水泥土搅拌桩在水处理工程软土地基处理和基坑中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 水泥土搅拌桩在水处理工程软土地 基处理和基坑中的应用 一概述 中国论文网 /2/view-12908169.htm 水泥土搅拌桩也称深层搅拌桩， 是美国在上世纪四十年代末首先研制成 功。我国于七十年代末开始进行深层搅 拌桩的引进试验和机械研制工作，并于 1980 年初首先在上海宝钢软土地基加固 工程中正式采用并获得成功。 关键词：水泥土搅拌桩 软土地 基基坑水处理工程 水泥土搅拌桩是利用水泥作为固 化剂的主剂，是软土地基处理的一种有 效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体 并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 理化学反应，使软土硬结而提高基础强 度。 水泥浆与软土搅拌形成的柱状固 结体，称为深层搅拌桩；水泥粉体与软 土搅拌形成的柱状固结体，称为粉喷桩。 二者合称为水泥土搅拌桩，简称为搅拌 桩。 水泥土搅拌桩适用于处理淤泥、 淤泥质土、泥炭土和粉土土质。但不适 用于有振动冲击荷载及地下水对水泥有 腐蚀性的地基处理。 在水处理工程中，经常遇到软土 地基。水处理工程水池等构筑物基底荷 载大，地基必须进行加固处理，否则很 容易造成不均匀沉降，拉裂池体造成安 全事故。有些池体建于地面以下，如果 场地狭窄，不可能放坡开挖，必须对基 坑进行加固处理。水泥土搅拌桩是常用 的方法之一。 二水泥土搅拌桩应用于软土地 基加固机理： 1水泥的水解、水化。水泥遇 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 水后发生水解与水化，生成氢氧化钙， 含水铝酸钙，含水硅酸钙等化合物。其 中氢氧化钙和含水铝酸钙溶解于水，随 着水解与水化的反应，水与水泥继续反 应形成凝胶体。2离子交换。粘土颗 粒在天然状态下表面带有负电荷，反离 子层为阳离子，呈胶体微粒状。反离子 层中的 Na+， K+能同 Ca(OH)2 溶液中 的 Ca2+进行离子交换，土颗粒集合成 大的团粒。凝胶颗粒的表面积约为原来 的 1000 倍，有强烈的吸附活性，能使 较大的土团粒进一步结合起来，使松散 的土体内部形成了网络状胶结结构，表 现为水泥土的强度大大提高。 3硬凝反应。水泥水化以后， 当 Ca2+数量超过离子交换的需要量， 则在碱性环境中，Ca2+可与土中游离的 二氧化硅和三氧化二铝进行化学反应生 成不溶于水的稳定结晶化合物。该结晶 化合物在空气中和水中逐渐硬化，提高 了土体强度。由于其结构比较致密，水 不易侵入，从而使水泥土具有足够的水 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 稳定性。 4碳酸化作用。水泥水化后产 生的游离氢氧化钙，能和空气和水中的 二氧化碳通过碳化反应生成不溶于水的 碳酸钙，能小幅度增加水泥土的强度， 只是增长速度较为缓慢。 5.水泥土搅拌桩按材料喷射状态 可分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆 为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬 化时间较长；干法以水泥干粉为主，水 泥土硬化时间较短，能提高桩间的强度。 但搅拌均匀性欠佳，很难全程复搅。 三水泥土搅拌桩施工工艺流程 1施工准备 场地平整材料准备搅拌桩施 工机械准备 2施工工艺流程 桩位放样钻机就位检验、调 整钻机正循环钻进至设计深度打开 高压注浆泵反循环提钻并喷水泥浆 至工作基准面以下 0.3m重复搅拌下钻 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 并喷水泥浆至设计深度反循环提钻至 地表成桩结束施工下一根桩。 3施工控制 3.1 水泥土搅拌桩开钻之前，应 用水清洗整个管道并检验管道中有无堵 塞现象，待水排尽后方可下钻。 3.2 水泥土搅拌桩桩体垂直度应 满足规范要求。 3.3 对每根成型的搅拌桩质量检 查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、 压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌 提升时间以及复搅次数。 3.4 桩体每米掺合量以及水泥浆 用量应达到设计要求。现场应配备水泥 浆比重测定仪。 3.5 水泥搅拌配合比：水灰比 0.450.55、水泥掺量 12%、每米掺灰 量 50kg、高效减水剂 0.5%。 3.6 水泥土搅拌桩施工采用二喷 四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可 带浆下钻，喷浆量应小于总量的 1/2， 严禁带水下钻。