水泥土桩复合地基加固机理分析
水泥搅拌桩复合地基分析与应用
水泥搅拌桩复合地基分析与应用【摘要】水泥搅拌桩在软土处理中具有很好的效果，但其加固和破坏机理研究还不够完善，通过对水泥搅拌桩复合地基的工程特性、施工工艺以及质量控制措施的分析介绍，进一步完善其在工程中的应用。
【关键词】复合地基；水泥搅拌桩；加固；工程应用0 引言水泥搅拌桩是加固饱和软土地基的一种方法，利用水泥和软土之间产生的物理化学反应，将软土加固成具有整体性、水稳定性、强度高的地基。
加固过程充分利用了原土地基，具有施工方便、成本低、加固软土较深的优点。
水泥深层搅拌有干法和湿法两种，区别在于干法往土体中加入的是水泥粉，而湿法加入的则是水泥浆，可以根据软土中含水量确定采用哪种方式。
水泥的搅拌法能在边坡支护、水利工程、复合地基中广泛应用，通过搅拌桩形成的水泥墙、防渗墙具有良好的支护、防水作用，对提高地基承载力，减小地基变形有很好的效果。
但目前对水泥搅拌桩法的加固机理和破坏机理等理论研究还存在一定的缺陷，在应用过程中会遇到各种问题，通常在施工时先通过试验室和现场的荷载试验、原味测试等来确定搅拌桩的适用性、施工工艺以及技术参数等。
1 水泥搅拌桩复合地基的工程特性分析1.1 水泥搅拌桩复合地基的加固机理水泥和软土的硬化机理和水泥混凝土的硬化有一定的不同，在混凝土中主要是水泥的水解和水化作用，凝结速度和强度提高都比较快，在软土中水泥掺加量大概占到土体的15%，相对含量少，拌和上也达不到混凝土的充分程度，加上软土的松散，具有一定的活性，导致水泥的硬化复杂，过程缓慢。
其加固土体的机理通常有以下三个过程：水泥水解和水化反应，主要受到含水量的影响，在土体含水率小时如果采用干法施工，会造成，施工难度大，水泥不能充分水解和水化，影响加固效果。
粘土颗粒和水泥水化产物的作用，水泥水化反应的产物会和土体产生离子交换和凝结作用，水泥水解和水化越彻底，硬化效果就越好。
碳酸化作用，通过水泥水化产物的胶结作用，加强土体的强度，在施工中要强制搅拌，避免出现土块和水泥团，搅拌越充分，混合土越均匀，土体总体强度就越大。
水泥土搅拌桩加固机理及在软土地基中的应用
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图 １ 地 层 剖 面
Ｆｉ １ Ｓｔａ ｉ ａ ｇ． ｒ ｔｇｒ ｐｈｉ ｅ ｔｏ ｃ ｓｃ ｉ ｎ
２ ７
基 的处理 ， 主要 适用 于饱 和软 粘土 地基 的加 固 Ｊ ．
２ 工 程 应 用 分 析
２ １ 工 程地 质简 况 ． 武 汉某 写字 楼 占地 面积 ２２ ０ｍ ， 底 压力 为 ０ 基 １０ｋ ａ 根 据勘 察报 告 ， ９ Ｐ ． 场地下 １ 深度 范 围 内的 ４ｍ 地层 主 要为人 工 填土 和第 四系 冲 积沉 积 土 ， 地基 土 层（ 图 １ 示） 如 所 自上 而下 可分 为 ： （） １ 人工 填土 及部 分 腐 殖 土． 粉土 质 ， 褐 色或 黄
第 ｌ Ｏ卷 第 ３期
２１ ０ ０年 ９月
徐 州 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ＯｕＲＮＡ ０Ｆ ＸＵＺ Ｌ Ｈ０Ｕ ＮＳ ＴＵＴＥ ＯＦ Ａ Ｉ ＴＩ ＲＣＨＩ Ｃ ＴＥ ＴＵＲＡＬ ＴＥ ＣＨＮ０Ｌ ０ＧＹ
Ｖ ０ ．１ № ． １ Ｏ ３ Ｓｐ ２ ０ ｅ ． ０１
水 泥 土搅 拌 桩 法 具 有 对 环 境 影 响 较 小 ， 工 周 期 施 短， 尤其 适用 于 ２ 深 度范 围 内无 理 想 持力 层 的 ０ｍ 软 土地基 ． 泥土搅 拌桩 已发 展 成 为常 用 的软 弱地 水
得到广 泛 应 用 ． 方 法 通 过 特 制 的 深 层 搅 拌 机 该 械， 利用 水泥 作 为 固 化 剂 ， 地 基 深处 将 软 土 与 固 在
水泥土桩复合地基的处理方法与应用
水泥土桩复合地基的处理方法与应用提纲：1. 水泥土桩复合地基的定义、作用和应用范围2. 水泥土桩复合地基的处理方法和施工要点3. 水泥土桩复合地基的优缺点及与传统地基的比较分析4. 水泥土桩复合地基在工程实践中的应用案例分析5. 水泥土桩复合地基未来的发展方向和研究热点一、水泥土桩复合地基的定义、作用和应用范围水泥土桩复合地基是一种利用水泥土桩和土基体组成的复合地基，以提高地基承载力、改善地基稳定性和减小沉降量的工程技术。
它主要应用于软土地区和基础深度较浅的场合，如大型工业厂房、市政建筑、公路、桥梁等。
水泥土桩复合地基与传统地基相比，具有施工方便、经济高效、承载力大、不受季节影响等优点。
二、水泥土桩复合地基的处理方法和施工要点水泥土桩复合地基的处理方法一般分为桩桥和桩基。
桩桥是指将水泥土桩按规定的间距并排，然后用预制桥梁或钢筋网搭成一个硬（或软）连接的水泥土梁，形成一种刚性复合地基。
桩基则是在原先的基础上，按照一定的间距用机械钻孔机分段打入钻孔中，形成一种桩柱与土基组合的复合地基。
水泥土桩的直径一般为300mm-600mm，长度为5m-12m不等。
在施工过程中，需要注意保护现场环境、防止沉降等问题。
三、水泥土桩复合地基的优缺点及与传统地基的比较分析与传统地基相比，水泥土桩复合地基具有以下优点：施工方便、经济高效、承载力大、受季节影响小、适用范围广。
缺点则主要体现在施工难度较大、环保问题待解决、可靠性有待验证等方面。
但总体上来看，水泥土桩复合地基是一种有广泛应用前景的地基处理方法。
四、水泥土桩复合地基在工程实践中的应用案例分析（1）某厂房基础工程某地一家企业的厂房基础工程中，选用水泥土桩复合地基处理方法，以保证厂房的承重能力和稳定性。
经实施后，该企业的生产规模有了较大的提升，厂房的地基问题也得到了圆满解决。
（2）某公路桥梁工程某地一座公路桥梁的地基存在较大的安全隐患，建设单位采用了水泥土桩复合地基处理方法，并针对该地区的地质环境特点进行了详细研究，最终取得了显著的成效，行车安全得到了有效保障。
水泥土搅拌法加固机理及其室内试验和强度特征.
