水泥土搅拌桩围护结构施工工艺

xxxxxx科技大学城市地下工程系深基坑工程2011年8月第三章水泥土搅拌桩围护

3.1概述1.概念：水泥土深层搅拌桩又称搅拌桩挡墙，是加固软土地基的一种新方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-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桩体。2.发展Mixed-In-PlaceMethodMIP(美国)DeepMixingMethod(日本)固化剂采用水泥或石灰；支挡高度，国内最深9m。3.适应条件及范围特点：施工无震动、噪音、无废水泥浆；坑内无需支撑拉锚，优良的抗渗特性。适应条件：深层搅拌桩最适宜于各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等。一般认为含有高岭石、多水高岭石与蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；含有伊利石、氯化物等粘性土以及有机质含量高、酸碱度（PH值）较低的粘性土的加固效果较差。加固和支护深度：国外最大深度60m，国内一般最大加固深度15~18m。直径500~600mm。近年来广泛应用于5~7m深基坑围护结构。用于桩间止水。一般采用425普通硅酸盐水泥或矿渣水泥作为固化剂3.2水泥土的加固机理与特性

3.2.1水泥土的加固机理水泥土主要反应有：（1）水泥的水解和水化反应（2）粘土颗粒与水泥水化物的作用（3）碳酸化作用3.2.2水泥土的特性1.物理力学特性重度：比软土大0.7%~2.3%无侧限抗压强度qu=0.5~4.0MPa内聚力c=0.2~0.3qu内摩擦角φ=20~30°2.水泥搅拌桩的施工参数掺入比：水泥重量与被加固土体的重量之比，一般为7%~15%搅拌次数：搅拌头从上到下或从下到上运动的次数，三搅三喷、三搅一喷等水灰比：规范为0.4~0.6，实际0.6~0.73.影响水泥搅拌质量的主要因素（1）固化剂和外加剂（2）水泥的掺合量（3）龄期（4）土的含水量（5）土质的影响（6）有机质含量和砂粒的含量（7）搅拌的方法与时间3.3水泥土搅拌桩围护的设计与计算1.设计原则（1）技术先进；（2）施工可行；（3）安全可靠；（4）经济合理。2.进行设计时应综合考虑下列因素：（1）基坑的几何尺寸、形状、开挖深度；（2）工程地质、水文地质条件：土层分布及其物理力学性质，地下水情况；（3）支护结构所受的荷载及大小；（4）基坑周围的环境、建筑、道路及地下管线情况。3.水泥土搅拌桩的布置形式水泥土搅拌桩是一种具有一定刚性的脆性材料所构成，抗压强度远大于抗拉强度。一般采用水泥土搅拌桩作围护结构以“重力式”挡墙为宜。4.构造要求求格栅布置时，水泥土的的置换率对于淤泥不宜宜小于0.8，淤泥质土土不宜小于0.7，一般般粘性土及砂砂土不宜小于于0.6；格格栅长宽比不不宜大于2；；桩与桩之间的的搭接宽度：考虑截水作作用时，桩的的有效搭接宽宽度不宜小于于150mm；当不考虑虑截水作用时时，搭接宽度度不宜小于100mm。。不能满足要求求时，宜采用基基坑内侧土体体加固或水泥土墙插筋、加混凝土面面板及加大嵌固深度度等措施。5.水泥土土挡墙的破破坏模式（1）倾覆覆破坏；（2）地基基整体破坏坏；（3）墙趾趾外移破坏坏；（4）因墙体强度度不足引起起的破坏。。6.水泥土土挡墙的计计算墙体尺寸的的确定抗倾覆稳定定计算抗滑移稳定定计算整体稳定验验算抗渗验算墙体应力验验算基底地基承承载力验算算格仓压力验验算水泥土挡墙墙水平位移移的计算一般情况下下，墙体强强度不成为为设计的控控制条件，，而以结构构和边坡的整体稳定定控制设计计。（1）墙体体尺寸确定定先按经验确确定挡墙宽宽度和插入入深度：B=（0.6~0.8）hD=（0.8~1.2）h（2）土压压力计算墙后主动土土压力墙前被动土土压力(3)抗倾倾覆计算按重力式挡挡墙计算墙墙体绕前趾趾A的抗倾倾覆安全系系数，不不小于(1.0～1.1).(4)抗滑滑移计算按重力式挡挡墙计算墙墙体沿底面面滑动的安安全系数：：(5)墙身身应力验算算墙体所验算算截面处的的法向应力力、剪应力力按下式进进行：（6）整体体稳定验算算7.减小水水泥土挡墙墙位移的措措施墙体加墩或或墙体起拱拱墙顶插筋坑底加固3.4水水泥土搅拌拌桩围护的的施工要点点水泥土的配配方设计1）根据设设计工程荷荷载大小的的要求，确确定需用的的水泥土标标准强度2）根据地地基土的性性质，选用用水泥土的的配方。对于一般粘粘性土地基基，可按含含水量的大大小，初步步选择水泥泥系固化剂剂和外加剂剂的品种及及掺合量。。对于含水量量大于70%或有机机质含量较较高的地基基土，则应应根据地基基土对Ca(OH)2吸收量的不不同，选择择合适的水水泥系固化化剂。1.施工机机械2.搅拌工工艺合适的配方方还需采用用合适的机机具和工艺艺流程才能能保证水泥泥土达到设设计强度。。如果机具具和工艺不不适用，或或重心不稳稳，或搅拌拌的功率和和喷浆力不不足，常常常造成只搅搅拌不喷浆浆，只转动动不搅拌，，土体呈同同心圆转动动或摆动，，其后果是是泥浆、泥泥块、水泥泥浆分离，，拌和不匀匀，上下不不均一，强强度差异悬悬殊，总强强度很低。。因此，对对不同土类类、不同深深度的加固固体应分别别采用不同同的机具和和工艺流程程，包括：：搅拌机的的功率，搅搅拌头的类类型，喷浆浆的压力和和搅拌的流流程等。对于打入深深度在8~12m的的搅拌桩，，搅拌机的的功率可用用35~45kW和和轴杆直径径mm的单单轴和双轴轴搅拌头。。对于深度度超过20m的搅拌拌桩，搅拌拌机的功率率应增大至至55~60kW，，搅拌头的的直径，喷喷射压力也也相应增大大。一般采采