9水泥土搅拌法

第八章 灌浆法
地基处理
敏感的多层砖混结构房屋条形基础下的地基加 固。
３.块状：对上部结构单位面积荷载大，对不均 匀下沉控制严格的建筑物地基进行加固时可采用 这种布桩形式。它是纵横两个方向的相邻桩搭接 而形成的。如在软土地区开挖深基坑时，为防止 坑底隆起也可采用块状加固形式
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五、垫层
型，但其承载性能又与刚性桩相近。因此在设计
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搅拌桩时可只在基础平面范围内布桩，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。
§9.４ 施 工
水泥土搅拌法施工现场事先应予平整，必须 清除地上和地下的障碍物。遇有池塘及洼地时应 抽水和清淤，回填粘性土料并予以压实，不得回 填杂填土或生活垃圾。
等地基。
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当地基土的天然含水量小于30％(黄土含水量小 于25％)、大于70％或地下水的pH值小于4时不 宜采用干法。冬季施工时，应注意负温对处理效 果的影响。
当水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑 性指数IP大于25的粘土或地下水具有腐蚀性以及 无工程经验的地区时，必须通过现场试验确定其 适用性。
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壁状加固时，相邻桩的施工时间间隔不宜超过24 h。如间隔时间太长，与相邻桩无法搭接时，应采 取局部补桩或注浆等补强措施。 2.干法 喷粉施工前应仔细检查搅拌机械、供粉泵、送 气（粉）管路、接头和阀门的密封性、可靠性。 送气（粉）管路的长度不宜大于60 m。
搅拌头每旋转一周，其提升高度不得超过16 mm
７）养护方法
养护方法对水泥土的强度影响主要表现在养护
环境的湿度和温度。 ２、抗拉强度
水泥土的抗拉强度随抗压强度的增长而提高 ３、抗剪强度 水泥土的抗剪强度随抗压强度的增加而提高 ４、变形模量 是水泥土的应力与应变的比值，其与无侧限抗 压强度大致呈正比。 ５、压缩系数和压缩模量
水泥土试件的压缩系数约为（2.0~3.5）×10-5 （KPa）-1，其相应的压缩模量 Es=（60~100）
２）龄期对强度的影响。 水泥土强度随着龄期的增长而增大，一般在龄
期超过28天后仍有明显增加 。 ３）水泥强度等级对强度的影响
水泥土的强度随水泥强度等级的提高而增加 水泥强度等级提高10个等级，水泥土的强度增大 约50%~90%,而水泥掺入比可减少。
４）土样含水量对强度的影响 水泥土的无侧限抗压强度fcu 随着土样含水量
化剂和软土间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，从而提高地基土强度和增大变形模量
的地基处理方法。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。
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地基处理
水泥浆搅拌法是美国在第二次世界大战后研制 成功的，称之为就地搅拌法(Mixed—in—
在预（复）搅下沉时，也可采用喷浆(粉)的施 工工艺，但必须确保全桩长至少再重复搅拌一次
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1．湿法 施工前应确定灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达
搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工 参数，并根据设计要求通过工艺性成桩试验确定 施工工艺。 所使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离 析，泵送必须连续。拌制水泥浆液的罐数、水泥 和外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记 录，喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门
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⑸ 土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不 致产生附加沉降；
⑹ 根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、 壁状、格栅状和块状等加固形式；
⑺ 与钢筋混凝土桩基相比，可节约大量的钢材， 并降低造价。
适应范围： 正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、
素填土、粘性土及无流动地下水的饱和松散砂土
认证的监测仪器进行自动记录。
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搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工 艺的要求，并应有专人记录。