水泥土搅拌法加固机理及其室内试验和强度特征核心提示：摘要：根据某工程水泥土室内试验成果报告，分析其强度特征与土的物理力学强度、水泥掺入比、干密度之间的关系，为工程加固设计提供依据。
关键词：水泥土；搅拌法；加固机理；室内试验；强度特征水泥土搅拌法...摘要：根据某工程水泥土室内试验成果报告，分析其强度特征与土的物理力学强度、水泥掺入比、干密度之间的关系，为工程加固设计提供依据。
关键词：水泥土；搅拌法；加固机理；室内试验；强度特征水泥土搅拌法是用于加固饱和软黏土地基的一种较常用的地基加固方法。
它是利用水泥、粉煤灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土，从而达到地基加固的目的。
这些加固土柱体与柱体间的土构成了一种复合地基，或者把深层搅拌而成的水泥土柱体，逐根紧密排列成连续壁状墙体而作为支挡结构和防水帷幕。
因此，它是一种灵活、有效的地基处理方法。
1 水泥土加固机理水泥土经搅拌后发生一系列物理化学反应，这是水泥土加固的根本原因，主要有以下三个反应：1.1 水泥的水解和水化反应普通硅酸盐水泥的主要成分有：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。
当用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土发生水解和水化反应生成含水硅酸钙、含水铝酸钙、含水铁铝酸钙、氢氧化钙等化合物。
这些化合物迅速溶于水，使水泥颗粒表面重新暴露出来并再次与水发生化学反应。
当周围的水溶液达到饱和后，新生成物不能再溶解，以胶体状态或结晶形式析出，并继续硬化，形成水溶石骨架，这是水泥土强度的主要来源。
1.2 黏土颗粒与水泥水化物的作用当水泥的各种水化物生成后，有的继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与周围具有一定活性的黏土颗粒发生如下反应：⑴离子交换的团粒化作用：土中含有较多的二氧化硅，其遇水形成硅酸胶体颗粒，其表面带有Na+和K+，它们与水泥水化生成的氢氧化钙中的Ca2+进行当量交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒，从而使土体强度提高。
水泥粉喷桩加固原理
加固原理：深层搅拌桩多用于软土层较厚的地基加固处理工程中，其基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程，可通过专用机械设备将固化剂灌入需处理的软土地层内，并在灌注过程中上下搅拌均匀，使水泥与土发生水解和水化反应，生成水泥水化物并形成凝胶体，将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体，这就是水泥骨架作用，同时，水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换作用，生成稳定的钙离子，从面进一步提高土体的强度，达到提高其复合地基承载力的目的。
加固机理：水泥土的强度机理主要有两个方面的作用，首先是水泥的骨架作用，水泥与饱和软黏土搅拌后，发生水泥的水解和水化反应，生成水泥水化物，形成凝胶体—氢氧化钙，将土颗粒或小土团凝结在一起，形成一种稳定的结构整体。
其次是离子交换作用，水泥在水化过程中，生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子（或钾离子）进行离子交换，生成稳定的钙离子，从而提高土体的强度。
国内外大量的试验及研究表明，水泥与软土拌合后，将发生如下的物理化学反应：1、水泥的水解水化反应。
减少了软土中的含水量，增加土粒间的黏结，水泥与土拌合后，水泥中的硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙以及铁铝四钙等矿物质与土中水发生水解反应，在水中形成各种硅、铁、铝质的水溶胶，土中的CaSO4大量吸水，水解后形成针状结晶体。
2、离子交换与团粒作用。
水泥水解后，溶液中的Ca2+含量增加，与土粒发生阳离子交换作用，等当量置换出K+、Na+，形成软土大的土团粒和水泥土的团粒结构，使水泥土的强度大为提高。
3、硬凝反应。
阳离子交换后，过剩的Ca2+在碱性环境下与SiO2-、Al2O3发生化学反应，形成水稳性的结晶水化物，增大了水泥的强度。
4、碳化反应。
水泥土中的Ca（OH）2与土中或水中CO2化合生成不溶于水的CaCO3，增加了水泥的强度。
水泥与地基土拌和后经上述的化学反应形成坚硬桩体，同时桩间土也有少量的改善，从而构成桩与土复合地基，提高地基承载力，减少了地基的沉降。
水泥土搅拌桩加固软土地基的工艺特点和技术要点
水泥土搅拌桩加固软土地基的工艺特点和技术要点随着我国环渤海经济圈规划的实施，天津吹海造田而成的临港工业区迎来了前所未有的发展机遇，也面临着一系列软土地基所带来的危害。
