水泥土攪拌法5.3.1

基本知識(shí)5.3.1.1

基本概念水泥土攪拌法分為深層攪拌法(簡(jiǎn)稱濕法)和粉體噴攪法(簡(jiǎn)稱干法)。水泥土攪拌法是利用水泥等材料作為固化劑，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，就地將軟土與固化

劑(漿液或粉體，其中漿液適用于深層攪拌法；粉體適用于(粉體噴攪法)強(qiáng)制攪拌，使軟土

硬結(jié)成具有一定整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基承載力和減小沉降

量及其他特征變形，以及作為基坑的防滲帷幕、重力式擋土墻。深層攪拌法可在土中形成水

泥土樁、格柵或地下連續(xù)墻，處理深度可達(dá)8~12米。其施工工藝如圖5.3-1所示。圖5.3-1【15】水泥土攪拌法分為干法和濕法兩種，其中干法是指(

)。A、深層攪拌法；B、粉體噴攪法；C、水位以上水泥土夯實(shí)樁法；D、噴粉后加水法；答案：B

5.3.1.2

適用范圍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、黏性土以及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0％(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。用于處理泥炭土、有機(jī)質(zhì)土塑性指數(shù)Ip大于25的黏土、地下水具有腐蝕性時(shí)以及無(wú)工程經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。冬季施工時(shí)應(yīng)注意負(fù)溫對(duì)處理效果的影響。5.3.2

加固機(jī)理水泥土攪拌法加固機(jī)理包括對(duì)天然地基土的加固硬化機(jī)理(微觀機(jī)理)和形成復(fù)合地基

以加固地基土、提高地基土強(qiáng)度、減少沉降量的機(jī)理(宏觀機(jī)理)。5.3.2.1

水泥土硬化機(jī)理(微觀機(jī)理)當(dāng)水泥漿與土攪拌后，水泥顆粒表面的礦物很快與黏土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，在

顆粒間形成各種水化物。這些水化物有的繼續(xù)硬化，形成水泥石骨料，有的則與周圍具有一

定活性的黏土顆粒發(fā)生反應(yīng)。通過(guò)離子交換和團(tuán)?；饔檬馆^小的土顆粒形成較大的土團(tuán)

粒；通過(guò)硬凝反應(yīng)，逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定的結(jié)晶化合物，從而使土的強(qiáng)度提高。此外，

水泥水化物中的游離Ca(OH)2能吸收水中和空氣中的CO2，發(fā)生碳酸化反應(yīng)，生成不溶于水的CaCO3，這種碳酸化反應(yīng)也能使水泥土增加強(qiáng)度。通過(guò)以上反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有一定整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土。5.3.2.2

復(fù)合地基加固機(jī)理(宏觀機(jī)理)通過(guò)圖5.3-1所示的施工機(jī)械，在土中形成一定直徑的樁體，與樁間土形成復(fù)合地基承擔(dān)基礎(chǔ)傳來(lái)的荷載，可提高地基承載力和改善地基變形特性。有時(shí)，當(dāng)?shù)鼗凛^軟弱、地基承載力和變形要求較高時(shí)，也采用壁式加固，形成縱橫交錯(cuò)的水泥土墻，形成格柵形復(fù)合地基。甚至直接將擬加固范圍內(nèi)土體全部進(jìn)行處理，形成塊式加固實(shí)體?！?6】水泥土攪拌法的加固機(jī)理包括(

)A、水泥土硬化機(jī)理；B、復(fù)合地基加固機(jī)理；C、置換作用；D、擠密作用；答案：A、B5.3.3

設(shè)計(jì)5.3.3.1

設(shè)計(jì)必須資料工程地質(zhì)勘察應(yīng)查明填土層的厚度和組成，軟土層的分布范圍、含水量和有機(jī)質(zhì)含量，

地下水的侵蝕性質(zhì)等。深層攪拌設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行擬處理土的室內(nèi)配比試驗(yàn)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擬處理的最軟弱層軟土性質(zhì)，選擇合適的固化劑、外摻劑及其摻量，為設(shè)計(jì)提供各種齡期、各種配比的強(qiáng)度參數(shù)。對(duì)承受豎向荷載的水泥土強(qiáng)度宜取90d齡期試塊的立方體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值；對(duì)承受水平荷載的強(qiáng)度宜取28d齡期試塊的立方體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值。5.3.3.2