每根桩的正常成桩时间 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 应不少于 40 分钟，喷浆压力不小于 0.4MPa。 3.7 施工时应严格控制喷浆时间 和停浆时间。开钻后应连续作业，不得 中断喷浆。 3.8 整桩复搅、复喷的喷浆量不 小于设计用量。如遇停电、机械故障原 因，喷浆中断时应及时记录中断深度。 在 12 小时内采取补喷处理措施。 3.9 现场施工人员认真填写施工 原始记录，记录内容应包括： 施工桩号、施工日期、天气情况； 喷浆深度、停浆标高；灰浆泵压力、管 道压力；钻机转速；钻进速度、提升速 度；浆液流量；每米喷浆量和外掺剂用 量；复搅深度。 4 质量检查 4.1 轻便触探法：成桩 7 天可采 用轻便触探法检验桩体质量。 4.2 钻芯取样法：水泥生产工艺 流程成桩 28 天后，用钻芯取样的方法 检查桩体完整性，搅拌均匀程度，桩体 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 强度、桩体垂直度。 四水泥土搅拌桩在处理软土地 基中的应用 水泥土搅拌桩硬化后与桩间土体 共同作用，称为复合地基。 水泥土搅拌桩复合地基承载力特 征值的确定 通过现场复合地基载荷试验确定 可按以下计算式确定 (JGJ79- 2002 建筑地基处理技术规范) fspk=m*Ra/Ap+* （1-m）*fsk （9.2.5） fspk：复合地基承载力特征值 m ：面积置换率 Ra：单桩竖向承载力特征值 Ap：桩的截面积 ：桩间土承载力折减系数，宜 按地区经验取值，如无经时可取 0.750.95，天然地基承载力较同时取大 值 fsk：桩间天然土地基承载力特征 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 值 Ra：单桩竖向承载力特征值 单桩竖向承载力特征值 Ra 应符 合以下规定： 通过现场单桩载荷试验确定, 单 桩竖向极限承载力除以 2。 当无单桩载荷试验时，可按下式 估算 fcu ：桩身水泥土强度值，一般 取 0.32MPa ：桩身强度折减系数，干法取 0.2-0.3；湿法取 0.25-0.33 up：桩周长(m) qsi ：桩周第 i 层土的侧阴力特征 值 li ：桩长范围内第 i 层土的厚度 qp：桩端土未经修正的承载力特 征值 ：桩端天然地基承载力折减系 数，可取 0.4-0.6，承载力高时取大值 Ra 值取公式 11.2.4.1 和 11.2.4.2 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 两者小值。 2竖向承载搅拌桩复合地基应 在基础与桩之间设置褥垫层，厚度 200- 400mm。材料可用中粗砂、级配碎石等。 工程实例： 复合地基 2009 年，湖北省人民医院污水 处理工程，水池地基为杂填土，层厚 20m。地基承载力特征值仅为 fa=65KPa。基底坑深 7m。水池底面积 449.75m2，水池满载基底压力标准值 94KPa。地基不能满足工程使用要求， 选用水泥土搅拌复合地基，提高地基承 载力。复合地基计算如下： 基本参数：水池基底深-6.60m； 底板面积：449.75m2； 池体自重及满 荷载 42276KN，基底压力 P=94KPa； 水泥土搅拌桩参数：桩径 D=500；桩长 l=12m；正方形布局，间 距 1m； （3）复合地基承载力及支护计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 算 a.单桩竖向承载力特征值计算 由建筑地基处理技术规范 （JGJ 79-2002 J2202002）式 11.2.4-1 Ra1=1.57*12*10+0.5*65*0.196=194.88 kN 由建筑地基处理技术规范 （JGJ 79-2002 J2202002）式 11.2.4-2 Ra2= 117.81 kN Ra=Min(Ra1,Ra2)= 117.81 kN b.面积置换率计算 由建筑地基处理技术规范 式 7.2.8-2 m =（0.5/1.13）2= 19.58% c.复合地基承载力计算 由建筑地基处理技术规范 （JGJ 79-2002 J2202002）式 9.2.5 fspk = 138.38kPa，不考虑回填土 承载力的深度修正 fa = 138.38kPa 荷载效应标准组合时轴心荷载作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 用下 Pk =42276.00/449.75 = 94Pa1.5 安全！ 4施工效果 该水泥土 搅拌桩围护为土、桩结合体共同受力体 系，在基坑使用过程中，无任何明显的 弯折破坏；桩体完好无缺陷；无位移。 坑内渗水量满足现场施工要求，大大节 约抽降水台班及坑内支护，既达到满足 基坑围护功能又降低围护造价的目的。 五总结 近年来