破壞。此即砂土或粉土地層的振動(dòng)液化破壞。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)2.加固機(jī)理（2）砂石樁對(duì)粘性土地基的加固機(jī)理

1)置換作用2)排水作用

第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)1)置換作用

砂石樁在軟弱粘性土中成樁以后，就形成了一定樁徑、樁長(zhǎng)和間距的樁與樁間土共同組成的復(fù)合地基，由密實(shí)的砂石樁樁體取代了與樁體體積相同的軟弱土，因?yàn)樯笆瘶兜膹?qiáng)度和樁變形性能等均優(yōu)于其周圍的土，所以形成的復(fù)合地基的承載力就比原來(lái)天然地基約承載力大、變形量也比天然地基小，從而提高了地基的整體穩(wěn)定性和抗破壞的能力。

2)排水作用水是影響粘性土性質(zhì)的主要因素之一，粘性土地基性質(zhì)的改善很大程度上取決于其含水量的減小。因此，在飽和粘性土地基中，砂石樁體的排水通道作用是砂石樁法處理飽和軟弱粘性土地基的主要作用之一，比之在砂土地基中的排水作用顯著。由于砂石樁縮短了排水距離，從而可以加快地基的固結(jié)沉降速率。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)3.適用范圍沉管擠密碎石樁適用的地層一般為砂上、粉土、粘性土、淤泥質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)土、填土、黃土。厚層淤泥中慎用(須取特殊措施)，因其圍限力過(guò)低而難于成樁，且地基強(qiáng)度增長(zhǎng)時(shí)效較差。沉管擠密砂石樁也可用于散料堆場(chǎng)、路堤、碼頭、油罐等工程的地基加固。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)的該類打樁設(shè)備的性能，成樁深度一般可達(dá)25m、若采取適當(dāng)措施還可以最大加深到44m，最大樁徑可達(dá)600mm。這種樁一般可穿越各類粘性土層、粉土層，采取適當(dāng)措施(如引孔)后還可穿越較薄的稍密、中密、飽和的砂土地層及含粘性土較多的圓礫(或礫石)地層，但不能穿越基巖、厚層卵石(碎石)以及純凈的園礫(礫石)和密實(shí)的砂層。

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西南科技大學(xué)4.擠密砂石樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)計(jì)算

沉管擠密砂石樁的設(shè)計(jì)計(jì)算包括：樁長(zhǎng)和樁徑確定、樁距計(jì)算、加固范圍及布樁形式確定和砂石灌入量計(jì)算。1）樁長(zhǎng)及樁徑確定樁長(zhǎng)主要取決于需要加固土層的厚度。一般視建(構(gòu))筑物的設(shè)計(jì)要求和地質(zhì)條件而定，應(yīng)滿足地基的強(qiáng)度和變形控制要求：(1)對(duì)松散砂土或其他軟土層，當(dāng)其厚度不大時(shí)，擠密砂石樁應(yīng)穿透軟弱土層至較好持力土層上；當(dāng)厚度較大而擠密砂石樁(因機(jī)具設(shè)備限制或造價(jià)太貴)不能穿適時(shí)，樁長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)建筑地基的允許變形值確定。(2)處理可液化土層時(shí)，樁長(zhǎng)應(yīng)穿透可液化層或按國(guó)標(biāo)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》500U-2001)確定。(3)對(duì)按穩(wěn)定性控制的過(guò)程，加固深度應(yīng)大于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的深度。(4)樁長(zhǎng)不宜短于4m。樁徑應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件和成校設(shè)備等因素確定，一般為300~800mm，對(duì)飽和粘性土地基宜選用較大的樁徑。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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2）樁距確定

樁距應(yīng)能滿足地基強(qiáng)度及變形控制要求，以及抗液化和消除黃土濕陷性等設(shè)計(jì)要求同時(shí)使單位面積造價(jià)最低。一般應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定樁距，但不宜大于砂石樁直徑的4倍。在有經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)可按以下公式確定：（1）．松散砂土地基第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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2）樁距確定（2）．粘性土地基第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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4）砂石貫入量計(jì)算