为了确保建筑及设备的地基承载力、工后沉降量、沉降速率等满足各项设计要求，降低后期成本，我们必须采取有效措施对软土地基进行处理。
在天津和谐型大功率机车检修基地工程中采用了水泥土搅拌桩加固工艺，该工艺采用水泥作为固化剂，对软土地基能够起到很好的加固效果，能够从根本上保证工程的整体质量。
本文通过叙述水泥土搅拌桩的加固机理以及软土地基的危害和工例，并对水泥土搅拌桩加固软土地基技术要点进行了详细的探讨。
标签：水泥土搅拌桩;加固技术;软土地基;工艺特点;技术要点一、引言所谓水泥土搅拌桩加固软土地基，就是在钻进成孔过程中利用水泥、石灰等材料作为固化剂，外加一定的渗合剂，使用特种深层搅拌机械将浆液或粉状固化剂喷入软土地基的深层，经强制就地搅拌和合，使原位软土与固化剂均匀混合并发生一系列物理化学反应，硬结成水泥土桩或水泥土块，形成整体性、水稳定性和一定强度的复合地基。
与原位软土相比，水泥土强度高、压缩模量大、渗透系数小，可较大幅度地提高地基承载力。
二、软土地基的危害和后果在我国铁路线路及动车段建设的施工过程中，软土地基所带来的危害已经成为了施工单位最为重视的问题。
由于软土地基的性质因地而异，因层而异，存在着很大的不可预见性，因此，在施工过程中，若稍有不慎，就会带来严重的质量事故，由软土地基引起的危害以及危害形成的原因主要有以下几个方面：1、施工的过程中，若工程的地基属于软土地基，且没有对其采取有效的处理措施，那么就很容易造成基础下沉、失稳，甚至危及邻近其他建筑。
如中山县附近的狮窖口桥，由于在施工的过程中，对其存在的软土地基没有进行科学的处理，导致地基出现了严重下沉的现象，使桥台被推坏，拱体也受到了一定程度的损伤，新公路旁边的老公路也被挤移，附近的厂房和民房也因此而受到了损伤。
水泥土搅拌桩复合地基在沿海地区的使用
水泥土搅拌桩复合地基在沿海地区的使用摘要：随着国家经济发展战略向沿海地区的转移，沿海地区建设的不断增多。
沿海地区腐蚀环境下软土地基如何使用也成为设计工作的主要内容。
关键词：水泥土搅拌桩；水泥土搅拌桩复合地基；腐蚀沿海地区的场地多为厚层软土地基，场地地下水位较高，地基土中含有较多的硫酸盐、氯盐等具有腐蚀性的介质。
软土地基的加固有多种方法，结合工程实践简要的介绍一下水泥土搅拌桩复合地基的使用。
1.水泥土的加固机理：水泥土搅拌法加固软土地基是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和浆液或粉状的固化剂进行强制搅拌，经拌和后的混合物发生一系列物理化学反应，使软土硬结成整体性、水稳性和一定强度的加固体。
用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。
水泥矿物成分中的硫酸钙再与水泥土中的水化铝酸钙反应生成一种被称为“水泥杆菌”的化合物—钙矾石。
这种反应迅速，反应结果把大量的自由水以结晶水的形式固定下来，并具有膨胀作用，钙矾石结晶膨胀力达20MPa，这对于高含量的软黏土的强度增长有特殊意义。
碳酸化作用：水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收软土中的水和土孔隙中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙。
这种反应能使水泥土强度增加，但增长的速度较慢，幅度也很小。
在实际工程中可以不予考虑。
正常情况下，Ca SO4在水泥的成分中存在的比例是有限的，一般不超过5%，水泥的掺入量也在7~20%左右，形成具有膨胀作用的钙矾石也是有限的。
但沿海地区场地土中含有大量的硫酸盐，大量的SO42-离子与水泥中的Ca2+离子发生反应，生成硫酸钙，二水石膏（Ca SO4·2H2o）结晶，体积膨胀1.5倍多。
硫酸钙继续与水泥土中铝酸三钙化学反应，生成硫铝酸钙（钙矾石）。
硫酸盐的存在使生成钙矾石的量不断增多，膨胀作用也不断地加大，但由于水泥掺量有限，这种膨胀力不会像混凝土那样产生不利的膨胀力，这种有限的膨胀作用对软弱土地基的加固却十分有力，大大地提高了软黏土的密实度，加速了优质地基的形成。
水泥土搅拌桩的加固原理
水泥土搅拌桩的加固原理水泥土搅拌桩是一种常用的地基加固技术，它的加固原理主要是通过将水泥与土壤混合搅拌形成搅拌桩，从而提高土壤的承载能力和抗剪强度。
这种加固方法在土壤改良、地基处理和基础加固等工程中得到广泛应用。
水泥土搅拌桩的加固原理可以从以下几个方面进行解析：一、土壤改良通过将水泥与土壤混合搅拌形成搅拌桩，可以改善土壤的物理和力学性质。
搅拌过程中，水泥与土壤发生反应，形成水泥胶结体，填充土壤孔隙，增加土壤的密实度和稠度。
同时，水泥的硬化过程中产生的水化产物填充土壤空隙，形成坚固的胶结体系，提高土壤的抗压强度和抗剪强度。
二、土壤固结水泥与土壤的搅拌过程中，搅拌桩的旋转和下沉作用会使土壤产生剪切变形，从而使土壤颗粒重新排列，形成较密实的结构。
同时，水泥的胶结作用将土壤颗粒固结在一起，形成坚固的土体结构。
这种土体结构可以有效地阻止土壤的沉降和变形，提高土壤的承载能力。
