第四章2深层搅拌

1、第十一章 深层搅拌法第一节 概述第二节 加固机理第三节 水泥土配方试验第四节 设计计算第五节 施工工艺深层搅拌 基本方法 利用水泥(或石灰) 等材料作为固化剂，通过搅拌机械，在地层深处就地将软土和固化剂(浆液或者粉体)搅拌，由固化剂和软土之间的物理-化学反应，使软土固结，从而提高地基的性能 深层搅拌法(CDM：Cement DeepMixture)特点 1、固化剂与软土就地搅拌，地基土层利用率高；2、对周围建筑物影响小；3、施工噪音小；4、加固后的土体重度变化小，对下部地层的附加应力小；5、加固桩形状可以多样：柱状、壁状、格栅状和块状等。深层搅拌 适用范围 1、建筑物地基、高填方路基；2、码头

2、施工、深基坑开挖支护；3、防渗围幕。 第二节 加固机理 一、水泥水解与水化水泥中含有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及硫酸钙的水泥矿物，水泥水解与水化产生时，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙以及含水铁酸钙等硬化矿物。 二、粘土与水泥的作用1、离子交换与团粒化作用；2、硬凝反应，生成不溶于水的稳定化合物：SiO2+Ca(OH)2+nH2OCaOSiO2(n+1)H2O Al2O3+Ca(OH)2+nH2OCaOAl2O3(n+1)H2O三、碳酸化作用 水泥中游离出的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O第三节 水泥土配方试验试验内容选择水泥(或则石灰

3、)品种 加量(P373F5-60) 水灰比(P369T5-28) 添加剂用量(P376F5-63)水泥土7天强度与28天强度I 有机质含量1.3%II 有机质含量10%试验结果整理与分析1、水泥土的物理性能：含水量重度渗透系数抗冻性能2、水泥土的力学性能：无侧限抗压强度抗拉强度抗剪强度变形模量压缩系数和压缩模量 水泥土配方试验1、试验目的 根据室内试验配方确定现场成桩工艺、确定室内试块与现场桩身强度的关系、确定单桩承载力、确定复合地基的承载力。2、试验方法 在桩身不同部位切取试块进行强度试验、单桩与复合地基承载力试验(采用土压盒)3、试验结果分析 一般情况下，室内水泥试块强度fcu,f与现场水

4、泥强度fcu,k关系为：,(0.2 0.5)cu fcu kff单桩和复合地基承载力设计值可以按照载荷试验p-s曲线取s/b或s/d=0.01所对应的载荷。 水泥土搅拌桩现场试验1、对地质勘察的要求 土质分析：有机质、可溶盐、烧失量 水质分析：PH值、硫酸盐含量2、加固型式选择： 柱状、壁状、块状3、加固范围确定： 一般仅在上部结构基础内布桩。 水泥土搅拌桩设计b)常用格栅状水泥土墙横截面示意图 常用格栅状水泥土墙横截面示意图 c)d)e)常用格栅状水泥土墙横截面示意图 f)g)基坑常用格栅状水泥土墙横截面示意图 h)j)设计计算 柱状加固地基 单桩竖向承载力设计计算按照以下两式计算，取小值：

5、,dkcu kpRfAdkspppRqU lA qdkRsq -桩土间平均摩擦力，kPa； Up桩周长(m)； l桩长，(m) ；qp桩端天然地基土承载力标准值(kPa); 桩端天然地基土承载力折减系数，0.40.6。 -单桩竖向承载力标准值(kN) ； Ap桩的截面积(m2)； 强度折减系数，0.350.5；fcu,k与搅拌桩桩身加固土配比相同的室内加固土试块(边长 70.7mm的立方体) 的90天龄期无侧限抗压强度(kPa) ；,1dksp ks kpRfmm fAfsp,k复合地基承载力标准值(kPa)； m面积置换率； fs,k桩间天然地基土承载力标准值(kPa);桩间天然地基土承载力

6、折减系数，0.11.0。复合地基设计计算复合地基承载力标准值：,sp ks kdks kpffmRfApmAnA置换率m和总桩数n可以按下式求得：A地基被加固面积(m2);fsp,k复合地基承载力标准值(kPa)； m面积置换率； fs,k桩间天然地基土承载力标准值(kPa);桩间天然地基土承载力折减系数，0.11.0。 -单桩竖向承载力标准值(kN) ；dkR Ap桩的截面积(m2)； 当置换率比较大(20%)，一般按照群桩作用原理进行下卧层地基验算。即将搅拌桩及桩间土视为实体基础，考虑实体基础侧面与土的摩擦力，验算下卧地基的承载力：,11sp ksss kfAGq AfAAffAf -实体

