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地基处理建筑工程学院：吕桂林2第十五讲深层搅拌法设计步骤与工程实例(工业厂房软土地基深层搅拌加固工程)3设计步骤：(1)初步确定单桩的容许承载力；(2)确定复合地基容许承载力要求值；(3)计算复合地基置换率；(4)确定桩数；(5)确定桩位平面布置；(6)验算加固区下卧软弱土层的地基强度；(7)沉降计算；(8)确定垫层4一、工程概况1.概况天津织物厂位于天津市河北区，新建的后整理车间是一座单层门式刚架，局部为两层框架结构的厂房。门架跨度12m；占地面积918m2，建筑面积1138m2。框架顶高9.4m，柱距6m，独立杯形基础。新建车间位于两座老厂房中间，与老厂房基础边仅相距0.3m。新建厂房难度较大，特别是拟建场地土质十分不均匀，如果地基质量不好，对上部结构影响很大。原设计采用钢筋混凝土预制桩基础，但怕打桩振动影响，使老厂房的生产不能正常进行，最后决定改用深层搅拌法加固地基。5拟建场地属于海相沉积土层，整个场地仅有两个钻孔，表明土层分布极不均匀。由钻孔所提供的土层主要物理力学指标如表15.1所示。6二、土质资料表15.1土层主要物理力学指标7二、土质资料初步设计后整理车间采用钢筋混凝土杯形基础。上部结构所产生的轴向荷载N=610kN，弯矩M=194kN.m及剪力Q=45kN，设计要求加固后地基承载力特征值fa=180kPa。8三、地基加固设计a三、地基加固设计1.搅拌桩单桩设计桩截面积A=0.283m2，桩周长度sa=1.885m，桩长采用L=8.5m（摩擦型），桩侧土平均摩阻力f取15kPa，则单桩承载力为：P=fSaL=240kN根据水泥土室内配比试验，qu=1600kPa，则故设计单桩承载力按P'a=150kN计算。92.搅拌桩置换率ac和总桩数n的计算Rs=80kPa，η取0.5，F=3×2.6=7.8平方米，fa=180kPa，则设计取9根。10三、地基加固设计3.地基承载力验算•基础底面积的抵抗矩WG为其中，b=2.6m，a=3.0m。11三、地基加固设计p=±=maxminkPa173.739.6N+GMFWG•基础底面的最大压应力pmax及最小压应力pminPmax=173.7kPa1.2fa=216kPaPmin=39.6kPa0其中，N=610kN；F=7.8平方米；M=194kN·m；G=222.3kN12三、地基加固设计4.按群桩作用进行地基强度验算•将独立杯形基础连同加固后的地基视为一个假想的实体基础，其底面地基土修正后的地基承载力特征值为其中，fak=153kN；ηd=1.0；γm=8.8kN/m3；d=10m。杯形基础下搅拌桩布置形式如图15.1所示。13三、地基加固设计图15.1桩位布置图14三、地基加固设计1.施工参数(1)选用机械GZB—600型深层搅拌机，单根搅拌轴长10m，搅拌头叶片直径600mm；320H型履带式打桩机；PMz—15型水泥制备、泵送系统等。(2)固化剂配方。水泥掺入比12％，选用汉沽水泥厂生产的425#矿渣水泥。外掺剂。NCI早强剂，用量为水泥重量的0.2％；三乙醇胺，用量为水泥重量的0.05％。水灰比为0.5。15四、施工概况(3)喷浆提升搅拌速度。按搅拌工艺要求提升速度为1m/min，但由于使用日本制造的PM2—15型泵送装置，在满足泵送压力为300—500kPa时，其液压柱塞泵的流量为94L/min。按总输浆量的要求，提升搅拌速度为2m/min。16四、施工概况172.施工工艺流程(1)将深层搅拌机移至加固位置，定位对中，启动电机。(2)待搅拌头转动速度正常后，边旋转切削破碎土体，边下沉，直至达到设计深度。(3)配置水泥浆，将搅拌机略提起些，泵送水泥浆使之压开橡皮阀门，水泥浆便进入软土中。(4)边旋转提升，边输浆搅拌，直至提升到设计桩顶。(5)按设计要求，桩顶2m范围为加强段，将搅拌机沉入土中，输浆并搅拌，待剩余浆液喷入土中后，停止喷浆。将深层搅拌机再沉至设计加固深度。四、施工概况(6)将深层搅拌机边旋转搅拌，边提升，直至提出地面。(7)清除附在搅拌头上的泥团，并将深层搅拌机不旋转沉入土中，借机器自重压实桩顶，再提出地面，移至新的加固地点。18四、施工概况1.水泥土无侧限抗压强度当选用425#矿渣水泥，掺量为12％时，室内试验一个月龄期强度qu＝200.3kPa，而从现场取样确定的强度q'u＝132.5kPa，其折减系数η约为0.66。19五、地基加固效果评价20特征值仍是十分安全的。五、地基加固效果评价2.荷载试验•为检验施工质量，按设计要求进行复合地基载荷试验。载荷板面积2m2（共压两根桩，相当置换率为28％）。试验结果如图15.2所示。图15.2复合地基p-S曲线•由图15.2可见，选用200kPa作为复合地基承载力3.经济效果分析根据天津市织物厂2250延米的搅拌桩施工数据，表明获得每吨承载力所需费用，搅拌桩仅为预制桩的54.5%。21五、地基加固效果评价