当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30 s；在 水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头 搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到硬土层下沉 太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水对桩身强 度的影响。 施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以 下0.5 m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停 机超过3 h，宜先拆卸输浆管路，并妥善加以清洗
竖向承载搅拌桩复合地基应在基础和桩之间
设置150～300 mm厚褥垫层，其材料可选用中砂、
粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20 mm。
六、布桩
竖向承载搅拌桩的平面布置可根据上部结构
特点及对地基承载力和变形的要求，采用柱状、
壁状、格栅状或块状等加固型式。由于搅拌桩按
其强度和刚度是介于刚性桩和柔性桩间的一种桩
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4、渗透系数 水泥土的渗透系数随水泥掺入比的增大和养护
龄期的增长而减小。这对深基坑施工是有利的， 可利用它作为防渗帷幕。
二、水泥土的力学性质
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300～4 000
kPa，即比天然软土大几十倍至数百倍 。 影响水泥土抗压强度的因素很多 ，主要有：
的降低而增大 。当土的含水量在50％～85％范围 内变化时，含水量每降低10％，水泥土强度可提 高30％。
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５）土样中有机质含量对强度的影响 有机质含量少的水泥土强度比有机质含量高
的水泥土强度高得多。由于有机质使土壤具有较 大的水容量和塑性，较大的膨胀性和低渗透性， 并使土壤具有酸性，这些因素都阻碍水泥水化反 应的进行。因此有机质含量高的软土，单纯用水 泥加固的效果较差。
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粉体喷射搅拌法（Dry Jet Mixing Method，简称 DJM法）是由瑞典人Kjeld Paus于1967年提出的， 该设想使用石灰搅拌桩加固15 m深度范围内软土 地基，同一时期，日本于1967年由运输部港湾技 术研究所开始研制石灰搅拌施工机械，1974年开 始在软土地基加固工程中应用，并研制出两类石 灰搅拌机械，形成两种施工方法：一类为使用颗 粒状生石灰的深层石灰搅拌法（DLM法）另一 类为使用生石灰粉末的粉体喷射搅拌法（DJM法）
Place Pile，简称MIP法)。这种方法是从不断回 旋的中空轴端部向周围已被搅松的土中喷出水泥 浆，经叶片搅拌而形成水泥土桩，桩径为0．3～ 0.4 m，长度为10～12 m。1953年，日本清水建 设株式会社从美国引进此法；1974年，日本港湾 技术研究所等单位又合作开发研制成功水泥搅拌 固化法，用于加固钢铁厂矿石堆场地基，加固深 度达32 m
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铁道部第四勘测设计院于1983年初开始进行粉 体喷射搅拌法加固软土的试验研究，并于1984年 在广东省云浮硫铁矿铁路专用线单孔4.5 m盖板 箱涵软土地基加固工程中使用，后来相继在武汉 和连云港用于下水道沟槽挡土墙和铁路涵洞软基 加固，均获得良好效果。它为软土地基加固技术 开拓了一种新的方法，可在铁路、公路、市政工 程、港口码头、工业与民用建筑等软土地基加固 方面推广使用。
MPa。
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§9.3 设计计算
一、固化剂
宜选用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐 水泥。水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质 量的7％～12％外，其余宜为12％～20% 。湿法 的水泥浆水灰比可选用0.45～0.55。外掺剂可根据 工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水 以及节省水泥等作用的材料，但应避免污染环境
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§9.2 水泥加固土的工程特性
一、水泥土的物理性质
1、含水量 水泥在硬凝过程中，由于水泥水化等反应，使部
分自由水以结晶水的形式固定下来。故水泥土的
含水量略低于原土样的含水量，水泥土的含水量
比原土样的含水量减少0.5%~7.0%,且随着水泥掺 入比的增加而减小。
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地基处理
