地基處理深層攪拌法課件

趙靜地基處理

GroundTreatment地基處理深層攪拌法第五章深層攪拌法

地基處理深層攪拌法1、概念：利它是利用水泥(或石灰）等材料作為固化劑，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基強(qiáng)度和增大變形模量。根據(jù)施工方法的不同，水泥土攪拌法分為水泥漿攪拌和粉體噴射攪拌兩種。前者是用水泥漿和地基土攪拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌。一、概述地基處理深層攪拌法2、發(fā)展（P72）20世紀(jì)20年代：美國(guó)、西歐；水泥土二戰(zhàn)后，就地?cái)嚢铇叮∕IP，mixed-in-place-pile

），DCM（Deepcementmixing）等20世紀(jì)50年代，傳入日本，較快發(fā)展20世紀(jì)70年代末，我國(guó)引進(jìn)3、優(yōu)點(diǎn)：（1）～（9）一、概述地基處理深層攪拌法4、適用情況：水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂上等地基。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?%（黃土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4時(shí)不宜采用干法。冬期施工時(shí)，應(yīng)注意負(fù)溫對(duì)處理效果的影響。需要作試驗(yàn)確定情況：泥炭土、地下水具有侵蝕性的土加固效果較差情況：有機(jī)質(zhì)含量高、生活垃圾類填土一、概述地基處理深層攪拌法（一）水泥的水解和水化發(fā)應(yīng)：

CaO、SiO2、Al2O3→Ca(OH)2、CaSiO3·nH2O等（二）土顆粒與水泥水化物的作用當(dāng)水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架;有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)：

(1)離子交換和團(tuán)粒化作用：Na+、K＋←→Ca2+，形成大顆粒，強(qiáng)度提高。

(2)硬凝反應(yīng)：生成不溶于水的結(jié)晶化合物。（三）碳酸化作用生成不溶于水的碳酸鈣，使水泥土增加強(qiáng)度。二、加固機(jī)理（微觀角度）地基處理深層攪拌法（一）石灰吸水作用

（二）石灰發(fā)熱

（三）石灰吸水膨脹

（四）離子交換作用與土粒的凝聚作用

（五）石灰的膠凝作用二、加固機(jī)理（微觀角度）地基處理深層攪拌法（一）樁身材料：

水泥、水泥系固化材料、石灰（二）水泥土的物理性質(zhì)：含水量(減少0.5~7%)

重度(增加0.5~3%)

相對(duì)密度（應(yīng)是比重，增加0.7~2.5%）滲透(10-8~10-5cm/s，低滲透性)三、水泥加固土的工程特性地基處理深層攪拌法（三）力學(xué)性能1、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及其影響因素水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度：

一般為300～4000kPa，即比天然軟土大幾十倍至數(shù)百倍。其變形特征隨強(qiáng)度不同而介于脆性體與彈塑體之間。三、水泥加固土的工程特性地基處理深層攪拌法（三）力學(xué)性能1、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及其影響因素影響水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的因素：

水泥摻入比、水泥標(biāo)號(hào)、齡期、含水量、有機(jī)質(zhì)含量、外摻劑、養(yǎng)護(hù)條件及土性等。（1）水泥摻入比aw對(duì)強(qiáng)度的影響摻入比aw概念小于5%時(shí)反應(yīng)微弱要求必須大于10%

aw~fcu經(jīng)驗(yàn)公式(見書)三、水泥加固土的工程特性地基處理深層攪拌法（三）力學(xué)性能1、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及其影響因素影響水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的因素：（2）齡期對(duì)強(qiáng)度的影響水泥土3個(gè)月作為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（3）水泥強(qiáng)度等級(jí)對(duì)強(qiáng)度的影響水泥土的強(qiáng)度隨水泥標(biāo)號(hào)的提高而增加（4）土樣含水量對(duì)強(qiáng)度的影響

無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著土樣含水量的降低而增大，一般含水量w降低10%強(qiáng)度增加10~50%三、水泥加固土的工程特性地基處理深層攪拌法（三）力學(xué)性能1、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及其影響因素影響水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的因素：（5）土樣中有機(jī)質(zhì)含量對(duì)強(qiáng)度影響有機(jī)質(zhì)含量少的水泥土強(qiáng)度比有機(jī)質(zhì)含量高的水泥土強(qiáng)度大得多。（6）外摻劑對(duì)強(qiáng)度的影響摻加粉煤灰的水泥土，其強(qiáng)度一般都比不摻粉煤灰的有所增長(zhǎng)。（7）養(yǎng)護(hù)方法溫度濕度：對(duì)短齡期水泥土強(qiáng)度的影響很大，對(duì)水泥土后期強(qiáng)度的影響較小。三、水泥加固土的工程特性地基處理深層攪拌法（三）力學(xué)性能2、抗拉強(qiáng)度水泥土σt隨fcu的增長(zhǎng)而提高，冪函數(shù)關(guān)系。3、抗剪強(qiáng)度水泥土抗剪強(qiáng)度隨fcu的增長(zhǎng)而提高。當(dāng)fcu=0.5～4MPa時(shí)，粘聚力c在100～1000KPa，