砂石量可按下式計(jì)算：

砂石量也可按下式計(jì)算：填料宜用礫砂、粗砂、小砂、圓礫、角礫、卵石或碎石等．其粒徑一般小于50mm含泥量不得大于5％。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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5）其他計(jì)算對(duì)粘性土地基，應(yīng)按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JQ79—2002)和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ50007—2002)進(jìn)行必要的承載力計(jì)算、沉降計(jì)算及穩(wěn)定分析。對(duì)砂性土地基，除按應(yīng)按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—2002)和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ50007—2002)進(jìn)行必要的承載力計(jì)算、沉降計(jì)算及穩(wěn)定分析外，還應(yīng)根據(jù)國(guó)標(biāo)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ50011-2001)的規(guī)定進(jìn)行抗震計(jì)算。

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5）其他計(jì)算根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ50011-2001)規(guī)定：應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別法，在地面下15m深度范圍內(nèi)的液化土應(yīng)符合下式要求，當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí)，尚可采用其他判別方法。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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6）設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他事項(xiàng)

(1)一些工程實(shí)踐表明，在精心施工條件下，粘性土、素填土地基中的錘擊沉管砂石樁復(fù)合地的承載力常可達(dá)300kPa以上。通過(guò)增大單體沖擊能的途徑來(lái)提高復(fù)合地基的承載力，要比增大置換率的方法經(jīng)濟(jì)且不受最小樁距限制。

(2)錘擊沉管砂石樁施工過(guò)程具有某種動(dòng)力觸探性質(zhì)，能獲得較多直觀地層信息，應(yīng)及時(shí)反饋和充分利用，使設(shè)計(jì)和施工得以自我完善。

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6）設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他事項(xiàng)

(3)對(duì)于特殊地層條件下施工沉管擠密砂石樁時(shí)，一般可采取以下措施：1)在厚層軟土中應(yīng)慎用砂石樁，因土的圍限力(即約束力)過(guò)低使樁體難以獲得必要的密實(shí)度，甚至難于成形，樁間土又實(shí)際上不能擠密且有不利的強(qiáng)度時(shí)效(制樁擾動(dòng)導(dǎo)致土體強(qiáng)度降低幅度人巳恢復(fù)期較長(zhǎng))，因而加固效果差。如無(wú)限制填料和提高置換率，又將大幅度提高造價(jià)和延長(zhǎng)工期，且可能導(dǎo)致地面較大幅度隆起。如因其他原因仍有必要采取砂石樁，可從以下方面考慮采取措施：①選用適宜的施工順序(跳打法或外旋法等)；②適當(dāng)加大砂石的粒徑；③在碎石中添加水泥等膠結(jié)材料，變散體材料樁為柔性樁體；④加完填料的導(dǎo)管在沉入地下前應(yīng)蓋好活動(dòng)蓋，以防軟泥流入管內(nèi)；⑤改用低沖多擊工藝等。當(dāng)采用上述措施仍達(dá)不到加固目的時(shí)，應(yīng)改換其他加固處理方案。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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6）設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他事項(xiàng)

2)當(dāng)在預(yù)定樁長(zhǎng)內(nèi)會(huì)揭穿下臥承壓地下水時(shí)，須注意承壓水可能沿樁體上涌并浸軟上部的樁間土．從而降低加固效果。3)當(dāng)待加固軟弱土(如填土)中夾含有較多大塊硬質(zhì)塊體(塊石或混凝土塊等)時(shí)，各種碎石樁均將難于穿過(guò)，錘擊碎石樁尤易損壞導(dǎo)管和沖錘，對(duì)于少量的大硬塊體，可采用適當(dāng)挪移樁位或加樁處理。4)當(dāng)待加固軟弱土的表層沒(méi)有“硬殼泥”(如新填土)或“硬殼層”因放映失(如低洼積水地段)時(shí)，因覆蓋壓力(即垂直方向的圍限力)過(guò)低，淺部樁體密實(shí)度和淺部樁間土的擠密程度都難以達(dá)到要求，而“淺部”又往往正是基礎(chǔ)底面下的主要受力部位，因而應(yīng)采取措施。如適當(dāng)增加碾壓或低能強(qiáng)夯等處理措施。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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6）設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他事項(xiàng)

