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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2009-12-15

5.3  水泥土搅拌法
5.3.1  基本知识
5.3.1.1  基本概念
水泥土搅拌法分为深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。
水泥土搅拌法是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，就地将软土与固化    剂(浆液或粉体，其中浆液适用于深层搅拌法；粉体适用于(粉体喷搅法)强制搅拌，使软土    硬结成具有一定整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基承载力和减小沉降    量及其他特征变形，以及作为基坑的防渗帷幕、重力式挡土墙。深层搅拌法可在土中形成水    泥土桩、格栅或地下连续墙，处理深度可达8~12米。其施工工艺如图5.3-1所示。

图5.3-1
【15】水泥土搅拌法分为干法和湿法两种，其中干法是指(         )。
A、深层搅拌法；
B、粉体喷搅法；
C、水位以上水泥土夯实桩法；
D、喷粉后加水法；
答案：B
5.3.1.2  适用范围
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、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30％(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。
用于处理泥炭土、有机质土塑性指数Ip大于25的黏土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。冬季施工时应注意负温对处理效果的影响。
5.3.2  加固机理
水泥土搅拌法加固机理包括对天然地基土的加固硬化机理(微观机理)和形成复合地基  以加固地基土、提高地基土强度、减少沉降量的机理(宏观机理)。
5.3.2.1  水泥土硬化机理(微观机理)
当水泥浆与土搅拌后，水泥颗粒表面的矿物很快与黏土中的水发生水解和水化反应，在  颗粒间形成各种水化物。这些水化物有的继续硬化，形成水泥石骨料，有的则与周围具有一  定活性的黏土颗粒发生反应。通过离子交换和团粒化作用使较小的土颗粒形成较大的土团  粒；通过硬凝反应，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物，从而使土的强度提高。此外，  水泥水化物中的游离Ca(OH)2能吸收水中和空气中的CO2，发生碳酸化反应，生成不溶于水的CaCO3，这种碳酸化反应也能使水泥土增加强度。通过以上反应，使软土硬结成具有一定整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土。
5.3.2.2  复合地基加固机理(宏观机理)
通过图5.3-1所示的施工机械，在土中形成一定直径的桩体，与桩间土形成复合地基承担基础传来的荷载，可提高地基承载力和改善地基变形特性。有时，当地基土较软弱、地基承载力和变形要求较高时，也采用壁式加固，形成纵横交错的水泥土墙，形成格栅形复合地基。甚至直接将拟加固范围内土体全部进行处理，形成块式加固实体。
【16】水泥土搅拌法的加固机理包括(      )
A、水泥土硬化机理；
B、复合地基加固机理；
C、置换作用；
D、挤密作用；
答案：A、B
5.3.3  设计
5.3.3.1  设计必须资料
工程地质勘察应查明填土层的厚度和组成，软土层的分布范围、含水量和有机质含量，  地下水的侵蚀性质等。深层搅拌设计前应进行拟处理土的室内配比试验，针对现场拟处理的最软弱层软土性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量，为设计提供各种龄期、各种配比的强度参数。对承受竖向荷载的水泥土强度宜取90d龄期试块的立方体无侧限抗压强度平均值；对承受水平荷载的强度宜取28d龄期试块的立方体无侧限抗压强度平均值。
5.3.3.2  设计内容
1 水泥掺量
水泥土搅拌法处理软土的固化剂宜选用强度等级为32.5级以上的普通硅酸盐水泥。水泥的掺量除块状加固时宜为被加固土质量的7％~12％外，其余宜为12％~20％。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45~0.55。
2 外掺剂
外掺剂可根据工程需要选用具有早强、缓凝、减水、节省水泥等性能的材料，但应避免污染环境。外掺剂主要有木质素磺酸钙、石膏、磷石膏、三乙醇胺等。木质素磺酸钙是一种减水剂，试验表明，它对水泥土强度影响不大，石膏和三乙醇胺对水泥土的强度有增强作用，水泥~磷石膏对大部分软黏土来说是一种经济有效的固化剂，一般可节省水泥26％。
3 置换率与加固深度
置换率指被加固土面积与拟加固场地面积的比率，主要取决于设计要求的复合地基承载  力大小。竖向承载的搅拌桩的长度应根据承载力和变形的要求确定，并宜穿透软弱土层到达  承载力相对较高的土层；为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧以下  2m。此外，湿法的加固深度不宜大于20 m，干法不宜大于15m，水泥搅拌桩的桩径不应小于500 mm。
【17】某场地内危险滑动面在基底以下6.0m，在采取地基处理时，桩长设计长度为(   )。
A、6.0m；
B、6.5m；
C、7.5m；
D、8.5m；
答案：D
【18】水泥土搅拌桩的直径不应小于(      )。
A、300mm；
B、400mm；
C、500mm；
D、600mm；
答案：C
4 承载力
竖向承载的搅拌桩复合地基承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确  定。初步设计时也可按下式估算：