三、土壤增强水泥土搅拌桩的加固原理还包括土壤增强。
水泥与土壤混合搅拌后，水泥颗粒与土壤颗粒之间形成粘结，形成了复合材料。
这种复合材料具有较高的抗剪强度和抗压强度，可以有效地承担荷载，增强土壤的抗剪性能和承载能力。
同时，水泥的硬化过程中产生的水化产物填充土壤空隙，进一步增加了土壤的密实度和稠度，提高了土壤的抗剪强度和抗压强度。
四、土壤改性水泥土搅拌桩的加固原理还包括土壤改性。
水泥与土壤混合搅拌后，水泥的胶结作用可以改变土壤的物理和化学性质，提高土壤的稠度和强度。
水泥与土壤的混合还可以调节土壤的含水量和含盐量，改善土壤的工程性质。
通过水泥土搅拌桩的加固处理，可以有效地改善土壤的质量和性能，提高土壤的工程可靠性和耐久性。
水泥土搅拌桩的加固原理是通过将水泥与土壤混合搅拌形成搅拌桩，改善土壤的物理和力学性质，提高土壤的承载能力和抗剪强度。
这种加固方法在土壤改良、地基处理和基础加固等工程中具有广泛的应用前景。
通过水泥土搅拌桩的加固处理，可以有效地提高工程的安全性和稳定性，保障工程的长期使用。
水泥土搅拌桩在地基加固中的应用与研究
无论是城市建设 、公路建设还是其它基础设施 的建设 ，都不可避免 地遇到各种软弱地基 ，而水泥土搅拌桩是利用水泥材料作固化剂 ，通过 特制 的深层搅拌机械 ，在地基深处就地将地基土和固化剂强制搅拌 ，利 用固化剂和 土体之间所产 生的一系列 物理 、化学反 应 ，使地基 土硬结 成 具有整体性 、水稳定 性和一定强度 的加固体 ， 而达到加 固地基 的目 从
１１ 水 泥 的 水 解 和 水 化 反 应 ．
０善 毒 ； ２分薹耄 聋黍 趟蛙骥 蕊敞 ０ 童 ｛ ｜ ｔ ５ １ １ ｏ １ １ １ ９ ２２ ３ ３４２ ５ ． ７ １ ．６ １ ．９ ７ ．６ ７ １４ ． ９ １ｏ ． ６ １４ ． ５
普通 硅酸盐水泥 主要是 由Ｃ Ｏ、Ｓｏ７ 、Ｆｅ０ 等组成 ，这些 ａ ｉ 、Ａｌ ０ ， 不 同的氧化 物组成 了不 同的水泥 矿物 ：３ ａ ・ ｉ 、２ Ｏ ・ ｉ 、 Ｃ Ｏ ＳＯ， Ｃａ ＳＯ， ３ Ｏ ・ 、４ ０ ・ ０ ＦＰ０， Ｃａ Ａ，０ Ｃａ ＡＺ ・ ， 、Ｃａ Ｏ． 。水泥 拌 入 软 土 ， Ｓ 等 后 ，水 泥 颗 粒 表 面 的矿 物 很 快 与 软 土 中 的水 发 生 水 解 和 水 化 反
水泥 掺入 比 （％
图ｌ无侧限抗压强度与水泥掺人比的关系 ２ 龄 期 。水 泥土 的强度 随着龄期 的增 长而提 高 ，一般 在龄期 超 ） 过２ ｄ ８ 后仍有 明显增长 。不 同龄期 的水 泥土无侧 限抗压强度问的关系如
下：
厶 ７（． － ． ２ －０ ７０６ ４ ３ ８ Ｏ２ ． ｚ ．－ ８ ６０ Ｏ ８ 。
应 ，生成 Ｃ （ Ｈ） Ｃ ０ ・ ＳＯ ・ Ｉ ａＯ ， 、３ ａ ２ｉ ， ３ Ｌ０、３ ａ ‘ Ｉ ， ６１０ Ｃ ０ Ａ ， ‘ １， 及 ０ ３ ａ － ｅ ， ６ｔ 等化合物 。其 中Ｃ （Ｈ Ｃ Ｏ ・ Ｓ ， ３ ０ ＣＯ Ｆ， ・１０ ０ ， ａＯ ） 、３ ａ ２ｉ ・ 能 Ｏ 迅速溶 于水中 ， 使水泥颗粒表面重新暴 露并 与水发生反应 ，这样 周围的
夯实水泥土桩复合地基加固机理试验分析
试 验 ，平均值为 ４ ４Ｍ ａ ． Ｐ ，测试结果见表 ３ 。 ２ ３ 复合地基承 载力 ． 地基 处理后 ２ ，采 用荷载板试验方法对复合地 ８ｄ
外 因共 同作用下引发 。这种塌滑与岸坡 的物理力学性 能有关 （ 如浸水 湿 化 速 率 、摩 擦 系 数 、水 下 休 止 角 等） ，同时与水深大小 也密 切相 关。这种 塌滑 突发性 强 、坍塌规模大 ，也最 危险。
—
３ｌ ６．
［ ］吴宏伟等．雨水人渗对非饱和士坡稳定性影 响的参数 研究 ［ ］ ８ Ｊ ．岩士力
４ 结语
学 ，１９ ９ ９，２ （ ）：ｌ—ｌ ０ １ ４．
对于岸坡稳 定性 的影响因素程度最大 的是构成岸
［ ］燕彬 ，李前 等． 渗 流对 基 坑 稳 定 的影 响 ［ ］ 山东 建 筑 学 院院 报 ， ９ Ｊ．
参考文献 ：
［ ］Ｓ ｅ ｐ ｎＡ Ｗ．Ｒ ｓ ｕｌ ｔ ｎ ｔ ｏ ｃ ｙ ｎ ｓｄｓ ｆ ｄｄｓ ａ ｎ ｅ １ ｋｍ ｔ ｏ ｅｉ ａ ｓｅ ｇ ａｓｎｌ ｄｌ ｅ， ｏ ｅ ｒ ａａｄｔ ｄ ｒ ｈ ｆ ｌ ｉ ａ ｉ ｌ ｔｔ ｈ ｌ ｏａ ｒ Ｊ ．Ｇ ｏ ｔ ｈ ｉ ｅ １ ８ ， ５ ３一 ｌ． ａ ｒｔ ｙ［ ］ ｅ — ｅ ｎ ｕ ， ９ ５ ３ ： ｂ ｏ ｃ ｑ ８ ［ ］秦 四清 ，张倬元 ，王士天 等．非线性工 程地质学 导引 ［ ．成都 ：西 ２ Ｍ］ 南交通大学 出版社 ， ９ ３ １９ ． ［ ］秦 四清．初论岩体失稳过程 中耗散结 构的形成机制 ［ ］岩石力 学与工 ３ Ｊ
关键词 夯 实水 泥土桩
复合 地基
原位测试
桩 土应 力比
＝１０ ｋ ； ３ Ｐａ
软土地基搅拌桩复合地基加固技术
软土地基搅拌桩复合地基加固技术本文介绍了搅拌桩复合地基的工作原理，通过工程案例表明该法在软土地基处理中具有经济实用等特点。