(4)當(dāng)前各種砂石樁基本上是采取擠土造孔和分層填夯工藝，有一定副作用。這些副作用在一般情況下可不予考慮，但在某些特殊情況下須予以考慮，如：1)一般不宜用砂石樁對(duì)建在飽和軟土上的已有建筑物進(jìn)行地基補(bǔ)強(qiáng)(由于強(qiáng)度時(shí)效，軟土在制樁初期其強(qiáng)度有較明顯下降，且恢復(fù)期較長(zhǎng))。2)不宜緊鄰已有建筑物施工。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)4.施工設(shè)備及施工工藝

1）施工設(shè)備（1）．振動(dòng)成樁施工設(shè)備

振動(dòng)成樁法的主要設(shè)備有振動(dòng)沉拔樁機(jī)、下端裝有活瓣樁靴(或鋼筋混凝土預(yù)制樁靴)的樁管和加料設(shè)備。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)（2）．錘擊成樁施工設(shè)備錘擊成樁法的主要設(shè)備有蒸汽打樁機(jī)或柴油打樁機(jī)、樁管、加料漏斗和加料設(shè)備。

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西南科技大學(xué)4.施工設(shè)備及施工工藝

2）施工要點(diǎn)依施工工藝順序，振動(dòng)沉管砂石柱的施工方法可選擇以下幾種：

(1)排孔法。由一端開(kāi)始逐步施工到另一端。

(2)跳打法。同一排樁可隔一根樁打一根樁，反復(fù)進(jìn)行。

(3)圍幕法。先打外樁，再打內(nèi)樁，從外到里依次向中心區(qū)推進(jìn)

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西南科技大學(xué)4.施工設(shè)備及施工工藝3）施工程序

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西南科技大學(xué)4.施工設(shè)備及施工工藝4）施工其他注意事項(xiàng)擠密砂石樁施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)振動(dòng)沉管秒石樁正式施工時(shí)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距、砂石灌入量及試驗(yàn)確定的樁管提升高度和速度、擠壓次數(shù)和懸振時(shí)間、電機(jī)的工作電流等施工參數(shù)進(jìn)行施工，以確保擠密均勻和樁身的連續(xù)性。(2)應(yīng)保證起重設(shè)備平穩(wěn)，導(dǎo)向架與地匝垂直，且垂直度偏差不應(yīng)大于1．5％、成孔中心與設(shè)計(jì)樁位偏差不應(yīng)大于50mm，樁徑偏差控制在-20mm以內(nèi)，樁長(zhǎng)偏差不大于100mm。(3)砂石灌入量不應(yīng)少于設(shè)計(jì)量的95％．如不能順利下料時(shí)，可適當(dāng)往管內(nèi)加水。

