13.深层搅拌桩-PPT课件

(三)水泥土搅拌桩的野外试 验
1.试验目的 ⑴根据室内配比结果求得的最佳配比进行现场试验； ⑵由现场试验结果，推出室内石块与现场桩身强度之 间的关系； ⑶确定施工工艺参数，确定水泥浆的水灰比； ⑷比较不同桩长与不同桩身强度时的单桩承载力； ⑸确定水泥土搅拌桩复合地基承载力。
2.试验方法
⑴在桩身上现场取样，在龄期相同时，比较试样 之间强度关系； ⑵进行单桩和复合地基承载力试验； ⑶埋设土压力盒，了解复合地基反力分布及桩土 应力比分配情况。
(3)抗拉强度 水泥土抗拉强度随无侧限抗压强度增加而提高。 (4)抗剪强度 水泥土的无侧限抗压强度越高，其抗剪强度也 相应提高。 (5)变形模量、压缩系数和压缩模量
3.水泥土抗冻性能
在负温条件下，水泥与粘土间的反应减弱，水 泥土强度增长缓慢，但正温后强度可继续增长且
接近标准值。地温不低于-10度，可进行深层搅拌
第二节 水泥土深层搅拌法
一、适用条件 目前国内水泥土深层搅拌法主要用于加固淤 泥、淤泥质土、地基承载力不大于120kPa的粘性 土和粉土等地基。 用于处理泥炭土和地下水具有侵蚀性时，应 通过试验确定。 加固深度一般在18m以上。
二、加固机理
1. 混凝土与水泥土的硬化。
2. 混凝土的硬化主要在粗填充料中进行水解 和水化作用，凝结速度较快。 3. 水泥土中，水泥掺量少，且水泥的水解和 水化反应是在土中进行的，所以硬化速度缓慢而且 复杂，加固土的强度增长也较缓慢。
2.水泥土的力学性质
(1)水泥土的破坏特性
(2)侧限抗压强度的影响因素
(3)抗拉强度
(4)抗剪强度
(5)变形模量、压缩系数和压缩模量
2.水泥土的力学性质
(1)水泥土的破坏特性
(2)无侧限抗压强度的影响因素
①水泥掺入比 水泥掺入比是指掺入土中水泥质量与被加固软土 的湿质量的比值的百分数。 水泥的强度随掺入比的增加呈增大的趋势。 ②龄期 水泥土强度随龄期的增长呈增大趋势，龄期超过 28d后仍有明显增长，90d后，强度增长才减慢。 ③水泥标号 水泥土强度随水泥标号的提高而增加。水泥标号 提高100号，水泥强度约增大50～90％。
水泥土加固软土的物理化学反应
(一)水泥的水解和水化反应
(二)粘土颗粒与水泥水化物的作用
(三)碳酸化作用
(一)水泥的水解和水化反应
⑴硅酸三钙：在水泥中含量最高(50％)，是决定 强度的主要因素。 ⑵硅酸二钙：在水泥中含量较高(25%)，它主要 产生后期强度。 ⑶铝酸三钙：占水泥总量的10％左右，水化速度 最快，促进早凝。 ⑷铁铝酸四钙：占水泥总量的10％作用，能促进 早期强度。 ⑸硫酸钙：含量3％左右，生成“水泥杆菌”状的 化合物，能将大量自由水一结晶水形式固定下来，使 土中自由水减少。
法施工。
四、水泥土搅拌法地基加固设计
(一)设计前应取得的资料； ⑴工程地质资料；⑵土质资料；⑶水质资料。 (二)水泥土的室内配比试验； 1.试验目的 了解水泥掺入量、水灰比、水泥的品种及外掺剂掺 量对水泥土强度的影响，为设计计算及施工工艺控制提 供可靠的参数。
2.土样制备 拟加固现场取：原状土样与风干土样。 3.固化剂的选择 确定水泥品种和水泥掺入比。 4.外掺剂选择 5.试验设备与规程 6.试件的制作和养护
6.3 深层搅拌法
第一节 1.概念 深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂 的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将 软土和固化剂强制拌和，使软土硬结形成加固体，从 而提高地基的强度和增大变形模量。加固体和天然地 基形成复合地基，共同承担建筑物的荷载。 概述
2.适宜建筑形式
⑴作为建筑物或构筑物的地基； ⑵进行大面积地基加固，防止码头岸壁滑动， 深基坑开挖支护；
3.试验结果
⑴正常情况下，现场与室内水泥土试块强度关系：
⑵单桩和复合地基承载力设计值可根据载荷试验 取P－S曲线确定；
f ( 0 . 2 ~ 0 . 5 ) · f Cu ,f Cu , k
⑶初步确定合理的施工工艺参数。
(四)水泥土搅拌桩的地基加固设计计算
(三)碳酸化作用
水泥水化物中游离的氢氧化钙吸收水中和空 气中的二氧化钙，发生碳酸化作用，生成不溶于 水的碳酸钙。
三、水泥土的物理、力学性质
1.水泥土的物理性质 (1)含水量 水泥土的含水量低于原状土样含水量，并且随水泥 掺入比的增加而减小。 (2)重度 水泥土的重度与天然软土的重度相差不大，不会对 下卧层产生过大附加荷载，不会产生较大附加沉降。 (3)相对密度 水泥土的相对密度较软土稍大。 (4)渗透系数 水泥掺入比越大，龄期越长，渗透系数越小。
⑶加固道路、桥涵；
⑷作为地下防渗墙，阻止地下水渗透。
3.主要特点
⑴基本不存在挤土效应，对周围地基扰动小； ⑵可根据不同土质和工程设计要求，合理选择 固化剂及配方，应用较为灵活； ⑶施工无振动，无噪音，污染小，可在市区和 建筑物密集地带施工； ⑷土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层不 致产生较大附加沉降 ； ⑸结构型式灵活多样，可根据工程需要，选用 块状，柱状、壁状、格栅状。
④含水量
水泥掺入比小于20％时，水泥土无侧线抗压强度随 土中含水量降低而增加；大于20％时，存在一个峰值。
⑤天然地基土中的有机质含量 有机质对水泥的水化反应起阻碍作用，影响水泥 土的固化，降低水泥土的强度。含量越多，阻碍作用 越大，水泥土强度降低越多。 ⑥外加剂 外掺剂对水泥土强度有不同的影响。 ⑦搅拌的均匀程度 施工时搅拌的均匀程度对水泥土强度的影响很 大。 在搅拌时间相同的情况下，塑性指数越大，土 的粘性越大，越难搅均匀；含水量和液性指数过低， 易产生抱土现象，影响搅拌效果。
(二)粘土颗粒与水泥水化物的作用
1.离子交换和团粒化作用 粘土颗粒带负电，吸附阳离子，形成胶体分散体 系。表面带有钾离子或钠离子，可与水泥水化反应的 钙离子进行离子交换，产生凝聚，形成较大的团粒， 提高土体强度。 2.硬凝反应 在碱性环境下，溶液中析出大量的钙离子，与 二氧化硅或三氧化铝产生化学反应，生成不溶于水的 铝酸钙等结晶水化物。在水中和空气中逐渐硬化，提 高水泥强度，使水泥具有足够的水稳定性。