設(shè)計(jì)內(nèi)容1水泥摻量水泥土攪拌法處理軟土的固化劑宜選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥。水泥的摻量除塊狀加固時(shí)宜為被加固土質(zhì)量的7％~12％外，其余宜為12％~20％。濕法的水泥漿水灰比可選用0.45~0.55。2外摻劑外摻劑可根據(jù)工程需要選用具有早強(qiáng)、緩凝、減水、節(jié)省水泥等性能的材料，但應(yīng)避免污染環(huán)境。外摻劑主要有木質(zhì)素磺酸鈣、石膏、磷石膏、三乙醇胺等。木質(zhì)素磺酸鈣是一種減水劑，試驗(yàn)表明，它對(duì)水泥土強(qiáng)度影響不大，石膏和三乙醇胺對(duì)水泥土的強(qiáng)度有增強(qiáng)作用，水泥~磷石膏對(duì)大部分軟黏土來(lái)說(shuō)是一種經(jīng)濟(jì)有效的固化劑，一般可節(jié)省水泥26％。3置換率與加固深度置換率指被加固土面積與擬加固場(chǎng)地面積的比率，主要取決于設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載

力大小。豎向承載的攪拌樁的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)承載力和變形的要求確定，并宜穿透軟弱土層到達(dá)

承載力相對(duì)較高的土層；為提高抗滑穩(wěn)定性而設(shè)置的攪拌樁，其樁長(zhǎng)應(yīng)超過(guò)危險(xiǎn)滑弧以下

2m。此外，濕法的加固深度不宜大于20m，干法不宜大于15m，水泥攪拌樁的樁徑不應(yīng)小于500mm?！?7】某場(chǎng)地內(nèi)危險(xiǎn)滑動(dòng)面在基底以下6.0m，在采取地基處理時(shí)，樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為(

)。A、6.0m；

B、6.5m；

C、7.5m；D、8.5m；答案：D【18】水泥土攪拌樁的直徑不應(yīng)小于(

)。A、300mm；B、400mm；C、500mm；D、600mm；答案：C4承載力豎向承載的攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確

定。初步設(shè)計(jì)時(shí)也可按下式估算：式中：pz為攪拌樁復(fù)合土層頂面的附加壓力值(kPa)；Pzl為攪拌樁復(fù)合土層底面的附加壓力值(kPa)；Esp為攪拌樁復(fù)合土層的壓縮模量(MPa)；Ep為攪拌樁的壓縮模量，可取(100~120)fcu(kPa)，對(duì)樁較短或樁身強(qiáng)度較低者可取低值，反之可取高值；Es為樁間土的壓縮模量(MPa)。樁端以下未處理土層的壓縮變形值可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)的有關(guān)規(guī)定確定。5.3.3.3

其他1加固范圍豎向承載水泥攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)，攪拌樁平面布置可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及對(duì)地基承

載力和變形的要求，采用柱狀、壁狀、格柵狀、塊狀等處理形式?？芍辉诨A(chǔ)范圍內(nèi)布樁，獨(dú)立基礎(chǔ)下樁數(shù)不宜少于三根。柱狀處理可采用正方形或等邊三角形等布樁形式，其樁數(shù)可