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西南科技大學(xué)5水泥攪拌樁法1.概念水泥攪拌樁法是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)形成加固體，從而提高地基的強(qiáng)度和增大變形模量。加固體和天然地基形成復(fù)合地基，共同承擔(dān)建筑物的荷載。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)⑴作為建筑物或構(gòu)筑物的地基；⑵進(jìn)行大面積地基加固，防止碼頭岸壁滑動(dòng)，深基坑開(kāi)挖支護(hù)；⑶加固道路、橋涵；⑷作為地下防滲墻，阻止地下水滲透。2.適宜建筑形式第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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⑴基本不存在擠土效應(yīng)，對(duì)周圍地基擾動(dòng)??；⑵可根據(jù)不同土質(zhì)和工程設(shè)計(jì)要求，合理選擇固化劑及配方，應(yīng)用較為靈活；⑶施工無(wú)振動(dòng)，無(wú)噪音，污染小，可在市區(qū)和建筑物密集地帶施工；⑷土體加固后，重度基本不變，軟弱下臥層不致產(chǎn)生較大附加沉降；⑸結(jié)構(gòu)型式靈活多樣，可根據(jù)工程需要，選用塊狀，柱狀、壁狀、格柵狀。3.主要特點(diǎn)第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)一、適用條件目前國(guó)內(nèi)水泥土深層攪拌法主要用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、地基承載力不大于120kPa的粘性土和粉土等地基。用于處理泥炭土和地下水具有侵蝕性時(shí)，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。加固深度一般在30m以上。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)二、加固機(jī)理1.混凝土與水泥土的硬化。2.混凝土的硬化主要在粗填充料中進(jìn)行水解和水化作用，凝結(jié)速度較快。3.水泥土中，水泥摻量少，且水泥的水解和水化反應(yīng)是在土中進(jìn)行的，所以硬化速度緩慢而且復(fù)雜，加固土的強(qiáng)度增長(zhǎng)也較緩慢。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)(一)水泥的水解和水化反應(yīng)(二)粘土顆粒與水泥水化物的作用(三)碳酸化作用水泥土加固軟土的物理化學(xué)反應(yīng)第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)⑴硅酸三鈣：在水泥中含量最高(50％)，是決定強(qiáng)度的主要因素。⑵硅酸二鈣：在水泥中含量較高(25%)，它主要產(chǎn)生后期強(qiáng)度。⑶鋁酸三鈣：占水泥總量的10％左右，水化速度最快，促進(jìn)早凝。⑷鐵鋁酸四鈣：占水泥總量的10％作用，能促進(jìn)早期強(qiáng)度。⑸硫酸鈣：含量3％左右，生成“水泥桿菌”狀的化合物，能將大量自由水一結(jié)晶水形式固定下來(lái)，使土中自由水減少。(一)水泥的水解和水化反應(yīng)第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)1.離子交換和團(tuán)?；饔?/p>

粘土顆粒帶負(fù)電，吸附陽(yáng)離子，形成膠體分散體系。表面帶有鉀離子或鈉離子，可與水泥水化反應(yīng)的鈣離子進(jìn)行離子交換，產(chǎn)生凝聚，形成較大的團(tuán)粒，提高土體強(qiáng)度。

2.硬凝反應(yīng)

在堿性環(huán)境下，溶液中析出大量的鈣離子，與二氧化硅或三氧化鋁產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的鋁酸鈣等結(jié)晶水化物。在水中和空氣中逐漸硬化，提高水泥強(qiáng)度，使水泥具有足夠的水穩(wěn)定性。(二)粘土顆粒與水泥水化物的作用第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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水泥水化物中游離的氫氧化鈣吸收水中和空氣中的二氧化鈣，發(fā)生碳酸化作用，生成不溶于水的碳酸鈣。(三)碳酸化作用第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)(1)含水量水泥土的含水量低于原狀土樣含水量，并且隨水泥摻入比的增加而減小。(2)重度水泥土的重度與天然軟土的重度相差不大，不會(huì)對(duì)下臥層產(chǎn)生過(guò)大附加荷載，不會(huì)產(chǎn)生較大附加沉降。(3)相對(duì)密度水泥土的相對(duì)密度較軟土稍大。(4)滲透系數(shù)水泥摻入比越大，齡期越長(zhǎng)，滲透系數(shù)越小。三、水泥土的物理、力學(xué)性質(zhì)

1.水泥土的物理性質(zhì)第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)2.水泥土的力學(xué)性質(zhì)(1)水泥土的破壞特性(2)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響因素(3)抗拉強(qiáng)度(4)抗剪強(qiáng)度(5)變形模量、壓縮系數(shù)和壓縮模量第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)2.水泥土的力學(xué)性質(zhì)

