水泥土搅拌桩地基处理技术(原稿)

水泥土搅拌桩地基处理技术水泥土搅拌桩地基处理技术概述地基处理方法的选择水泥土搅拌桩复合地基搅拌桩复合地基设计与施工中的若干问题1.概述1.1.地基处理的要求1.2.地基处理的分类1.1地基处理的要求1.1.11.1.21.1.31.1.41.1.5特殊土地基安定性要求1.1.1强度要求满足地基土在上部结构的自重及外荷载作用下不致产生局部或整体剪切破坏。1.1.2变形要求满足地基土在上部结构的自重及外荷载的作用下不致产生过大的沉降，特别是超过建筑物所能容许的不均匀的沉降。1.1.3动力稳定性要求满足地基土在动力荷载（如地震荷载）作用下不致发生液化、失稳和震陷等灾害。1.1.4透水性要求满足地基土的地下水不会由于施工而造成渗漏量或动水压力超过容许值，发生涌土、流砂、边坡滑边等事故。1.1.5特殊土地基安定性要求满足湿陷性黄土、膨胀土、内陆性盐渍土等特殊土上的建筑物不会由于不良土性而发生损坏。1.2地基处理的分类排水固结法压密︵挤密︶置换法灌浆法加筋法托换技术↓↓↓↓↓↓堆载预压砂井法︵袋装砂井等︶真空预压降低地下水电渗法表面压实重锤夯击强夯法振冲挤密砂桩灰土桩换土法振冲碎石桩高压喷射注浆水泥土搅拌桩石灰桩水泥浆化学注浆聚合物锚固技术加筋土树根桩基础托换锚杆压桩2.地基处理方法的选择2.1地基处理方法的选择原则2.2地基处理方法的选择2.3地基处理设计程序2.4地基处理施工过程与完工后的注意事项2.1地基处理方法的选择原则2.1.1各种方法均有其适用范围，各有优点与局限性；2.1.2选择地基处理方法应综合考虑地基条件、加固要求、工程进度、工程造价、材料及机具等各方面因素；2.1.3选择的方法应注意环境保护（地下水的污染、振动、噪音等）。2.2地基处理方法的选择粘土粉、细砂砂土杂填土注堆载预压软弱、透水砂井法软弱、透水性小泥炭土不适用真空预压软弱强夯法非饱和★★★振冲挤密粘性小★★砂桩松松★振冲碎石桩软弱抗剪强度低时慎用水泥土搅拌桩软弱灌浆法★★★★锚杆压桩★★★用于纠偏与基础加固2.3地基处理设计程序天然地基状况地基处理方法原理以往工程经验机具设备条件补充调查现场试验地基处理施工设计初步确定地基处理方法技术经济比较环境保护要求提出可行性方案地基处理的范围与指标建筑物对地基的要求2.4地基处理施工过程与完工后的注意事项2.4.1施工人员必须掌握施工方法，并了解地基处理方法的原理、技术标准与质量要求；2.4.2施工中应进行实时监理；2.4.3完工后必须进行质量检测。3.水泥土搅拌桩复合地基3.1水泥土的形成3.2水泥土的物理力学性质3.3水泥土的应用3.4水泥土搅拌桩复合地基的设计3.5水泥土搅拌桩的施工3.1水泥土的形成水泥土是通过机械强力将水泥与土搅拌形成具有较好物理力学性质的水泥加固土。3.1水泥土的形成3.2水泥土的物理力学性质3.2.1水泥土的物理性质3.2.1.1重度当水泥掺入比在8%～20%之间，水泥土重度比原状土增加约3%～6%3.2.1.2含水量水泥土的含水量一般比原状土降低7～15%3.2.1.3抗渗性渗透系数K一般在10-7～10-8cm/ces3.2水泥土的物理力学性质3.2.2水泥土的力学性质3.2.2.1无侧限抗压强度水泥土的无侧限抗压强度qu在0.3～4.0MPa之间，比原状土提高几十倍乃至几百倍。3.2.2.2抗拉强度水泥土抗拉强度与抗压强度有一定关系，一般情况下，抗拉强度在（0.15～0.25）qu之间。3.2.2.3抗剪强度当水泥土qu=0.5～4MPa时，其粘聚力C在100～1000KPa之间，其摩擦角在20～30之间。3.2.2.4变形特性当qu=0.5～4.0MPa时，其50d后的变形模量相当于（120～150）qu。3.3水泥土搅拌桩的应用3.3.1支护结构重力式支护结构；止水帷幕；SMW工法3.3.2地基加固提高地基强度；控制沉降；防止液化支护结构——水泥土墙支护结构——水泥土墙支护结构——水泥土墙支护结构——水泥土墙SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW（SoilMixingWall）工法施工SMW工法施工3.3水泥土搅拌桩的应用地基加固c)a)d)b)a)柱状布置；b)壁状布置；c)格栅状布置；d)块状布置3.3水泥土搅拌桩的应用地基加固3.4水泥土搅拌桩复合地基的设计3.4.1设计原理3.4.2单桩容许承载力3.4.3复合地基承载力3.4.4下卧层地基强度验算3.4.4沉降计算3.4.1设计原理桩土共同承载承载——桩的承载力+桩间土承载力（折减）沉降——桩范围的压缩+桩端以下土的沉降3.4.2单桩容许承载力及式中——单桩容许承载力(kN)；——水泥土90d龄期的抗压强度平均值(kPa)；——桩的截面积(m2)——桩身强度折减系数，可取0.3~0.4；——桩的周长(m)；——桩周第i层土的容许摩阻力。