7、基础底面压力(kPa); A1实体基础底面面积(m2); G实体基础自重(kN);As实体基础侧面面积(m2)； sq -作用在实体基础侧面平均容许摩擦力(kPa)； fs,k实体基础边缘软土的承载力(kPa)； f实体基础底面经修正后的地基承载力(kPa)。f -实体基础底面压力(kPa); A1实体基础底面面积(m2); G实体基础自重(kN);As实体基础侧面面积(m2)； sq -作用在实体基础侧面平均容许摩擦力(kPa)； fs,k实体基础边缘软土的承载力(kPa)； f实体基础底面经修正后的地基承载力(kPa)。,11sp ksss kfAGq AfAAffA12sss0102pp

8、lsE,11sp ks kfAfAApA0ppfl0(1)psEmEm Ep桩群顶面平均压力(kPa)；p0桩群底面土的附加压力(kPa)； E0桩群体的变形模量(kPa)；l桩长(m); Ep桩的变形模量(kPa)； Es桩间土的变形模量(kPa)；p桩群底面以上土的加权平均重度(kN/m3)。桩的沉降验算复合地基的总沉降量s为桩群压缩量s1与桩下土压缩量s2之和：深层搅拌桩侧向支护计算图(P387F5-67)壁状加固 土压力计算 墙后主动土压力：2220201245245222acEHqH tgcHtg20012145245222hhppphhEEEh tgc htg墙底以上土的加权平均重

9、度(kN/m3)； 墙底以上土的加权平均内摩擦角(0)；c墙底以上土的加权平均粘聚力(kPa)； h坑底以下土的加权平均重度(kN/m3)；h坑底以下土的加权平均内摩擦角(0)； ch坑底以下土的加权平均粘聚力(kPa)； 主要用于深基坑支护与边坡支护 (P387F5-67)墙前被动土压力：壁状加固 111123220103ppRoahEhEBWMKMHzEW墙体自重，W= 0BH(kN/m3)(B墙宽，H墙高); 0取1819kN/m3;K0抗倾覆安全系数，不小于1.5。抗倾覆计算抗倾覆安全系数：壁状加固 00capWtgc BKEE抗滑移计算按重力式挡土墙计算墙体沿底面滑动的安全系数：c0

10、, 0墙底土层粘聚力与内摩擦角； kc抗滑移安全系数，不小于1.3。壁状加固 111cossinnni iiiiiiiiniiiiiclqbWtgKqbWli第i条土沿滑弧面的弧长(m)；qi第i条土条地面载荷(kPa)； bi第i条土条宽度(m);Wi第i条土条重量(kN); i第i条滑弧中点的切线与水平线夹角(0)； K整体安全系数，不小于1.25。整体稳定计算整体稳定安全系数：壁状加固 iLc HHvLLmLLH, Lv渗透起始点至渗流出口的地下轮廓线的水平与垂直总长度(m); m换算系数，m=1.52.0; H挡土墙两侧水位差(m);ci渗径系数，粘土34；粉质粘土45；粉质土56；砂

11、质粉土67。0.52fimHhBKcH抗渗计算抗渗流长度：Kf一般为1.53抗渗安全系数：壁状加固 21qcshNcNKHhpKs抗隆起安全系数，不小于1.2； 1自地表至墙底各地层土加权平均重度(kN/m3);2自基坑底面以下至墙底各地层土加权平均重度(kN/m3); h搅拌桩插入深度(m);H基坑开挖深度(m); p地基超载(kPa);Nq, Nc承载力系数：20452tgqNtge1cqNNc tg 抗隆起计算抗隆起安全系数：c, 墙底处土的粘聚力(kPa)与内摩擦角(0)施工工艺 (1)定位：起重机(或塔架)悬吊搅拌机到达指定桩位对中。 地面起伏不平时，应使起用设备保持水平。(2)顶搅下沉：启动搅拌机，使之沿导向架搅拌切土下沉，控制 下沉速度，如下沉速度太慢，可从捣浆系统补给清水以利钻进。 (3)制备水泥浆：待搅拌机下沉到一定深度时，开始按设计确定 的配合比制备水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入桑树斗中。 (4)提升项浆搅拌：搅拌机下沉到设计深度后，开启灰数泵将水 泥浆压人地基中边喷边搅边提升，同时按设计确定的提升速度严格加以控制。 工艺流程图如图56所示施工工艺 工艺流程图如图56所示(5)重复上、下搅拌：擞拌机提升至设计加固深度的正面标高时，集料斗中的水泥浆应正好搭定。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋边沉人土中，至设计加固深度后再搅拌提出地面。重