2019巖土工程師基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)：水泥土攪拌法

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水泥土攪拌法

水泥土攪拌法是用于加固飽和粘性土地基的一種新方法。它是利用水泥(或石灰)等材料作為固化劑，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基強(qiáng)度和增大變形模量。根據(jù)施工方法的不同，水泥土攪拌法分為水泥漿攪拌和粉體噴射攪拌兩種。前者是用水泥漿和地基土攪拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌。

國(guó)外使用水泥土攪拌法加固的土質(zhì)有新吹填的超軟土、泥炭土和淤泥質(zhì)土等飽和軟土。加固場(chǎng)所從陸地軟土到海底軟土，加固深度達(dá)六十米。國(guó)內(nèi)目前采用水泥土攪拌法加固的土質(zhì)有正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等。當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性的土?xí)r，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定其適用性。加固局限于陸上，加固深度可達(dá)20m。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0%(黃土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4時(shí)不宜采用干法。

(一)加固機(jī)理

1.水泥的水解和水化反應(yīng)

2.土顆粒與水泥水化物的作用(1)離子交換和團(tuán)?；饔?(2)硬凝反應(yīng)。

3.碳酸化作用

(二)設(shè)計(jì)計(jì)算

1.水泥土攪拌樁的設(shè)計(jì)

(1)對(duì)地質(zhì)勘察的要求：應(yīng)特別重視：①土質(zhì)分析;②水質(zhì)分析。

(2)加固型式的選擇攪拌樁可布置成柱狀、壁狀和塊狀三種型式。

(3)加固范圍的確定可僅在上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁。

2.水泥土攪拌樁的計(jì)算

(1)柱狀加固地基

1)單樁豎向承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁載荷試驗(yàn)確定，也可按下式(17-5-19)和(17—5—20)進(jìn)行計(jì)算，取其中較小值。

在單樁設(shè)計(jì)時(shí)，承受垂直荷載的攪拌樁一般應(yīng)使土對(duì)樁的支承力與樁身強(qiáng)度所確定的承載力相近，并使后者略大于前者最為經(jīng)濟(jì)。因此，攪拌樁的設(shè)計(jì)主要是確定樁長(zhǎng)和選擇水泥摻入比。

2)復(fù)合地基的設(shè)計(jì)計(jì)算 加固后攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，也可按下式計(jì)算

3)水泥土攪拌樁沉降驗(yàn)算 水泥土攪拌樁復(fù)合地基變形s的計(jì)算，包括攪拌樁群體的壓縮變形s1和樁端下未加固土層的壓縮變形s2之和。

4)復(fù)合地基設(shè)計(jì)軟土地區(qū)的建筑物，都是在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的條件下以沉降進(jìn)行控制的，應(yīng)采用以下設(shè)計(jì)思路：

①根據(jù)地層結(jié)構(gòu)采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行沉降計(jì)算，由建筑物對(duì)變形的要求確定加固深度，即選擇施工樁長(zhǎng);

②根據(jù)土質(zhì)條件、固化劑摻量、室內(nèi)配比試驗(yàn)資料和現(xiàn)場(chǎng)工程經(jīng)驗(yàn)選擇樁身強(qiáng)度和水泥摻入量及有關(guān)施工參數(shù);

③根據(jù)樁身強(qiáng)度的大小及樁的斷面尺寸，由(17—5-19)式計(jì)算單樁承載力;

④根據(jù)單樁承載力及土質(zhì)條件，由(17-5-20)式計(jì)算有效樁長(zhǎng);

⑤根據(jù)單樁承載力、有效樁長(zhǎng)和上部結(jié)構(gòu)要求達(dá)到的復(fù)合地基承載力，由(17-5-21)式計(jì)算樁土面積置換率;

⑥根據(jù)樁土面積置換率和基礎(chǔ)形式進(jìn)行布樁，樁可只在基礎(chǔ)平面范圍內(nèi)布置。

(2)壁狀加固地基

基本施工方法是采用深層攪拌機(jī)，將相鄰樁連續(xù)搭接施工，一般布置數(shù)排攪拌樁在平面上組成格柵形。原則上按重力式擋土墻設(shè)計(jì)。要進(jìn)行抗滑、抗傾覆、抗?jié)B、抗隆起和整體滑動(dòng)計(jì)算。根據(jù)上海地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，墻寬B=(0.6～0.8)倍開(kāi)挖深度，樁插入基坑底深度h=(0.8～1.2)倍開(kāi)挖深度。

(三)施工工藝

1.水泥漿攪拌法

2.粉體噴射攪拌法

控制水泥土攪拌樁施工質(zhì)量的主要指標(biāo)為：水泥用量、提升速度、噴漿(粉)的均勻性和連續(xù)性和施工機(jī)械性能。

(四)質(zhì)量檢驗(yàn)

1.施工期質(zhì)量檢驗(yàn)

2.工程竣工后的質(zhì)量檢驗(yàn)：

1)標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)或輕便觸探等動(dòng)力試驗(yàn);

2)靜力觸探試驗(yàn);

3)取芯檢驗(yàn);

4)截取樁段作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn);

5)靜載荷試驗(yàn);

6)開(kāi)挖檢驗(yàn);

7)沉降觀測(cè)。

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