标签：搅拌桩复合地基地基加固施工技术1搅拌桩复合地基的工作原理及方法深搅桩作为复合地基中的竖向增强体时，由于水泥土桩介于柔性桩和刚性桩之间，在软土中主要呈现出桩体的作用。
在正常置换率的情况下，桩分担了大部分外荷载，桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传到深层土中。
在桩和土共同承担外荷载的过程中，土中高应力区增加，从而提高地基承载力，复合地基对软弱下卧层来说具有垫层的扩散作用，减小传到下卧层顶面的应力，同时减小下卧层的变形。
2搅拌桩加固机理及适用范围2.1深层搅拌法固化原理深层搅拌法由于土质不同，其固化机理也有差别。
用于砂性土时，水泥土的固化原理类同于建筑上常用的水泥砂浆，具有很高的强度，固化时间也相对较短。
用于粘性土时，由于水泥掺量有限，且粘粒具有很大的比表面积，并含有一定的活性物质，水泥或石灰的水解和水化反应完全处于粘土颗粒包围之下，其硬化速度比较缓慢，固化机理比较复杂。
2.2深搅桩的加固机理由于搅拌机械的切削搅拌作用，实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的天小土团。
在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象，而土团间的大孔隙基本上己被水泥颗粒填满。
加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区，而在大小土团内部则没有水泥。
只有经过较长的时间，土团粒的土颗粒在水泥水解产物渗透作用下，才逐渐改变其性质。
因此在水泥土中不可避免地会产生强度较大和水稳定性较好的水泥石区和强度较低的土块区。
两者在空间相互交替，从而形成一种独特的水泥土结构。
2.3深搅桩加固地基的作用（1）加固土完全改变了天然软土的性质。
流塑态软粘土拌入固化剂后形成的加固土呈坚硬状态。
其抗压强度、抗剪强度、变形模量等指标分别比天然软土提高数十倍至百倍。
当固化剂掺入比aW>5%时，加固土无侧限抗压强度qu可达5OOKPa～4000KPa，抗拉强度s 1=（0.15-0.25）qu，粘聚力C=（0.2-0.3）qu，摩擦角fw位于20°～30°之间，变形模量Eo =（120～150）qu。
水泥土搅拌桩复合地基的分析
水泥土搅拌桩复合地基的分析作者：肖青春黄进元来源：《中国新技术新产品》2010年第10期摘要:水泥土搅拌桩加固技术从发明到现在,其历史不过几十年,无论从加固机理还是设计计算方法,均存在不完善的地方,仍处在探讨研究之中。
为了满足地基的强度、变形和抗震等要求,必须对天然的软弱土地基进行人工处理。
水泥土搅拌桩复合地基,由于其经济效益显著,施工便捷而又无环境污染,被广泛应用于各类工程实践中。
关键词:水泥土搅拌桩;复合地基1 引言随着我国工业布局和城市发展的规划,越来越多的建筑将建在地基条件较差的场地,建在软土地基上的建筑物将越来越多。
作为加固饱和软土地基的一种方法,水泥土搅拌桩基础利用水泥作为固化剂,通过特制的机械,将软土和水泥强制搅拌,利用水泥和软土之间所产生的一系列物理-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优质地基。
这种方法的出发点是最大限度地利用了原土,相比较处理软土地基的其它方法,该方法具有施工方便、费用低廉、加固软土较深等优点。
2 水泥土搅拌桩复合地基的工程特性2.1 地基处理概述地基是指承托建(构)筑物基础的一部分范围很小的场地,根据基础以下的土体名称和性质的不同分别称为碎石土地基、砂土地基、粘性土地基、软弱土地基、冻土地基、膨胀土地基和盐渍土地基等,当基础直接建造在未经加固的天然土层上时,称为天然地基。
若天然地基较为软弱,不能满足建(构)筑物作用下承载力的要求、变形要求或在地震作用下有可能产生液化、震陷及失稳时则先要经过人工加固处理后再建造基础,这种对不良地基进行补强加固的过程称为地基处理。
2.2 地基处理的对象地基处理的软土对象有以下几类:软土这里的软土应为相对软弱土,是指该土层在上部结构荷载加上后,其承载力或变形不能满足规范规定要求的土层。
这里既包括淤泥及淤泥质土,也包括土质相对较好但当上部结构荷载很大而不能满足要求的土。
淤泥及淤泥质土是在静水或缓慢流水环境下沉积,经生物化学作用形成,有的富含有机物,其天然含水量大于液限。
水泥土搅拌桩复合地基
7.3 水泥土搅拌桩复合地基水泥土搅拌桩是利用水泥或水泥系材料为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将原位土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，形成水泥土圆柱体。
由于固化剂和其它掺合料与土之间产生一系列物理化学反应，使圆柱体具有一定强度，桩周土得到部分改善，组成具有整体性、水稳性和一定强度的复合地基，也可做成连续的地下水泥土壁墙和水泥土块体以承受荷载或隔水。