在20

～30

。4、變形模量(無(wú)側(cè)限)--土力學(xué)當(dāng)σv達(dá)50％fcu時(shí)，水泥土的應(yīng)力與應(yīng)變的比值，稱之為水泥土的變形模量E50。

E50=126fcu

5、壓縮系數(shù)和壓縮模量（有側(cè)限）--土力學(xué)

av約為(2.0~3.5)×10-2(MPa)-1(低壓縮性土)，壓縮模量Es60~100MPa

三、水泥加固土的工程特性地基處理深層攪拌法（四）水泥土的抗凍性能自然冰凍不會(huì)造成水泥土深部的結(jié)構(gòu)破壞在長(zhǎng)期冰凍下強(qiáng)度幾乎不增長(zhǎng)，但恢復(fù)正常溫度后正常增長(zhǎng)不低于-15℃時(shí)冰凍對(duì)水泥土結(jié)構(gòu)損害甚微只要地溫不低于-10℃就可進(jìn)行水泥土攪拌法的冬季施工三、水泥加固土的工程特性地基處理深層攪拌法（一）水泥土攪拌樁的設(shè)計(jì)1、對(duì)地質(zhì)勘察的要求土質(zhì)、水質(zhì)分析2、加固形式的選擇柱狀、壁狀（和格柵狀）、塊狀。3、加固范圍的確定

樁可只在基礎(chǔ)平面范圍內(nèi)布置，獨(dú)立基礎(chǔ)下的樁數(shù)不宜少于3根。柱狀加固可采用正方形、等邊三角形等布樁型式。四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法地基處理深層攪拌法地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(1)單樁豎向承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算

①公式：?jiǎn)螛敦Q向承載力特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按式(5－17)估算，并應(yīng)滿足式(5-18)的要求，應(yīng)使由樁身材料強(qiáng)度確定的單樁承載力大于(或等于)由樁周土和樁端土的抗力所提供的單樁承載力。地基土抗力樁體本身四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(1)單樁豎向承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算

②參數(shù)含義fcu—標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下90d齡期立方體抗壓強(qiáng)度平均值/kPaη—樁身強(qiáng)度折減系數(shù),干法0.20~0.30,濕法0.25~0.33up—樁的周長(zhǎng)/mn—樁長(zhǎng)范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)qsi—樁周第i層土的側(cè)阻力特征值。淤泥4~7kPa；淤泥質(zhì)土6~12kPa；對(duì)軟塑狀態(tài)的粘性土可取10~15kPa；對(duì)可塑狀態(tài)的粘性土可以取12~18kPa四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(1)單樁豎向承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算

②參數(shù)含義li—樁長(zhǎng)范圍內(nèi)第i層土的厚度/mqp—樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值(kPa)，可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007的有關(guān)規(guī)定確定α—樁端天然地基土的承載力折減系數(shù),可取0.4~0.6，承載力高時(shí)取低值四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(1)單樁豎向承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算

③公式理解

η—樁身強(qiáng)度折減系數(shù)的取值：α—樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)的取值有效樁長(zhǎng)的取值④需設(shè)計(jì)確定的主要指標(biāo)樁長(zhǎng)l、水泥摻入比av四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(2)復(fù)合地基的設(shè)計(jì)計(jì)算①公式：加固后攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，也可按下式計(jì)算：②參數(shù)含義：見教材。四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(2)復(fù)合地基的設(shè)計(jì)計(jì)算③求置換率和總樁數(shù)：四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(2)復(fù)合地基的設(shè)計(jì)計(jì)算④理解--β的取值：反映樁土共同作用四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(3)水泥土攪拌樁沉降驗(yàn)算①豎向承載攪拌樁復(fù)合地基變形s：

包括復(fù)合土層的平均壓縮變形s1與樁端下未加固土層的壓縮變形s2②復(fù)合土層的平均壓縮變形s1的計(jì)算方法:規(guī)范采用復(fù)合模量法：pz—攪拌樁復(fù)合土層頂面的附加壓力值（kPa）pzl—攪拌樁復(fù)合土層底面的附加壓力值（kPa）四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(3)水泥土攪拌樁沉降驗(yàn)算③未加固土層的壓縮變形s2的計(jì)算方法:

可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。（應(yīng)力擴(kuò)散分層總和法）四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）水泥土攪拌樁的計(jì)算1、柱狀加固地基(4)復(fù)核地基設(shè)計(jì)--以沉降控制的設(shè)計(jì)思路①地層結(jié)構(gòu)--沉降計(jì)算--確定加固深度--試選施工樁長(zhǎng)②試選樁身強(qiáng)度和水泥摻入量③計(jì)算單樁承載力④計(jì)算有效樁長(zhǎng)⑤計(jì)算面積置換率⑥進(jìn)行布樁，樁可只在基礎(chǔ)平面范圍內(nèi)布置

四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（二）技術(shù)要點(diǎn)和措施1、用于加固地基P83（1）~（10）2、用于防滲和擋土P83（1）~（10）四、設(shè)計(jì)計(jì)算地基處理深層攪拌法（一）水泥攪拌法1、攪拌機(jī)械設(shè)備及性能中心噴漿方式（混合漿）和葉片噴漿方式（純水泥漿）五、施工方法地基處理深層攪拌法支護(hù)結(jié)構(gòu)

