水泥土搅拌桩地基

水泥土搅拌桩地基

水泥土搅拌桩地基系利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机在地基深部，就地将软土和固化剂（浆体或粉体）强制拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。其加固原理是：水泥加固土由于水泥用量很少，水泥水化反应完全是在土的围绕下产生的，凝结速度比在混凝土缓慢。水泥与软粘土拌合后，水泥矿物和土中的水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙生成硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）、铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）、硫酸钙（CaSO4）等水化物，有的自身继续硬化形成水泥石骨架，有的则因有活性的土进行离子交换和团粒反应、硬凝反应和碳酸化作用等，使土颗粒固结、结团，颗粒间形成坚固的联结，并具有一定强度。

1．特点及适用范围

深层搅拌法的特点是：在地基加固过程中无振动、无噪音，对环境无污染；对土无侧向挤压，对邻近建筑物影响很小；可按建筑物要求作成柱状、壁状、格栅状和块状等加固形状；可有效地提高地基强度（当水泥掺量为8%和10%时，加固体强度分别为0.24和0.65MPa，而天然软土地基强度仅0.006MPa）；同时施工期较短，造价低廉，效益显著。

本法适于加固较深较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的粘性土地基，对超软土效果更为显著。多用于墙下条形基础、大面积堆料厂房地基；在深基开挖时用于防止坑壁及边坡塌滑、坑底隆起等，以及作地下防渗墙等工程上。

2．桩平面布置

水泥土搅拌桩平面布置可根据上部建筑对变形的要求，采用柱状、壁状、格栅状、块状等处理形式。可只在基础范围内布桩。柱状处理可采用正方形或等边三角形布桩形式。

3．机具设备及材料要求

水泥土搅拌桩的主要施工设备为深层搅拌机，有中心管喷浆方式的SJB-1型搅拌机和叶片喷浆方式的GZB-600型搅拌机两类。

SJB-1型深层搅拌机是双搅拌轴中心管输浆的水泥搅拌专有机械，制成的桩外形呈“8”字形（纵向最大处1.3m，横向最大处为0.8m），其外形和构造如图7-20a所示。它由动力部分：2×30kW潜水电机各自连接一台2级2K-H行星齿轮减速器；搅拌部分：包括搅拌轴（每节长2.4m、直径φ127mm）和搅拌头（带硬质合金齿的两叶片式；直径0.7~0.8m）；输浆部分：由中心管（直径φ40mm，每节长度2.45m）和穿在中心管内部的输浆管（直径φ68mm）以及单向球阀（球径φ120mm）等组成。中心管通过横向系板与搅拌轴连成整体。其技术性能见表7-18。其配套设备见图7-21，主要有灰浆搅拌机（共两台各200L，轮流供料）、集料斗（容积0.4m3）、HB6-3型灰浆泵、电气控制框等。

图7-20 深层搅拌机外形和构造

（a）SJB-1型深层搅拌机；（b）GZB-600型深层搅拌机

1-输浆管；2-外壳；3-出水口；4-进水口；5-电动机；6-导向滑块；7-减速器；

8-搅拌轴；9-中心管；10-横向系板；11-球形阀；12-搅拌头；13-电缆接头；14-进浆口

SJB-1深层搅拌机技术性能要求表7-18

项次项目规格性能数量

1 深层搅拌机

搅拌轴数量

搅拌轴长度

搅拌时外径

电动机功率

φ127×10mm

每节长2.5m

φ700~800mm

2×30kW

2根

2节

1台

2

起吊设备及

导向系统

履带式起重机

提升速度

导向架

CH500型，起重高度＞14m起重量

＞10t

0.3~1.0m/min

φ88.5mm钢管制

1台

1座

3

固化剂制配

系统

灰浆泵

灰浆搅拌机

集料斗

磅秤

提升速度测定仪

HB6-3型，输浆量3m3/h

工作压力1.5MPa

HL-1型200L

400L

计量

量测范围0~2m/min

1台

2台

1个

1台

1台

4 技术指标

一次加固面积

最大加固深度

加固效率

总重量（不含起重机）

0.7~0.9m2

10m

40~50m/台班

6.5t

图7-21 深层搅拌机配套机械及布置

1-深层搅拌机；2-履带式起重机；3-工作平台；4-导向架；5-进水管；6-回水管；

7-电缆；8-磅秤；9-搅拌头；10-输浆压力胶管；11-冷却泵；12-贮水池；

13-电气控制柜；14-灰浆泵；15-集料斗；16-灰浆搅拌机

GZB-600型深层搅拌机是利用进口钻机改装的单搅拌轴、叶片喷浆方式的搅拌机，其外形和构造如图7-20b所示。它包括：动力部分：两台30kW电机，各自连接一台2K-H行星齿轮减速器；搅拌轴与输浆管；单轴叶片喷浆方式是使水泥浆由中空轴经搅拌头叶片，沿着旋转方向输入土中，搅拌轴外径φ129mm，轴内输浆管外径φ76mm；搅拌头：在搅拌头上分别设置搅拌叶片和喷浆叶片，两

层叶片相距0.5m，成桩直径600mm，喷浆叶片上开有3个尺寸相同的喷浆口。其技术性能见表7-19。其配套设备见图7-22，主要有PMZ-15型灰浆计量配料装置。由灰浆搅拌机两台（容积各为500L）、集料斗（容积0.18m3）、灰浆泵组成；电磁流量计等。

GZB-600型深层搅拌机技术性能表7-19

搅拌机

搅拌轴数量（根）

搅拌叶片外径（mm）

搅拌轴转数（r/min）

电机功率（kW）×台数

1

600

50

30×2

固化

剂制

备系

统

灰浆拌制机台数×容量（L）

泵输送量（L/min）

工作压力（kPa）

集料斗容量（L）

2×500

281

1400

180

起吊设备

提升力（kN）

提升速度（m/min）

提升高度（m）

接地压力（kPa）

150

0.6~1.0

14

60

技术

指标

一次加固面积（m2）

最大加固深度（m）

加固效率（m/台·班）

总重（t）（不包括起吊设备）

0.283

10~15

60

图7-22 GZB-600型搅拌机配套机械

1-流量计；2-控制柜；3-低压变压器；4-PM2-15泵送装置；

5-电缆；6-输浆胶管；7-搅拌轴；8-搅拌机；9-打桩机；10-电缆

深层搅拌桩加固软土的固化剂可选用水泥、掺入量一般为加固土重的

7%~15%，每加固1m3土体掺入水泥约110~160kg。SJB-1型深层搅拌机还可用水泥砂浆作固化剂，其配合比为：1：1~2（水泥：砂），为增强流动性，可掺入水泥重量0.20%~0.25%的木质素磺酸钙减水剂，另加1%的硫酸钠和2%的石膏以促进速凝、早强。水灰比为0.43~0.50，水泥砂浆稠度为11~14cm。