水泥土搅拌法的施工步骤 ： 由于湿法和干法的施工设备不同而略有差异。其 主要步骤应为： ①搅拌机械就位、调平；②预搅下沉至设计加固 深度；⑧边喷浆（粉）、边搅拌提升直至预定的 停浆（灰）面；④重复搅拌下沉至设计加固深 度；⑤根据设计要求，喷浆（粉）或仅搅拌提升 直至预定的停浆（灰）面；⑥关闭搅拌机械。
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当搅拌头到达设计桩底以上1.5 m时，应立即开 启喷粉机提前进行喷粉作业。当搅拌头提升至地 面下500 mm时，喷粉机应停止喷粉。 成桩过程中若因故停止喷粉，则应将搅拌头下 沉至停灰面以下1 m处，待恢复喷粉时再喷粉搅 拌提升。 需在地基土天然含水量小于30 %土层中喷粉 成桩时，应采用地面注水搅拌工艺。
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三、桩径
水泥土搅拌桩常用桩径为500 mm 。
四、加固形式
搅拌桩可布置成柱状、壁状和块状三种形式。 １.柱状：每隔一定的距离打设一根搅拌桩，即 成为柱状加固形式。适合于单层工业厂房独立柱 基础和多层房屋条形基础下的地基加固。 ２.壁状：将相邻搅拌桩部分重叠搭接成壁状加 固形式。适用于深基坑开挖时的边坡加固以及建 筑物长高比较大、刚度较小、对不均匀沉降比较
水泥土搅拌法加固软土技术，具有以下独特的优 点：
⑴水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就 地搅拌混合，因而最大限度地利用了原土；
⑵搅拌时无振动、无噪音和无污染，可在市区 内和密集建筑群中进行施工；
⑶搅拌时不会使地基僻向挤出，所以对周围原有 建筑物及地下沟管影响很小；
⑷水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为 竖向承载的复合地基、防渗帷幕、大体积水泥稳 定土等，其设计灵活，可按不同地基土的性质及 工程设计要求，合理选择固化剂及其配方；
水泥土搅拌桩施工前应根据设计进行工艺性 试桩，数量不得少于2根。
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竖向承载搅拌桩施工时，停浆（灰）面应高于桩 顶设计标高300～500 mm。在开挖基坑时，应将搅 拌桩顶端施工质量较差的桩段用人工挖除。 施工中应保持搅拌机底盘的水平和导向架的竖 直，搅拌桩的垂直度偏差不得超过1％，桩位的偏 差不得大于50 mm，成桩直径和桩长不得小于设计 值。
水泥掺入比、水泥强度等级、龄期、含水量、
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有机质含量、外掺剂、养护条件及土性等。 １）水泥掺入比αw对强度的影响 水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大
当αw ≤5％时由于水泥与土的反应过弱，水泥 土固化程度低，强度离散性也较大，故在深层 搅拌法的实际施工中，选用的水泥掺入比以大 于5％为宜。
６）外掺剂对强度的影响 不同的外掺剂对水泥土强度有着不同的影 响， 如掺入石膏、氯化钙、三乙醇胺等可提高
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水泥土的早期强度，但强度增加的百分数随龄期 的增长而减小。
一般早强剂可选用三乙醇胺、氯化钙、碳酸 钠或水玻璃等材料，其掺入量宜分别取水泥重量 的0.05%、2%、0.5%和2%；减水剂可选用木质 素磺酸钙，其掺入量宜取水泥重量的0.2%；石膏 兼有缓凝和早强的双重作用，其掺入量宜取水泥 重量的2%。
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二、桩长
水泥土搅拌桩的设计，主要是确定搅拌桩的置 换率和长度。竖向承载搅拌桩的长度应根据上部 结构对承载力和变形的要求确定，并宜穿透软弱 土层到达承载力相对较高的土层。为提高抗滑稳 定性而设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧以 下2 m。 湿法的加固深度不宜大于20 m，干法的加固深 度不宜大于15 m。
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2、重度 由于拌入软土中的水泥浆的重度与软土的重度相
近，所以水泥土的重度与天然软土的重度相近。 因此采用深层搅拌法加固厚层软土地基时，其加 固部分对下部未加固部分不致产生过大的附加荷 重，也不会发生较大的附加沉降。 3、相对密度： 由于水泥的比重为3.1，比一般软土的2.65～2.75 大，故水泥土的比重也比天然土稍大。一般水泥 土的相对密度比软土约增加0.7％～2.5％。
第九章 水泥土搅拌法
地基处理
第九章 水泥土搅拌法
主要内容
§ 9.1 概述 § 9.2 水泥加固土的工程特性 § 9.3 设计计算 § 9.4 施 工 § 9.5 质量检验
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§9.1 概 述
水泥土搅拌法是利用水泥（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