一、发展概况自1824年英国人阿斯琴首先制造出硅酸盐水泥并取得专利以来，利用水泥灌浆止水，利用水泥和土拌合作为道路基层已得到应用，但主要是作土的浅层处理。
美国在第二次世界大战后研制成功一种就地搅拌桩(MIP)，即从不断回转的螺旋钻中空轴的端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片的搅拌而形成水泥土桩，桩径0.3～0.4m，长度10～12m。
1953年日本清水建设株式会社从美国引进这种方法，继而又开发出以螺旋钻机为基本施工机械的CSL法，MR—D法(以开发公司名称的首字母命名)。
CSL法和MR—D，都是采用螺旋钻杆上带有特殊形状的搅拌翼片，并通过钻杆供给水泥浆，与土进行强制搅拌。
以上采用喷射水泥浆的湿法工艺成桩的统称CDM法。
由CDM法派生的DLM工法、HCM工法、SMW工法、TRD工法等，均由日本首先研发。
所谓DLM法，是1965年日本运输省港湾技术研究所开发的将石灰掺入软弱地基中加以原位搅拌，使之固结的深层搅拌工法。
1974年由于大面积软土加固工程的需要，由日本港湾技术研究所、川崎钢铁厂等对石灰搅拌机械进行改造，合作研制开发成功水泥搅拌固化法(CMC)，用于加固钢铁厂矿石堆场地基，加固深度达32m。
此外还有类似的DCM法、POCM法等。
DLM施工法，如其名称中所指明的那样，是一种以生石灰为固化剂的施工法，由两根带有旋转翼片的回转轴及在其中间部位兼作导向柱的固化剂输入管组成，固化剂是从两个搅拌面的交叉部位输入地基中的，通常形成两个圆叠合形状断面的双柱状加固体。
复合地基作用机理及沉降计算[详细]
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桩间土承载力折减系数
石灰桩 振冲桩 夯实水泥土桩 水泥土搅拌桩
高压喷射注浆法
CFG桩
1.05～ 1.2
1
0.9～1
0.1～0.4（桩端土 好）
0.5～0.9（桩端土 差）
0.5～0.9（摩擦桩） 0.0～0.5（端承桩）
0.75～ 0.95
（1）桩体承载力特征值的确定
a．对粘结材料桩复合地基，桩体承载力特征值可采用类
λ1 —— 复合地基破坏时，桩体发挥其极限强度的比例。若桩体先达到极限 强度继而引起复合地基破坏，则为1.0，若桩间土比桩体先达到极
限强度，则小于1.0；
λ2 —— 复合地基破坏时，桩间土发挥其极限强度的比例。一般情况下，复 合地基中往往桩体先达到极限强度，其值通常在0.4～1.0之间；
m —— 复合地基面积置换率。
柔性基础下复合地基
无垫层 有垫层（刚性）
刚性基础与柔性基础下复合地基承载性状不同：柔性基 础下复合地基的桩土荷载分担比要比刚性基础下的复合地基 小，而其沉降要比刚性基础大。
二、复合地基特点及形成条件
1.复合地基特点
（1）加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均 质、各向异性的。
——区别于均质地基。 （2）在荷载作用下，基体和增强体共同直接承担荷 载的作用。
（6）时间：n随时间的延续逐渐增大，这是由于桩间土 的固结和蠕变使荷载向桩体集中。
（三）桩土荷载分担比 桩土荷载分担比：桩、土分担荷载的比例。
p Pp P
s Ps P
式中
Pp —— 桩承担的荷载； Ps —— 桩间土承担的荷载； P —— 总荷载。
桩土荷载分担比和桩土应力比的关系： （1）已知桩土荷载分担比
p
水泥土搅拌桩复合地基受力机理分析
表 １各 土 层 物 理 力 学特 性 指 标
度的垫层 ， 运用有限差分法， 选择一工程实例 ， 对水 泥土搅拌桩复合地基的变形、 强度 、 承载特陛、 荷载 ｆ 递、桩土间相互 怍用等力学 进行 了研究 ； 专 探 讨了 ’ 桩土模量比、 桩长 、 荷载对桩顶应力及桩土模 量比对桩土中荷载传递规律的影响， 得到了一些具 有一定工程价值和理论价值的结论。 ２ｆ ：程实例与有限元分析模型的建立 ： ２ ． １工程 实例 ２ ．路堤 断面 没计 １ １ 选择沪宁高速公路昆山试验段 １ ２ 断面 （ 桩 号 为 Ｋｌ ＋ ５ ～ ９ ２ ７ ） 行 分 析 其 路 堤 底 ９ １０ Ｋ１＋ ９ ５ 进 ， 宽 ３． ８ ｍ正常设计路面宽 ２ ． 试验填土高度为 ０ ６ ｍ， ０ ５ ｍ（ ． 超载 ２ ｍ） 基采用 粉体 搅拌桩 处 理 ， 长 ６ ５ 。路 桩 １． 间距 １ ｍ， １ ｍ， ０ ． 三角形布置， ３ 桩径 ５ ｅ 路堤边 ０ ｍ， 坡为 １．。 ： １ ５ Ｚ１ ２地基 土物理 质 地基各土层物理力学指标见表 ｌ 。 ２ 数值模型建立 ． ２
一
种 费
弹 性 楗 量
泊 柑
比
内 摩 擦 角
， 。 （）
粘 聚 力
Ｃ／ ｋＰａ ５０
２５ １２ ２５
垫 层 Ｃ１土 层
６０ ０ ０ Ｏ １１ ０ ０ ０
０ ２８ ０ ３ ２ ０ ３ ５
０ ３２
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工 程科 技 】 Ｊｆ