按下式計(jì)算：

n=mA/Ap

5.3-6式中：n為樁數(shù)；A為基礎(chǔ)底面積，Ap為樁截面面積。2褥墊層豎向承載攪拌樁復(fù)合地基應(yīng)在基礎(chǔ)和樁之間設(shè)置褥墊層。褥墊層厚度可取200~300

mm。其材料可選用中砂、粗砂、級(jí)配砂石等，最大粒徑不宜大于20mm。褥墊層有利于發(fā)揮樁間土承載力，同時(shí)，可降低樁頂應(yīng)力的集中，此外，還有使樁頂受力趨于均勻，避免由于樁頂剔鑿不平、基礎(chǔ)與樁頂直接接觸時(shí)樁體中產(chǎn)生局部過(guò)大應(yīng)力使樁體過(guò)早破壞的作用。3深層攪拌壁狀處理用于地下臨時(shí)擋土結(jié)構(gòu)時(shí)，可按重力式擋土墻設(shè)計(jì)。為了加強(qiáng)其整體性，相鄰樁搭接寬度宜大于100mm。5.3.4

施工5.3.4.1

基本要求水泥土攪拌樁施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性試樁，數(shù)量不得少于2根。當(dāng)樁周為成層土

時(shí)，應(yīng)對(duì)相對(duì)軟弱土層增加攪拌次數(shù)或增加水泥摻量。攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度、與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升速度應(yīng)相互匹配，以確保加固深度范圍內(nèi)土體任一點(diǎn)均能經(jīng)過(guò)20次以上的攪拌。豎向承載攪拌樁施工時(shí)，停漿(灰)面應(yīng)高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高300~500mm厚的土層。開(kāi)挖基坑時(shí)，應(yīng)將上部質(zhì)量較差樁段挖去。施工中應(yīng)保證攪拌樁機(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的豎直，攪拌樁的垂直度偏差不得超過(guò)1％；樁位偏差不得大于50mm，樁直徑和樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)值。

5.3.4.2

施工順序如圖5.3-1所示，深層攪拌施工可按下列步驟進(jìn)行：①攪拌機(jī)械就位、調(diào)平；②預(yù)攪下沉至設(shè)計(jì)加固深度；③邊噴漿(粉)、邊攪拌提升至預(yù)定的停漿(灰)面；④重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)加固深度；⑤根據(jù)設(shè)計(jì)要求，噴漿(灰)或僅攪拌提升直至預(yù)定的停漿(灰)面；⑥關(guān)閉攪拌機(jī)械。

在預(yù)(復(fù))攪下沉?xí)r，也可采用噴漿(灰)的施工工藝，但必須確保全樁長(zhǎng)上下至少重復(fù)攪拌一次。

此外，攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r不宜沖水，當(dāng)遇到較硬土層下沉太慢時(shí)，方可適量沖水，但應(yīng)

考慮沖水成樁對(duì)樁身強(qiáng)度的影響。攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝的要求，應(yīng)有專人記錄。5.3.5

質(zhì)量檢驗(yàn)1施工質(zhì)量檢驗(yàn)攪拌樁應(yīng)在成樁后7d后，采用淺部開(kāi)挖樁頭(深度宜超過(guò)停漿(灰)面下0.5m)，目測(cè)檢查攪拌的均勻性，量測(cè)成樁直徑。檢查量為總樁數(shù)的5％。成樁3d內(nèi)，可用輕型動(dòng)力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性。檢驗(yàn)樁的數(shù)量應(yīng)不少于已完成樁數(shù)的1％，且不少于3根。經(jīng)觸探和載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)后對(duì)樁身質(zhì)量有懷疑時(shí)，應(yīng)在成樁28d后，用雙管單動(dòng)取樣器鉆取芯樣做抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量為施工樁總數(shù)的0.5％，且每項(xiàng)單體工程不得少于3點(diǎn)。2竣工驗(yàn)收豎向承載的水泥土樁復(fù)合地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁

載荷試驗(yàn)。載荷試驗(yàn)必須在樁身強(qiáng)度滿足試驗(yàn)的條件時(shí)，并宜在成樁28d后進(jìn)行。檢驗(yàn)數(shù)量為施工樁總數(shù)的0.5％~1％，且每項(xiàng)單體工程