环境管理_水泥土搅拌桩法介绍

水泥土搅拌桩法 概述1 定义 水泥土搅拌桩法是以水泥等材料作为固化剂 通过特制的深层搅拌机械 将固化剂 浆体或粉体 和地基土强制搅拌 使软土硬结成具有整体性 水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法 2 适用于 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松散砂土地基 3 分类 水泥土搅桩拌法分为深层搅拌法 简称湿法 和粉体喷搅法 简称干法 深层搅拌法 利用水泥 或石灰 作为固化剂 通过特制的深层搅拌机械 在一定的深度范围内把地基土与水泥 或其他固化剂 强行搅拌 固化后形成具有水稳定性和足够强度的水泥土 制成桩体 块体和墙体等加固体 并与地基土共同作用 提高地基的承载力 改善地基变形特性的一种地基处理方法 称为深层搅拌法 简称为CDM法 深层搅拌法的发展历史 20世纪40年代首创于美国 国内于1977年由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院研制 1978年生产出第一台深层搅拌机 并于1980年在上海宝山钢铁总厂软基加固中获得成功 深基坑围护水泥搅拌桩机 深层搅拌桩施工现场 粉体喷射搅拌法 DJM 简称为粉喷 干喷 法 这是在软土地基中 通过粉喷机械把加固材料 石灰或水泥 的粉料 用气体喷射到地基中并与土搅拌混合 使粉喷料与地基土发生化学作用 形成具有一定强度 水稳定性的加固体 应用于地基加固 粉体喷射搅拌施工作业顺序 a 搅拌机对准桩位 b 下钻 c 钻进结束d 提升喷射搅拌e 提升结束 3 优 缺点优点 以粉体作为主要加固料 不需向地基注入水分 因此加固后地基土初期强度高 可以根据不同土的特性 含水量 设计要求合理选择加固材料及配合比 对于含水量较大的软土 加固效果更为显著 施工时不需高压设备 安全可靠 如严格遵守操作规程 可避免对周围环境产生污染 振动等不良影响 缺点 是于目前施工工艺的限制 加固深度不能过深 一般为8 15m 注 当地基土的天然含水率小于30 黄土含水率小于25 大于70 或地下水的pH值小于4时不宜采用干法 4 应用 水泥土搅拌桩法形成的水泥土加固体 可作为竖向承载的复合地基 基坑工程围护挡墙 被动区加固 防渗帷幕 大体积水泥稳定土等 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 水泥水化物中的游离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 通过特制的施工机械 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 形成格栅形复合地基 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 水泥土搅拌桩的特点 1 在地基加固过程中无振动 无噪声 对周围环境无污染 对软土无侧向挤压 对邻近建筑物影响很小 2 可根据上部结构需要灵活采用柱状 壁状 格栅状和块状等多种加固形状 3 可有效提高地基强度 当水泥掺量为8 和10 时 加固体强度分别为0 24MPa和0 65MPa 而天然软土地基强度仅0 006MPa 4 施工机具比较简单 施工期较短 造价低廉 效益显著 水泥土搅拌桩的施工 一 粉体喷射搅拌法 粉喷桩法 1 施工方法 通过专用的施工机械 将搅拌钻头下沉到预计孔底后 用压缩空气将固化剂 生石灰或水泥粉体材料 以雾状喷入加固部位的地基土 凭借钻头和叶片旋转使粉体加固料与软土原位搅拌混合 自下而上边搅拌边喷粉 直到设计停灰标高 为保证质量 可再次将搅拌头下沉至孔底 重复搅拌 2 施工作业顺序 见下页 粉体喷射搅拌施工作业顺序 a 搅拌机对准桩位 b 下钻 c 钻进结束d 提升喷射搅拌e 提升结束 3 优 缺点优点 以粉体作为主要加固料 不需向地基注入水分 因此加固后地基土初期强度高 可以根据不同土的特性 含水量 设计要求合理选择加固材料及配合比 对于含水量较大的软土 加固效果更为显著 施工时不需高压设备 安全可靠 如严格遵守操作规程 可避免对周围环境产生污染 振动等不良影响 缺点 是于目前施工工艺的限制 加固深度不能过深 一般为8 15m 深层水泥搅拌法 1 施工方法 用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成水泥加固体 搅拌机由电动机 中心管 输浆管 搅拌轴和搅拌头组成 并有灰浆搅拌机 灰浆泵等配套设备 我国生产的搅拌机现有单搅头和双搅头两种 加固深度达30m形成的桩柱体直径60cm 80cm 2 施工过程 见下页 深层搅拌法施工过程 双轴搅拌桩机直径700 搭接200桩长10m用于止水 3 优点与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点 1 加固深度加深 2 由于将固化剂和原地基软土就地搅拌 因而最大限度利用了原土 3 搅拌时不会侧向挤土 环境效应较小 桩长和桩径的确定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