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水泥土搅 拌桩 复合地 基受 力机 理 分析
复合地基桩型组合优化机理特性分析
摘
要： 选用 Ａ ｉ 软件进行数值模拟计算， ｄｎ ａ 对比分析 了层桩组合 式与层 式复合地基 ， 以及桩 式与层桩组合 式复合地基
的主要差别。结果表 明： 层桩组合式复合地基 沉降量小 ， 且呈波浪状 ； 层桩组合 式复合地 基超孔压值较 层式复合地基 有
较 大减 少 ， 孔 压 消散 较 快 ； 且 层桩 组 合 式 复 合 地 基 与桩 式复 合 地 基 相 比 ， 以防 止 施 工初 期 垫层 碎 石 刺入 软 弱 土 层 。 防 可 对
止碎石垫层 内塑性 区的开展 有利。对比分析 了层桩组合式复合地基 工后 沉降的变化规律 ， 结果表明 ： 桩体渗透 系数 时最
大总 沉 降 量影 响 较 小 ， 渗 透 系数 大 小 对 工后 沉 降 有 较 大 影 响 ； 基 土 的渗 透 性 对 总 沉 降的 影 响 较 小 ， 对 工后 沉 降 影 但 地 但
桩体
・
２０ ．０
作者简 介： 张爱军（９ ４ 。 山西阳 高人 ， １６ 一） 男， 教授 ， 博士 ， 主要从 事非饱和特殊 土理论 与岩 土工程数值计算Ｉ作 。
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在同一个地基上采用不同地基处理方式 的组合 ， 综合发挥 各种地基处理方法 的优点 ， 是复合地基优化 的重要 内容。型式 组合优化的实质是最大 限度 地发挥 各种复合 地基类 型和元素
水泥土搅拌桩加固机理及在水利工程中的应用
水泥土搅拌桩加固机理及在水利工程中的应用摘要：本文将通过介绍水泥搅拌桩的加固机理，对应用效果及存在问题进行了剖析，指出适用范围、应用中的注意事项，为工程提供参考。
关键词：水泥土；强度；机理1前言水泥土搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂，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，由固化剂和软土间所产生的一系列物理-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泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。
2水泥土搅拌法使用范围水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和和松散砂土等地基。
当地基土的天然含水量小于30%（黄土含水量小于20%）、大于70%或地下水的ph25 的黏土、地下水具有腐蚀性以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。
目前工程中搅拌法常用于组成水泥土桩复合地基以提高地基承载力、增大变形模量、减少沉降量、水泥土支挡结构物、防渗止水帷幕等。
3 水泥搅拌桩加固的基本原理通过水泥与软土的搅拌从而加固软土的机理与混凝土的硬化机理有一定的区别，水泥土中，由于水泥的掺量很小（一般小于被加固土体的15%），水泥与土的混合也不充分，而粘土的比表面积较大且具有一定的活性；这样水泥土的硬化速度缓慢而且过程也复杂得多。
目前对水泥土加固土的机理，一般认为有包括几个过程：水泥的水解和水化反应；粘土颗粒与水泥水化物的作用；碳酸化作用。
3.1水泥的水解和水化作用普通的硅酸盐水泥主要由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成，由这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿化物：硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸三钙、铝酸三钙、硫酸钙等。
用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快和软土中的自由水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙及含水铁酸钙等化合物。
通过一系列反应所产生的氢氧化钙、水化硅酸钙能速导溶于水中，使水泥颗粒表面重新暴露出来，再与水发生反应，这样周围的水溶液就逐渐达到饱和，当溶液饱和后，水分子虽然继续深入颗粒内部，但新生成物已不能在溶解，只能以细分散状态的胶体析出，悬浮于溶液中，形成胶体。
加固土桩的作用机理
加固土桩的作用机理
加固土桩是一种常用的地基加固方法，其作用机理主要涉及以下几个方面：
一、土桩的加固机理
1.土桩的加固作用主要通过填充和挤密作用实现。
在施工过程中，土桩将周围土体挤开，使土体孔隙减小，从而提高地基的承载力。
