14 第十四讲 深层搅拌法.pptx

第1页：第十四讲深层搅拌法

第十四讲深层搅拌法

第2页：概述：灌入固化物

灌入固化物

在软弱地基中灌入水泥等固化物，通过固化物和地基土体间产生一系列物理、化学作用形成水泥土或其他固化土，通过固化土与原状土形成复合土体，达到加固地基的一类地基处理方法。

属于灌入固化物的地基处理方法主要有三类：深层搅拌法、高压喷射注浆法和灌浆法。我们分三讲分别介绍上述三类地基处理方法，先来介绍深层搅拌法。

第3页：适用范围及加固机理

1.定义深层搅拌法是通过特制的施工机械—各种深层搅拌机，沿深度将固化剂（水泥浆或水泥粉或石灰粉，外加一定的掺合剂）与地基土就地强制搅拌形成水泥土桩或水泥土块体的一种地基处理方法。深层搅拌法通常采用水泥为固化物，也有采用石灰为固化物，后者已不多见。2.分类喷浆深层搅拌法喷粉深层搅拌法

第4页：适用范围

3.适用范围

深层搅拌法最适宜于加固各种成因的饱和软粘土，适用于处理淤泥、淤泥质土、黄土、粉土和粘性土等地基。

加固场所从陆上软土到海底软土。

加固深度从数米到五六十米。

第5页：深层搅拌法施工顺序示意图

4.加固机理深层搅拌法施工顺序示意图如图14.1所示。图14.1深层搅拌法施工顺序示意图(a)机械就位；(b)边搅边喷；(c)达设计深度；(d)搅拌上升；(e)搅拌结束

第6页：适用范围及加固机理

软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原理，是基于水泥加固土（以下简称水泥土）的物理—化学反应过程。1.水泥的水解和水化反应2.粘土颗粒与水泥水化物的作用3.碳酸化作用

第7页：水泥土的基本特性

下面介绍水泥与粘性土形成水泥土的主要硬化机理。生成水化物→形成水泥石骨料→生成结晶化合物

水泥土中水泥含量通常用水泥掺合比aw表示，指水泥重量与被拌合的软粘土重量之比，即：wa(%)=×100%掺加的水泥重量被拌和的粘土重量(14-1)

影响水泥土强度的主要因素有：水泥掺合比aw、水泥强度等级、养护龄期、土样的含水量、土中的有机质含量、外掺剂以及土体围压等。

第8页：中所示的是一组试验得到

表14.1和图14.2中所示的是一组试验得到的不同水泥掺合比的水泥土无侧限抗压强度与龄期的关系。表14.1不同水泥掺合比和不同龄期下的水泥土无侧限抗压强度(MPa)

第9页：不同水泥掺合比不同龄期

图14.2不同水泥掺合比不同龄期的水泥土无侧限抗在强度由图14.2中可以看到：

水泥土的强度随龄期的增长而增长；

水泥土的强度随水泥掺合比的增加而提高。

第10页：水泥土无侧限压缩试验应力应变关系由

在深层搅拌法中，为了改善水泥土的性能，常选用木质素磺酸钙、石膏、磷石膏、三乙醇胺等外掺剂。ε(%)图14.3水泥土无侧限压缩试验应力应变关系由图14.3中可以看出：随着水泥掺合比的提高，水泥土强度提高，而且水泥土的破坏模型也是不同的。

第11页：水泥土水泥掺合比对压缩特性的影响

表14.2表示由一组试验得到的水泥土的水泥掺合比对水泥土压缩特性的影响。由表中可知：水泥掺合比大，压缩模量也大。表14.2水泥土水泥掺合比对压缩特性的影响

第12页：c）两种

图14.4复合地基平面布置形式(a)三角形布置；(b)正方形布置；(c)格构布置1.形成水泥土桩复合地基水泥土增强体复合地基可具有桩式复合地基（图14.4a、b）和格构式复合地基（图14.4c）两种。

第13页：水泥土块体基础

有时为了获得更高的承载能力，可取复合地基置换率m=1.0，即在平面上对地基土体全面进行搅拌，形成水泥土块体基础，如图14.5所示。有时为了提高水泥土桩承载力，减小桩体压缩量，在水泥土桩中嵌入一钢筋混凝土桩以形成组合桩，如图14.6所示。图14.5水泥土块体基础图14.6组合桩示意图

第14页：深层搅拌法的工程应用

水泥土增强体复合地基广泛应用于下述工程：

• 建筑物地基，如多层民用住宅、办公楼、厂房、水池、油罐等建（构）筑物地基
• 堆场地基，包括室内、室外堆场
• 高速公路和机场停机坪、跑道地基等

第15页：深层搅拌法的工程应用：形成水泥土支挡结构

2.形成水泥土支挡结构

水泥土重力式挡墙既是挡土结构又是防渗帷幕。水泥土重力式挡墙一般做成格构形式，如图14.7所示。由图14.7(b)可以看出，水泥土重力式挡墙设计计算方法可采用一般重力式挡土墙设计计算方法。如图14.8所示，在水泥土挡墙中插置型钢，通常称为加筋水泥土挡墙。

第16页：加筋水泥土挡墙

图14.7格构形水泥土重力式挡墙(a)A-A剖面图(b)重力式挡墙图14.8加筋水泥土挡墙

第17页：深层搅拌法的工程应用

3.形成水泥土防渗帷幕4.其他方面的应用

如图14.9(a)所示，水泥土桩与钢筋混凝土灌柱桩联合形成拱形组合型围护结构应用于深基坑围护工程；

如图14.9(b)所示，深层搅拌法形成的水泥土用于沟底、河道底、基坑底水平止水层；18图14.9(a)拱形组合型围护结构图14.9(b)水平止水层

第18页：深层搅拌法的工程应用：9(c)所示

如图14.9(c)所示，深层搅拌法形成的水泥土应用于底部水平支撑；

如图14.9(d)所示，深层搅拌法形成的水泥土应用于盾构施工地段软弱地基土体的加固，以保证盾构稳定掘进，减小环境效应；图14.9(c)水平底部支撑18图14.9(d)盾构施工地基土质改变

第19页：深层搅拌法的工程应用：9(e)所示

如图14.9(e)所示，水泥土应用于基坑围护支护结构被动区土质改良以增大被动土压力；

如图14.9(f)所示，水泥土应用于增加桩的侧面摩阻力，提高桩的承载力等。图14.9(e)被动区土质改变19图14.9(f)增加桩侧摩阻力

第20页：深层搅拌桩复合地基设计

设计步骤：

• 初步确定单桩的容许承载力
• 确定复合地基容许承载力要求值
• 计算复合地基置换率
• 确定桩数
• 确定桩位平面布置
• 验算加固区下卧软弱土层的地基强度
• 沉降计算
• 确定垫层

第21页：质量检验

质量检验主要方法：

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• 检查施工记录：包括桩长、水泥用量、复喷复搅情况、施工机具参数和施工日期等
• 检查桩位、桩数或水泥土结构尺寸及其定位情况
• 在已完成的工程桩中应抽取2%~5%的桩进行质量检验
• 采用单桩载荷试验检验水泥土桩的承载力

第22页：思考题

思考题