式中：pz为搅拌桩复合土层顶面的附加压力值(kPa)；Pzl为搅拌桩复合土层底面的附加压力值(kPa)；Esp为搅拌桩复合土层的压缩模量(MPa)；Ep为搅拌桩的压缩模量，可取 (100~120)fcu(kPa)，对桩较短或桩身强度较低者可取低值，反之可取高值；Es为桩间土的压缩模量(MPa)。桩端以下未处理土层的压缩变形值可按国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的有关规定确定。
5.3.3.3  其他
1 加固范围
竖向承载水泥搅拌桩复合地基设计时，搅拌桩平面布置可根据上部结构特点及对地基承  载力和变形的要求，采用柱状、壁状、格栅状、块状等处理形式。可只在基础范围内布桩，独立基础下桩数不宜少于三根。柱状处理可采用正方形或等边三角形等布桩形式，其桩数可  按下式计算：
              n=mA/Ap                                   5.3-6
式中：n为桩数；A为基础底面积，Ap为桩截面面积。
2 褥垫层
竖向承载搅拌桩复合地基应在基础和桩之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200~300  mm。其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20 mm。褥垫层有利于发挥桩间土承载力，同时，可降低桩顶应力的集中，此外，还有使桩顶受力趋于均匀，避免由于桩顶剔凿不平、基础与桩顶直接接触时桩体中产生局部过大应力使桩体过早破坏的作用。
3 深层搅拌壁状处理用于地下临时挡土结构时，可按重力式挡土墙设计。为了加强其整体性，相邻桩搭接宽度宜大于100mm。
5.3.4  施工
5.3.4.1  基本要求
水泥土搅拌桩施工前应根据设计进行工艺性试桩，数量不得少于2根。当桩周为成层土  时，应对相对软弱土层增加搅拌次数或增加水泥掺量。搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，以确保加固深度范围内土体任一点均能经过20次以上的搅拌。竖向承载搅拌桩施工时，停浆(灰)面应高于桩顶设计标高300~500mm厚的土层。开挖基坑时，应将上部质量较差桩段挖去。施工中应保证搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直度偏差不得超过1％；桩位偏差不得大于50mm，桩直径和桩长不得小于设计值。
5.3.4.2  施工顺序
如图5.3-1所示，深层搅拌施工可按下列步骤进行：①搅拌机械就位、调平；②预搅下沉至设计加固深度；③边喷浆(粉)、边搅拌提升至预定的停浆(灰)面；④重复搅拌下沉至设计加固深度；⑤根据设计要求，喷浆(灰)或仅搅拌提升直至预定的停浆(灰)面；⑥关闭搅拌机械。
在预(复)搅下沉时，也可采用喷浆(灰)的施工工艺，但必须确保全桩长上下至少重复搅拌一次。    此外，搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应  考虑冲水成桩对桩身强度的影响。搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录。
5.3.5  质量检验
1 施工质量检验
搅拌桩应在成桩后7d后，采用浅部开挖桩头(深度宜超过停浆(灰)面下0.5m)，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为总桩数的5％。成桩3d内，可用轻型动力触探(N10)检查每米桩身的均匀性。检验桩的数量应不少于已完成桩数的1％，且不少于3根。经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时，应在成桩28d后，用双管单动取样器钻取芯样做抗压强度检验，检验数量为施工桩总数的0.5％，且每项单体工程不得少于3点。
2 竣工验收
竖向承载的水泥土桩复合地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩  载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验的条件时，并宜在成桩28d后进行。检验数量为施工桩总数的0.5％~1％，且每项单体工程不得少于3点。
【21】当采用N10对水泥土搅拌桩进行桩体均匀性检验时，应在成桩(    )天内进行。
A、1；
B、2；
C、3；
D、4；
答案：C
【22】竣工验收时，对于竖向承载的水泥土搅拌桩，其承载力检验应采用(       )。
A、应采用复合地基载荷试验；
B、应采用单桩载荷试验；
C、应采用地基土载荷试验；
D、应采用N10检验桩体均匀性及密实度；
答案：A、B