2.土桩中的材料（如砂、碎石等）具有良好的排水性能，可以有效地降低土体的饱和度，提高土体的抗剪强度。
3.土桩与周围土体之间的摩擦作用也能提高地基的承载力。
在荷载作用下，土桩与周围土体产生摩擦力，从而增加土体的整体稳定性。
二、灰土桩的加固机理
1.灰土桩在施工过程中，生石灰与土体中的水分发生反应，生成消石灰，使土体体积膨胀，从而提高地基的承载力。
2.灰土桩中的灰土材料具有较高的强度和抗渗性能，能有效改善周围土体的物理力学性质。
3.灰土桩与土体之间的摩擦作用也能提高地基的承载力。
三、微型桩的加固机理
1.微型桩作为一种深基础，能将荷载有效地传递至较坚实的土层或岩层，提高地基的承载力。
2.微型桩施工过程中对土体的扰动较小，能有效保持土体的原始状态，提高土体的整体稳定性。
3.微型桩可以与其他加固方法（如土钉、锚杆等）共同作用，形成一个完整的受力体系，提高加固效果。
综上所述，加固土桩的作用机理主要包括填充和挤密作用、摩擦作用、材料强度和抗渗性能的改善等。
不同类型的土桩（如土桩、灰土桩、微型桩等）在加固机理上有一定差异，但最终目的都是提高地基的承载力和稳定性。
在实际工程中，根据土体条件和工程需求选择合适的加固方法，能有效提高地基的承载力和稳定性，确保建筑物的安全可靠。
浅析水泥土搅拌桩的加固机理及施工方法
浅析水泥土搅拌桩的加固机理及施工方法【摘要】文中分析了水泥土搅拌桩固结机理，认为主要是来自于水泥的水解与水化、离子交换、凝结与硬化、碳酸化作用等四个方面。
并且从施工工艺和技术要点两个方面较为系统地总结了水泥土搅拌桩的施工方法，可为工程中软弱地基处理提供参考。
标签水泥土搅拌桩；加固机理；施工方法1 引言水泥搅拌桩也称为深层搅拌水泥土桩法，是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将地基土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和土体之间所产生的一系列物理、化学反应，使地基土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固体，提高地基强度和增大变形模量。
水泥搅拌桩具有设备简单、无振动、无噪音、对环境无污染、施工周期短、工程造价低廉等优点，具有较好的经济效益和社会效益。
2 水泥土搅拌桩的加固机理2.1 水泥的水解和水化反应普通硅酸盐水泥的主要成分有氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝和三氧化二铁，他们分别组成不同的水泥矿物：硅酸三钙、铝酸三钙、硅酸二钙等等。
水泥颗粒表面矿物与水发生水解和水化作用，反应中所生成的氢氧化钙和含水硅酸钙溶解在水中，与外围的水泥颗粒继续发生反应。
达到饱和后，溶液中的水分子继续渗入水泥颗粒内部，以细分散状态的胶体析出，悬浮于溶液中形成胶体[1]。
2.2 离子交换和团粒化作用软粘土中粒径小于0.005mm的颗粒与水结合形成胶体分散体系，其表面的钠离子或钾离子能和氢氧化钙中的钙离子进行当量吸附交换，使土粒水化膜变薄,进而使土颗粒聚结成较大的团粒。
另外，水泥水化后生成的凝胶离子的比较面积比原水泥颗粒大1000倍，所产生的表面能具有强烈的吸附活性，能使土颗粒结合扩大，形成水泥土的团粒结构，并封闭各土团之间的空隙[1]，从宏观上看，水泥土的强度极大的提高了。
2.3 水泥土的凝结与硬化随着水化反应的进行，溶液中析出大量的钙离子，当其数量超过离子交换的需要量时，在碱性环境中能使二氧化硅及三氧化二铝中的一部分或大部分与钙离子发生化学反应，形成不溶于水的结晶化合物。
水泥土搅拌法有哪些加固机理？
水泥土搅拌法有哪些加固机理？
水泥土搅拌法加固机理包括对天然地基土的加固硬化机理（微观机理）和形成复合地基以加固地基土、提高地基土强度、减少沉降量的机理（宏观机理）。
1．水泥土硬化机理（微观机理）
当水泥浆与土搅拌后，水泥颗粒表面的矿物很快与黏土中的水发生水解和水化反应，在颗粒间形成各种水化物。
这些水化物有的继续硬化，形成水泥石骨料，有的则与周围具有一定活性的黏土颗粒发生反应。
通过离子交换和团粒化作用使较小的土颗粒形成较大的土团粒；通过硬凝反应，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物，从而使土的强度提高。
此外，水泥水化物中游离Ca（OH）2能吸收水中和空气中的CO2，发生碳酸化反应，生成不溶于水的CaCO3，这种碳酸化反应也能使水泥土增加强度。
通过以上反应，使软土硬结成具有一定整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土。
2．复合地基加固机理（宏观机理）
在土中形成一定直径的桩体，与桩间土形成复合地基承担基础传来的荷载，可提高地基承载力和改善地基变形特性。
有时，当地基土较软弱、地基承载力和变形要求较高时，也采用壁式加固，形成纵横交错的水泥土墙，形成格珊型符合地基。
甚至直接将拟加固范围内土体全部进行处理，形成块式加固实体。