2018年巖土工程師基礎(chǔ)知識考點：水泥土攪拌法

　　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，通過特制的攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)強制攪拌，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)定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和增大變形模量。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。加固場所從陸地軟土到海底軟土，加固深度達六十米。國內(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、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性的土?xí)r，應(yīng)通過試驗確定其適用性。加固局限于陸上，加固深度可達20m。當?shù)鼗�土的天然含水量小�?0%(黃土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4時不宜采用干法。

　　(一)加固機理

　　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)離子交換和團粒化作用;(2)硬凝反應(yīng)。

　　3.碳酸化作用

　　(二)設(shè)計計算

　　1.水泥土攪拌樁的設(shè)計

　　(1)對地質(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.水泥土攪拌樁的計算

　　(1)柱狀加固地基

　　1)單樁豎向承載力的設(shè)計計算單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場單樁載荷試驗確定，也可按下式(17-5-19)和(17—5—20)進行計算，取其中較小值。

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

　　2)復(fù)合地基的設(shè)計計算 加固后攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定，也可按下式計算

　　3)水泥土攪拌樁沉降驗算 水泥土攪拌樁復(fù)合地基變形s的計算，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)計軟土地區(qū)的建筑物，都是在滿足強度要求的條件下以沉降進行控制的，應(yīng)采用以下設(shè)計思路：

　�、俑鶕�(jù)地層結(jié)構(gòu)采用適當?shù)姆椒ㄟM行沉降計算，由建筑物對變形的要求確定加固深度，即選擇施工樁長;

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

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

　�、芨鶕�(jù)單樁承載力及土質(zhì)條件，由(17-5-20)式計算有效樁長;

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

　�、薷鶕�(jù)樁土面積置換率和基礎(chