地基处理深层搅拌法培训讲义

合肥工业大学土木与水利工程学院赵静地基处理

GroundTreatment第五章深层搅拌法

1、概念：利它是利用水泥(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，由固化剂和软土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水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。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。一、概述2、发展（P72）20世纪20年代：美国、西欧；水泥土二战后，就地搅拌桩（MIP，mixed-in-place-pile

），DCM（Deepcementmixing）等20世纪50年代，传入日本，较快发展20世纪70年代末，我国引进3、优点：（1）～（9）一、概述4、适用情况：水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂上等地基。当地基土的天然含水量小于3%（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。冬期施工时，应注意负温对处理效果的影响。需要作试验确定情况：泥炭土、地下水具有侵蚀性的土加固效果较差情况：有机质含量高、生活垃圾类填土一、概述（一）水泥的水解和水化发应：

CaO、SiO2、Al2O3→Ca(OH)2、CaSiO3·nH2O等（二）土颗粒与水泥水化物的作用当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架;有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应：

(1)离子交换和团粒化作用：Na+、K＋←→Ca2+，形成大颗粒，强度提高。

(2)硬凝反应：生成不溶于水的结晶化合物。（三）碳酸化作用生成不溶于水的碳酸钙，使水泥土增加强度。二、加固机理（微观角度）（一）石灰吸水作用

（二）石灰发热

（三）石灰吸水膨胀

（四）离子交换作用与土粒的凝聚作用

（五）石灰的胶凝作用二、加固机理（微观角度）（一奴）桩漆身材纯料：水泥坡、水亲泥系蜜固化棚材料业、石妻灰（二艳）水骑泥土运的物宿理性稻质：含水嫂量(减少0.痕5~止7%矛)重度(增加0.春5~扣3%矛)相对汽密度亏（应是加比重骑，增加0.侨7~姥2.昨5%）渗透(1牙0-8~1翠0-5cm刷/s，低董渗透嗓性)三、漫水泥执加固县土的闹工程区特性（三精）力某学性横能1、无眯侧限采抗压属强度奶及其壮影响怨因素水泥停土的绝无侧霞限抗头压强回度：一般蚂为30宾0～40罢00驾kP馋a，即扬比天必然软宿土大锡几十胜倍至且数百医倍。屋其变桑形特容征随柜强度雁不同宅而介于据脆性新体与踏弹塑泉体之叮间。三、幕水泥至加固狐土的胸工程携特性（三搅）力缸学性哲能1、无若侧限庸抗压湿强度挣及其棕影响息因素影响孝水泥变土的往无侧笋限抗静压强亩度的戏因素稀：水泥国掺入寒比、窃水泥良标号海、龄奴期、厕含水查量、痛有机跨质含顷量、冠外掺毙剂、艇养护戏条件灭及土疯性等与。（1）水妇泥掺颤入比aw对强菊度的妇影响掺入孔比aw概念小于5%时反兰应微侮弱要求戴必须湿大于10蛮%aw~fcu经验跃公式(见书)三、迅水泥期加固风土的炊工程踏特性（三显）力博学性震能1、无族侧限炸抗压嫂强度古及其货影响蝇因素影响尊水泥田土的扩无侧山限抗群压强允度的落因素港：（2）龄挪期对彩强度幻玉的影临响水泥马土3个月团作为价强度陕标准隔值（3）水植泥强顷度等沙级对企强度思的影汽响水泥制土的早强度枪随水讨泥标银号的争提高砌而增浸加（4）土级样含撤水量末对强斑度的奴影响无侧俯限抗洁压强隔度随索着土段样含斤水量叛的降花低而铲增大停，一颤般含迎水量w降低10址%强度代增加10韵~5姿0%三、端水泥铲加固将土的脆工程博特性（三亭）力滋学性挺能1、无绿侧限唉抗压捷强度距及其寺影响爬因素影响灾水泥愚土的血无侧筒限抗盏压强味度的出因素说：（5）土猎样中疯有机腾质含除量对艺强度惊影响有机董质含鼠量少护的水急泥土机强度壁比有机他质含夺量高的水涉泥土唤强度翅大得泰多泻。（6）外撞掺剂桶对强脂度的额影响掺加粉煤遮灰的水量泥土顾，其吉强度至一般编都比寸不掺膏粉煤仅灰的本有所达增长封。（7）养机护方存法温度蜘湿度克：对短龄辟期水举泥土殃强度的影兰响很倡大，春对水绘泥土后期缎强度的影做响较溪小拉。三、妖水泥赏加固怕土的以工程号特性（三台）力她学性诉能2、抗偿拉强穷度水泥捐土σt随fcu的增血长而为提高蜂，幂蓬函数悼关系旺。3、抗厘剪强氏度水泥姓土抗剪拍强度随fcu的增除长而恼提高留。当fcu=0浑.5～4M舞Pa时，捉粘聚煮力c在10钓0～10发00哑KP凶a，

在20

～30

。4、变形模量(无侧祥限)-匪-土力钢学当σv达50％fcu时，站水泥种土的才应力元与应席变的显比值沃，称碍之为水泥桶土的惊变形霉模量E50。E50=1刑26fcu5、压缩系数雀和压缩模量（有够侧限注）--土力勺学av约为(2棚.0携~3粉.5肌)×漠10-2(M穴Pa扰)-1(低压腿缩性烧土)，压肃缩模验量Es60漂~1造00辫MP在a三、士水泥启加固案土的狭工程馋特性（四慌）水记泥土炒的抗气冻性冈能自然工冰冻们不会躁造成劝水泥历土深亲部的妈结构转破坏在长判期冰婆冻下具强度倚几乎踏不增久长，婆但恢让复正赚常温渐度后醉正常窜增长不低网于-1大5℃时冰允冻对壳水泥靠土结佳构损粱害甚受微只要澡地温屠不低悄于-1悔0℃就可耍进行坦水泥伯土搅暑拌法拣的冬罪季施卡工三、袭水泥盈加固败土的狭工程乡丰特性（一庙）水闸泥土到搅拌疫桩的若设计1、对画地质动勘察汽的要确求土质晌、水炕质分野析2、加事固形湾式的姨选择柱状缘瑞、壁情状（牧和格男栅状非）、码块状。3、加荣固范槐围的逐确定桩可态只在册基础奔平面笔范围斩内布寸置，软独立暮基础论下的卖桩数卸不宜捡少于3根。炒柱状盼加固尼可采听用正吨方形泛、等粥边三锦角形清等布音桩型默式。四、佩设计蜓计算（二杂）水列泥土茎搅拌释桩的湿计算1、柱候状加张固地尤基(1丛)单桩仰竖向站承载诉力的脾设计针计算①公役式：单桩至竖向朋承载降力特垫征值海应通依过现场性载荷悦试验确定悼，初兵步设勉计时缩慧可按叠式(5－17员)估算朗，并澡应满般足式(5识-1圈8)的要多求，厕应使童由桩身揉材料捆强度确定愁的单桩垄承载累力大于(或等衔于)由桩周屠土和秋桩端嚷土的昂抗力所提拼供的单桩未承载秋力。地基土抗力桩体本身四、厘设计寻计算（二富）水梦泥土哄搅拌催桩的近计算1、柱伏状加拆固地扛基(1逐)单桩僵竖向木承载族力的浅设计使计算②参圆数含益义fcu—标准厌养护楼下90渔d龄期蚕立方校体抗购压强赢度平拴均值/k联Paη—桩身提强度悔折减示系数,干法0.贞20掀~0送.3自0,湿法0.堪25槽~0汇.3桨3up—桩的羽周长/mn—桩长冲范围爹内所兄划分例的土挖层数qsi—桩周苗第i层土轰的侧私阻力安特征势值。姻淤泥4~觉7k起Pa；淤明泥质谷土6~淘12斑kP鬼a；对谊软塑匆状态止的粘伙性土驰可取10没~1扮5k绪Pa；对树可塑腰状态昌的粘穷性土袋可以盈取12班~1可8k脑Pa四、套设计狠计算（二暗）水已泥土物搅拌来桩的疑计算1、柱借状加惹固地浆基(1因)单桩明竖向毁承载撒力的疏设计暑计算②参供数含昆义li—桩长乌范围援内第i层土单的厚旨度/mqp—桩端顶地基戴土未花经修虾正的和承载兰力特到征值(k藏Pa纸)，可扰按现榜行国枕家标时准《建筑妇地基才基础额设计占规范》G峡B裁50口00别7的有孩关规乎定确五定α—桩端天然眨地基金土的承载兔力折偿减系升数,可取0.占4~愈0.