——

水泥土墻地基處理深層攪拌法支護(hù)結(jié)構(gòu)——水泥土墻地基處理深層攪拌法支護(hù)結(jié)構(gòu)——水泥土墻

地基處理深層攪拌法支護(hù)結(jié)構(gòu)——水泥土墻

地基處理深層攪拌法SMW（SoilMixingWall）工法施工

地基處理深層攪拌法

SMW（SoilMixingWall）工法施工

地基處理深層攪拌法

SMW（SoilMixingWall）工法施工

地基處理深層攪拌法

SMW（SoilMixingWall）工法施工

地基處理深層攪拌法

SMW（SoilMixingWall）工法施工

地基處理深層攪拌法

SMW（SoilMixingWall）工法施工

地基處理深層攪拌法

SMW（SoilMixingWall）工法施工

地基處理深層攪拌法地基處理深層攪拌法地基處理深層攪拌法地基處理深層攪拌法地基處理深層攪拌法雙軸攪拌樁機(jī)直徑700，搭接200樁長(zhǎng)10m用于止水

地基處理深層攪拌法地基處理深層攪拌法a)柱狀布置；b)壁狀布置；c)格柵狀布置；d)塊狀布置

地基處理深層攪拌法（一）水泥攪拌法2、施工工藝一般的施工工藝流程：一次噴漿、二次攪拌就位—預(yù)攪下沉—制備水泥漿—提升噴漿攪拌—重復(fù)攪拌下沉—重復(fù)提升攪拌—清洗—移位五、施工方法地基處理深層攪拌法地基處理深層攪拌法水泥摻量及外加劑

水泥摻量

水泥摻入比（單位體積攪拌樁中水泥與土的重量比）一般為12~16%水灰比~1：0.5（重量之比）

外加劑外摻劑作用摻量（%）碳酸鈉早強(qiáng)0.2~0.4氯化鈣早強(qiáng)2~5三乙醇胺早強(qiáng)0.05~0.2木質(zhì)素磺酸鈣減水、可泵0.2~0.5粉煤灰填充、早強(qiáng)50~80地基處理深層攪拌法水泥土攪拌樁施工要點(diǎn)

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（1）復(fù)攪工藝確保攪拌均勻，必要時(shí)采用“二噴三攪”工藝（干法工藝為一次攪拌，因而不均勻）。（2）提升速度~噴漿速度提升攪拌速度不宜大于0.5m/min；提升速度與噴漿速度應(yīng)協(xié)調(diào)，以保證延樁身全長(zhǎng)噴漿均勻。

地基處理深層攪拌法攪拌樁復(fù)合地基

設(shè)計(jì)與施工中的若干問(wèn)題1設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題2施工中應(yīng)注意的有關(guān)問(wèn)題地基處理深層攪拌法1設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題1.1設(shè)計(jì)參數(shù)的取值1.2樁的長(zhǎng)度-樁徑-樁身強(qiáng)度關(guān)系1.3置換率與樁長(zhǎng)的選取1.4暗浜及回填土的處理

地基處理深層攪拌法1設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題1.1設(shè)計(jì)參數(shù)的取值1.1.1復(fù)合地基承載力1.1.2、、、等參數(shù)的影響因素

地基處理深層攪拌法1.1設(shè)計(jì)參數(shù)的取值1.1.1復(fù)合地基承載力加固后的地基強(qiáng)度一般可比原地基土的提高20%~50%，故設(shè)計(jì)中不應(yīng)將設(shè)計(jì)復(fù)合地基承載力取得過(guò)大，否則難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。地基處理深層攪拌法1.1設(shè)計(jì)參數(shù)的取值1.1.2、、、等參數(shù)的影響因素

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樁身強(qiáng)度折減系數(shù)（0.3~0.4）施工質(zhì)量、土層情況、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

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樁周土的摩阻力土層情況、工程經(jīng)驗(yàn)

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樁端土承載力折減系數(shù)（0.4~0.6）土層情況、樁長(zhǎng)、工程經(jīng)驗(yàn)

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樁間土承載力折減系數(shù)（0.5~1.0）樁端土情況、工程經(jīng)驗(yàn)地基處理深層攪拌法1設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題1.2樁的長(zhǎng)度-樁徑-樁身強(qiáng)度關(guān)系

樁的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，相應(yīng)的樁徑應(yīng)增加、樁身強(qiáng)度也應(yīng)相應(yīng)提高。

地基處理深層攪拌法1設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題1.3置換率與樁長(zhǎng)的選取

a、當(dāng)?shù)鼗幚硎且蕴岣叩鼗鶑?qiáng)度為主時(shí)，宜用短樁而提高樁的置換率;

b、當(dāng)?shù)鼗幚硎且詼p小沉降為主時(shí)，可根據(jù)樁端是否達(dá)到較硬土層而分別采用“變摻量、變強(qiáng)度”方法或“變置換率”的方法。

地基處理深層攪拌法1