地基处理深层搅拌法

四、设计计算 （二）水泥土搅拌桩的计算 1、柱状加固地基 (3)水泥土搅拌桩沉降验算 ①竖向承载搅拌桩复合地基变形s： 包括复合土层的平均压缩变形s1与桩端下未加固土 层的压缩变形s2 ②复合土层的平均压缩变形s1的计算方法: 规范采用复合模量法： p p l
s1
z zl
2 Esp
pz—搅拌桩复合土层顶面的附加压力值（kPa） pzl—搅拌桩复合土层底面的附加压力值（kPa）
②参数含义： 见教材。
四、设计计算 （二）水泥土搅拌桩的计算 1、柱状加固地基 (2)复合地基的设计计算 ③求置换率和总桩数：
m f spk f sk (5 20)
Ra f sk Ap m A n Ap
(5 21)
四、设计计算 （二）水泥土搅拌桩的计算 1、柱状加固地基 (2)复合地基的设计计算 ④理解--β的取值： 反映桩土共同作用
Ra u p qsi li q p Ap
n
(5 17)
四、设计计算
（二）水泥土搅拌桩的计算 i 1 1、柱状加固地基 Ra f cu Ap (1)单桩竖向承载力的设计计算 ③公式理解 η—桩身强度折减系数的取值： α—桩端天然地基土的承载力折减系数的取值 有效桩长的取值 ④需设计确定的主要指标 桩长l、水泥掺入比av
SMW（Soil Mixing Wall）工法施工
双轴搅拌桩机 直径700，搭接200 桩长10m用于止水
a)
b)
c)
d)
a)柱状布置；b) 壁状布置；c) 格栅状布置；d) 块状布置
五、施工方法
（一）水泥搅拌法 2、施工工艺 一般的施工工艺流程：一次喷浆、二次搅拌 就位 — 预搅下沉 — 制备水泥浆 — 提升喷浆搅拌 — 重 复搅拌下沉—重复提升搅拌— 清洗— 移位
三、水泥加固土的工程特性 （四）水泥土的抗冻性能 自然冰冻不会造成水泥土深部的结构破坏 在长期冰冻下强度几乎不增长，但恢复正常温度后 正常增长 不低于-15℃时冰冻对水泥土结构损害甚微 只要地温不低于-10℃就可进行水泥土搅拌法的冬季 施工
四、设计计算 （一）水泥土搅拌桩的设计 1、对地质勘察的要求 土质、水质分析 2、加固形式的选择 柱状、壁状（和格栅状）、块状。 3、加固范围的确定 桩可只在基础平面范围内布置，独立基础下的桩数 不宜少于3根。柱状加固可采用正方形、等边三角形等 布桩型式。
四、设计计算 （二）技术要点和措施 1、用于加固地基 P83（1）~（10）
2、用于防渗和挡土 P83（1）~（10）
五、施工方法 （一）水泥搅拌法 1、搅拌机械设备及性能 中心喷浆方式（混合浆）和叶片喷浆方式（纯水 泥浆）
支护结构
——
水泥土墙
支护结构——水泥土墙
支护结构——水泥土墙
支护结构——水泥土墙
减水、可泵 填充、早强
水泥土搅拌桩施工要点
. （1）复搅工艺
确保搅拌均匀，必要时采用“二喷三搅”工艺 （干法工艺为一次搅拌，因而不均匀）。 （2）提升速度~喷浆速度 提升搅拌速度不宜大于0.5m/min； 提升速度与喷浆速度应协调，以保证延桩身全长 喷浆均匀。
搅拌桩复合地基 设计与施工中的若干问题
渗透(10-8~10-5cm/s，低渗透性)
三、水泥加固土的工程特性 （三）力学性能 1、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300～4000kPa，即比天然软土大几十倍至数 百倍。其变形特征随强度不同而介于脆性体与弹塑体 之间。
三、水泥加固土的工程特性
（三）力学性能 1、无侧限抗压强度及其影响因素 影响水泥土的无侧限抗压强度的因素： 水泥掺入比、水泥标号、龄期、含水量、有机质含 量、外掺剂、养护条件及土性等。 （1）水泥掺入比aw对强度的影响 掺入比aw概念 小于5%时反应微弱 要求必须大于10% aw~fcu经验公式(见书)
三、水泥加固土的工程特性 （三）力学性能 1、无侧限抗压强度及其影响因素 影响水泥土的无侧限抗压强度的因素： （2）龄期对强度的影响 水泥土3个月作为强度标准值 （3）水泥强度等级对强度的影响 水泥土的强度随水泥标号的提高而增加 （4）土样含水量对强度的影响 无侧限抗压强度随着土样含水量的降低而增大，一 般含水量w降低10%强度增加10~50%
地基处理
Ground Treatment 合肥工业大学 土木与水利工程学院 赵 静
第五章 深层搅拌法
一、概述 1、概念： 利它是利用水泥 ( 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。 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。
Ra u p qsi li q p Ap
i 1 n
(5 17)
地基土抗力
Ra f cu Ap
(5 18)
桩体本身