矮6，承蹲载力乏高时届取公低值四、淋设计接计算（二争）水啊泥土脏搅拌滤桩的价计算1、柱恳状加野固地索基(1帖)单桩寨竖向描承载寒力的梳设计役计算③公星式理解η—桩身强度萌折减省系数唐的取日值：α—桩端天然久地基源土的承载盖力折愧减系亩数的取果值有效折桩长缝的取册值④需挪设计赌确定场的主梯要指玻标桩长l、水利泥掺甩入比av四、星设计抵计算（二危）水膝泥土循搅拌渗桩的吓计算1、柱买状加他固地润基(2按)复合标地基说的设柴计计野算①公范式：加固徐后搅叼拌桩复合哲地基窝承载唇力特豪征值应通禁过现挽场复武合地简基载遮荷试折验确牛定，脾也可浮按下餐式计河算：②参数糖含义豆：见教创材。四、主设计倒计算（二蹲）水继泥土借搅拌胞桩的俯计算1、柱犹状加挡固地府基(2倚)复合朵地基乎的设咬计计疗算③求置揪换率马和总指桩数勤：四、袄设计杂计算（二卸）水捆泥土顾搅拌烧桩的顶计算1、柱征状加姿固地叨基(2粉)复合粥地基陶的设净计计光算④理解--β的取支值：反映广桩土批共同尝作用四、过设计摩计算（二庙）水硬泥土畜搅拌烟桩的女计算1、柱糖状加夺固地景基(3烫)水泥缝土搅灶拌桩击沉降锦验算①竖营向承潮载搅哥拌桩童复合庄地基理变形s：包括复合馒土层的平抢均压皱缩变讨形s1与桩解端下未加侦固土施层的压势缩变号形s2②复合顽土层道的平掠均压耳缩变锁形s1的计仪算方纤法:规范丹采用复合申模量娘法：pz—搅拌萄桩复梦合土聚层顶面的附冒加压榆力值晴（kP戏a）pzl—搅拌捆桩复挣合土封层底面的附养加压处力值码（kP尊a）四、种设计筛计算（二恨）水补泥土暖搅拌楼桩的莲计算1、柱植状加察固地桑基(3应)水泥霉土搅践拌桩疫沉降剪验算③未君加固兰土层脊的压垒缩变浴形s2的计毕算方垂法:可按仗现行构国家御标准《建筑咳地基略基础病设计挖规范》G揪B武50总00庆7的有盗关规庄定进着行计兄算。棍（应挎力扩仪散分丸层总辆和法涨）四、宽设计外计算（二可）水浸泥土虏搅拌陷桩的爹计算1、柱愈状加竖固地谨基(4术)复核遗地基尺设计--以沉园降控他制的喜设计换思路①地皮层结互构--沉降甜计算--确定危加固舅深度--试选施工比桩长②试选桩身考强度省和水例泥掺反入量③计唇算单桩分承载驻力④计遗算有效勇桩长⑤计寄算面积冷置换倍率⑥进啦行布桩，桩气可只弟在基伏础平屑面范县围内喘布置四、胃设计艘计算（二葵）技挡术要兄点和免措施1、用滋于加类固地觉基P8顷3（1）~（10）2、用劲于防续渗和框挡土P8迹3（1）~（10）四、控设计睛计算（一远）水坐泥搅兴拌法1、搅荷拌机水械设饿备及勉性能中心婚喷浆淡方式宗（混市合浆熔）和递叶片陵喷浆描方式呆（纯添水泥余浆）五、娃施工安方法支护劫结构——水泥罚土墙支护叼结构——水泥良土墙支护滤结构——水泥映土墙支护蜜结构——水泥窝土墙SM卵W（So根il翅M钻ix指in仆g挨Wa球ll）工法扔施工SM做W（So萄il狗M忘ix雹in鞋g买Wa弱ll）工法范施工SM前W（So俱il喷M道ix指in仙g毒Wa带ll）工法成施工SM刻W（So捷il英M治ix宵in描g枕Wa树ll）工法镇施工SM耍W（So弊il哗M腿ix恰in糖g学Wa在ll）工法形施工SM日W（So访il较M慕ix妥in功g恶Wa膀ll）工法仁施工SM励W（So拉il输M帮ix盲in命g列Wa榆ll）工法构施工双轴商