(1)水泥土的破壞特性第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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①水泥摻入比水泥摻入比是指摻入土中水泥質(zhì)量與被加固軟土的濕質(zhì)量的比值的百分?jǐn)?shù)。水泥的強(qiáng)度隨摻入比的增加呈增大的趨勢(shì)。

②齡期水泥土強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)呈增大趨勢(shì)，齡期超過(guò)28d后仍有明顯增長(zhǎng)，90d后，強(qiáng)度增長(zhǎng)才減慢。

③水泥標(biāo)號(hào)水泥土強(qiáng)度隨水泥標(biāo)號(hào)的提高而增加。水泥標(biāo)號(hào)提高100號(hào)，水泥強(qiáng)度約增大50～90％。(2)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響因素第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)水泥摻入比小于20％時(shí)，水泥土無(wú)側(cè)線抗壓強(qiáng)度隨土中含水量降低而增加；大于20％時(shí)，存在一個(gè)峰值。④水泥摻入比第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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⑤天然地基土中的有機(jī)質(zhì)含量有機(jī)質(zhì)對(duì)水泥的水化反應(yīng)起阻礙作用，影響水泥土的固化，降低水泥土的強(qiáng)度。含量越多，阻礙作用越大，水泥土強(qiáng)度降低越多。

⑥外加劑外摻劑對(duì)水泥土強(qiáng)度有不同的影響。

⑦攪拌的均勻程度施工時(shí)攪拌的均勻程度對(duì)水泥土強(qiáng)度的影響很大。在攪拌時(shí)間相同的情況下，塑性指數(shù)越大，土的粘性越大，越難攪均勻；含水量和液性指數(shù)過(guò)低，易產(chǎn)生抱土現(xiàn)象，影響攪拌效果。第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

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(3)抗拉強(qiáng)度水泥土抗拉強(qiáng)度隨無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增加而提高。

(4)抗剪強(qiáng)度水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度越高，其抗剪強(qiáng)度也相應(yīng)提高。

(5)變形模量、壓縮系數(shù)和壓縮模量第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)在負(fù)溫條件下，水泥與粘土間的反應(yīng)減弱，水泥土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，但正溫后強(qiáng)度可繼續(xù)增長(zhǎng)且接近標(biāo)準(zhǔn)值。地溫不低于-10度，可進(jìn)行深層攪拌法施工。3.水泥土抗凍性能第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)(一)設(shè)計(jì)前應(yīng)取得的資料；⑴工程地質(zhì)資料；⑵土質(zhì)資料；⑶水質(zhì)資料。(二)水泥土的室內(nèi)配比試驗(yàn)；1.試驗(yàn)?zāi)康牧私馑鄵饺肓?、水灰比、水泥的品種及外摻劑摻量對(duì)水泥土強(qiáng)度的影響，為設(shè)計(jì)計(jì)算及施工工藝控制提供可靠的參數(shù)。四、水泥土攪拌法地基加固設(shè)計(jì)第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)2.土樣制備擬加固現(xiàn)場(chǎng)?。涸瓲钔翗优c風(fēng)干土樣。3.固化劑的選擇確定水泥品種和水泥摻入比。4.外摻劑選擇5.試驗(yàn)設(shè)備與規(guī)程6.試件的制作和養(yǎng)護(hù)第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程

西南科技大學(xué)1.試驗(yàn)?zāi)康蘑鸥鶕?jù)室內(nèi)配比結(jié)果求得的最佳配比進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；⑵由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，推出室內(nèi)石塊與現(xiàn)場(chǎng)樁身強(qiáng)度之間的關(guān)系；⑶確定施工工藝參數(shù)，確定水泥漿的水灰比；⑷比較不同樁長(zhǎng)與不同樁身強(qiáng)度時(shí)的單樁承載力；⑸確定水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力。(三)水泥土攪拌樁的野外試驗(yàn)第11章軟弱土地基處理土力學(xué)與基礎(chǔ)工程