对淤泥可取5~8kPa；对淤泥质土可取8~12kPa；对粘性土可取12~15kPa；——桩周第i层土的厚度(m)；——桩端天然地基土的承载力(kPa)；——桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4~0.6。pcuaAfPppisipaqAlqUPaPcufpApUsiqilpq3.4.3复合地基承载力式中——复合地基容许承载力(kPa)；——桩间天然地基土容许承载力(kPa)；——桩土面积置换率；——桩间土承载力折减系数。当桩端为软土时，可取0.5~1.0；当桩端为硬土时，可取0.1~0.4。SPaSPfmAPmf1/SPfSfm3.4.4下卧层地基强度验算式中——假想实体基础底面压力(kPa)；——基础底面积(m2)；——假想实体基础的自重(kN)；——假想实体基础侧表面积(m2)；——假想实体基础侧表面平均摩阻力(kPa)；———假想实体基础边缘地基土的容许承载力(kPa)；——假想实体基础底面积(m2)；——假想实体基础底面经修正后的地基容许承载力(kPa)。fAAAfqAGAffssSsp11fGSAsqsfA1Af3.4.4沉降计算水泥土桩复合地基的变形包括：水泥土桩群体的压缩变形和桩端下未加固土层的压缩变形之和。桩群体的压缩变形值可根据上部结构、桩长、桩身强度等因素按经验取20~40mm。桩端以下未加固土层的压缩变形值可按分层总和法计算。3.5水泥土搅拌桩的施工3.5.1施工机械3.5.2施工工艺3.5.3水泥掺量及外加剂3.5.4水泥土墙施工要点3.5水泥土搅拌桩的施工3.5.132632415GZB-600712524213232221134321812124施工机械——主机3.5水泥土搅拌桩的施工3.5.2施工工艺e)f)c)d)a)b)3.5水泥土搅拌桩的施工3.5.2施工工艺一般的施工工艺流程（一次喷浆、二次搅拌）就位—预搅下沉—（制备水泥浆）—提升喷浆搅拌—沉钻复搅—重复提升搅拌3.5水泥土搅拌桩的施工3.5.3水泥掺量及外加剂水泥掺量水泥掺入比（单位体积搅拌桩中水泥与土的重量比）一般为12~16%水灰比~1：0.5外加剂外掺剂作用掺量（%）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50~803.5水泥土搅拌桩的施工3.5.4水泥土搅拌桩施工要点.（1）复搅工艺确保搅拌均匀，必要时采用“二喷三搅”工艺（干法工艺为一次搅拌，因而不均匀）。（2）提升速度~喷浆速度提升搅拌速度不宜大于0.5m/min；提升速度与喷浆速度应协调，以保证延桩身全长喷浆均匀。4.搅拌桩复合地基设计与施工中的若干问题4.1设计中的若干问题4.2施工中应注意的有关问题4.1设计中的若干问题4.1.1设计参数的取值4.1.2桩的长度-桩径-桩身强度关系4.1.3置换率与桩长的选取4.1.4暗浜及回填土的处理4.1设计中的若干问题4.1.1设计参数的取值4.1.1.1复合地基承载力4.1.1.2、、、等参数的影响因素siq4.1.1设计参数的取值4.1.1.1复合地基承载力加固后的地基强度一般可比原地基土的提高20%~50%，故设计中不应将设计复合地基承载力取得过大，否则难以达到设计要求。4.1.1设计参数的取值4.1.1.2、、、等参数的影响因素——桩身强度折减系数（0.3~0.4）施工质量、土层情况、室内实验——桩周土的摩阻力土层情况、工程经验——桩端土承载力折减系数（0.4~0.6）土层情况、桩长、工程经验——桩间土承载力折减系数（0.5~1.0）桩端土情况、工程经验siqsiq4.1设计中的若干问题4.1.2桩的长度-桩径-桩身强度关系桩的长度较长，相应的桩径应增加、桩身强度也应相应提高。4.1设计中的若干问题4.1.3置换率与桩长的选取a、当地基处理是以提高地基强度为主时，宜用短桩而提高桩的置换率;b、当地基处理时以减小沉降为主时，可根据桩端是否达到较硬土层而分别采用“变掺量、变强度”方法或“变置换率”的方法。4.1设计中的若干问题4.1.3置换率与桩长的选取c、最优设计4.1设计中的若干问题4.1.4暗浜及回填土的处理a.设计中不计桩间土的承载力，桩周摩阻力取下限值；b.增加水泥掺量（3%～5%），遇有泥炭土或有机质含量较高的土，水泥掺量可增至20%；c.暗浜与回填土的边界应设过渡区。3.5水泥土搅拌桩的施工3.5.132632415GZB-600712524213232221134321812124施工机械——主机4.2施工中应注意的有关问题桩顶与桩端的处理a.采用复搅工艺采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺；（一般的“一次喷浆、二次搅拌”增加一次喷浆与搅拌）；b.必要时可增加水泥掺量（2%～4%）。