搅拌薪桩机直径70哥0，搭璃接20编0桩长10棍m用于纤止水a)柱状困布置壳；b)壁状旺布置站；c)格栅妥状布盖置；d)块状桌布置（一舅）水缓泥搅奇拌法2、施掩工工庙艺一般冬的施们工工肉艺流终程：留一次采喷浆蛮、二气次搅燃拌就位—预搅税下沉—制备亲水泥彻浆—提升熊喷浆烂搅拌—重复崇搅拌与下沉—重复配提升抽搅拌—清洗—移位五、迷施工清方法水泥缠掺量炮及外虚加剂水泥穗掺量水泥帮掺入车比（夜单位票体积刘搅拌贷桩中脉水泥首与土窑的重址量比腐）一般傅为12~16省%水灰超比~1：0.跃5（重抛量之框比）外加辰剂外掺剂作用掺量（%）碳酸钠早强0.2~0.4氯化钙早强2~5三乙醇胺早强0.05~0.2木质素磺酸钙减水、可泵0.2~0.5粉煤灰填充、早强50~80水泥液土搅估拌桩脉施工映要点.（1）复接搅工残艺确保乱搅拌曾均匀誉，必罗要时前采用“二喷裂三搅”工艺（干怎法工剃艺为钳一次痒搅拌组，因羽而不午均匀权）。（2）提仍升速屋度~喷浆锹速度提升础搅拌辈速度错不宜台大于0.穴5m恋/m泼in；提升催速度姿与喷枣浆速因度应撇协调歌，以形保证遗延桩案身全谷长喷浆葡均匀范。搅拌刺桩复杜合地芝基肥设计根与施喝工中番的若筋干问稳题1设计鄙中的鼠若干宰问题2施工榆中应单注意费的有垒关问刚题1设计倒中的股若干战问题1.暑1设计冶参数叨的取明值1.慎2桩的情长度-桩径-桩身累强度置关系1.群3置换主率与烈桩长车的选尺取1.制4暗浜移及回晶填土乏的处刺理1设计垄中的哭若干睁问题1.舰1设计矿参数柿的取际值1.锣1.搭1复合街地基姑承载向力1.葵1.光2、扯、榜、坝等参催数的奇影响荷因素1.竞1设计末参数宜的取乱值1.降1.控1复合买地基灰承载妈力加固岂后的馋地基而强度垫一般也可比应原地雷基土伸的提症高20葵%~牙50素%，故面设计坑中不赶应将弟设计哄复合腔地基林承载跨力取统得过赖大，拴否则竖难以锋达到易设计木要求瓜。1.打1设计交参数馆的取团值1.岸1.要2、碑、疗、委等参漫数的肥影响袄因素——桩身幅强度硬折减耽系数（0.垦3~静0.乖4）施工昨质量异、土底层情陶况、即室内向实验——桩周漫土的旺摩阻饺力土层范情况陕、工湾程经纯验——桩端果土承张载力名折减律系数（0.毅4~瞒0.参6）土层闷情况赢、桩摘长、漏工程才经验——桩间帐土承层载力菊折减膨系数（0.妹5~所1.困0）桩端耕土情程况、疗工程进经验1设计互中的旷若干唐问题1.仆2桩的徒长度-桩径-桩身蛙强度色关系桩的既长度砌较长啄，相湖应的去桩径映应增厉加、摄桩身强度怪也应高相应哀提高泛。1设计闲中的归若干哭问题1.抛3置换驱率与惧桩长调的选努取a、当它地基驾处理汽是以从提高却地基授强度件为主声时，博宜用短桩鼻而提尚高桩扶的置借换率;b、当地络基处两理是宝以减磨小沉受降为端主时怒，可婆根据伟桩端是随否达剩到较涌硬土匹层而逢分别壤采用“变掺埋量、变强麻度”方法奥或“变置罩换率”的方筛法。1设计锣中的侮若干梨问题1.胳3置换漠率与钓桩长西的选惯取c、最观优设赵计1设计奋中的烈若干蜻问题1.牙4暗浜植及回沸填土祝的处兴理a.设计袭中不她计桩丢