四、设计计算 （二）水泥土搅拌桩的计算 i 1 1、柱状加固地基 Ra f cu Ap (5 18) (1)单桩竖向承载力的设计计算 ②参数含义 fcu—标准养护下90d龄期立方体抗压强度平均值/kPa η—桩身强度折减系数,干法0.20~0.30,湿法0.25~0.33 up—桩的周长/m n —桩长范围内所划分的土层数 qsi—桩周第i层土的侧阻力特征值。淤泥4~7kPa；淤泥 质土 6~12kPa ；对软塑状态的粘性土可取 10~15kPa ； 对可塑状态的粘性土可以取12~18kPa
水泥掺量及外加剂
水泥掺量 水泥掺入比（单位体积搅拌桩中水泥与土的重量比） 一般为12~16% 外加剂
外 掺 剂 作 用 掺量（%）
水灰比~1：0.5（重量之比）
碳 酸 钠
氯 化 钙 三乙醇胺 木质素磺酸钙 粉 煤 灰
早
早 早
强
强 强
0.2 ~ 0.4
2 ~5 0.05 ~ 0.2 0.2 ~ 0.5 50 ~ 80
四、设计计算
（二）水泥土搅拌桩的计算 1、柱状加固地基 (1)单桩竖向承载力的设计计算 ①公式： 单桩竖向承载力特征值应通过 现场载荷试验确定， 初步设计时可按式 (5 － 17) 估算，并应满足式 (5-18) 的 要求，应使由桩身材料强度确定的单桩承载力大于(或 等于)由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。
二、加固机理（微观角度）
（一）水泥的水解和水化发应： CaO、SiO2、Al2O3→Ca(OH)2、CaSiO3· nH2O等 （二）土颗粒与水泥水化物的作用 当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化， 形成水泥石骨架 ; 有的则与其周围具有一定活性的粘 土颗粒发生反应： (1)离子交换和团粒化作用 ：Na+、K＋←→Ca2+， 形成大颗粒，强度提高。 (2)硬凝反应：生成不溶于水的结晶化合物。 （三）碳酸化作用 生成不溶于水的碳酸钙，使水泥土增加强度。
二、加固机理（微观角度） （一）石灰吸水作用 （二）石灰发热 （三）石灰吸水膨胀 （四）离子交换作用与土粒的凝聚作用
（五）石灰的胶凝作用
三、水泥加固土的工程特性
（一）桩身材料： 水泥、水泥系固化材料、石灰 （二）水泥土的物理性质： 含水量(减少0.5~7%) 重度(增加0.5~3%) 相对密度（应是比重，增加0.7~2.5%）
Ra u p qsi li q p Ap
n
(5 17)
(5 18)
四、设计计算 （二）水泥土搅拌桩的计算 1、柱状加固地基 (2)复合地基的设计计算 ①公式： 加固后搅拌桩 复合地基承载力特征值 应通过现场 复合地基载荷试验确定，也可按下式计算：
f spk Ra m (1 m) f sk Ap (5 19)
三、水泥加固土的工程特性 （三）力学性能 2、抗拉强度 水泥土σt随fcu的增长而提高，幂函数关系。 3、抗剪强度 水泥土抗剪强度随 fcu 的增长而提高。当 fcu=0.5 ～ 4MPa时，粘聚力c在100～1000KPa，在20～30。 4、变形模量(无侧限)--土力学 当σv达50％fcu时，水泥土的应力与应变的比值，称 之为水泥土的变形模量E50。 E50=126fcu 5、压缩系数和压缩模量（有侧限）--土力学 av约为(2.0~3.5)×10-2(MPa)-1(低压缩性土)，压缩模 量Es 60~100MPa
SMW（Soil Mixing Wall）工法施工
SMW（Soil Mixing Wall）工法施工
SMW（Soil Mixing Wall）工法施工
SMW（Soil Mixing Wall）工法施工
SMW（Soil Mixing Wall）工法施工
SMW（Soil Mixing Wall）工法施工
四、设计计算 （二）水泥土搅拌桩的计算 1、柱状加固地基 (3)水泥土搅拌桩沉降验算 ③未加固土层的压缩变形s2的计算方法: 可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定进行计算。（应力扩散分层总和法）
四、设计计算 （二）水泥土搅拌桩的计算 1、柱状加固地基 (4)复核地基设计--以沉降控制的设计思路 ①地层结构--沉降计算--确定加固深度--试选施工桩长 ②试选桩身强度和水泥掺入量 ③计算单桩承载力 ④计算有效桩长 ⑤计算面积置换率 ⑥进行布桩，桩可只在基础平面范围内布置
Ra u p qsi li q p Ap
n
(5 17)
四、设计计算
（二）水泥土搅拌桩的计算 i 1 1、柱状加固地基 Ra f cu Ap (5 18) (1)单桩竖向承载力的设计计算 ②参数含义 li —桩长范围内第i层土的厚度/m qp—桩端地基土未经修正的承载力特征值(kPa)，可按 现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的 有关规定确定 α— 桩端天然地基土的承载力折减系数 , 可取 0.4~0.6 ， 承载力高时取 低值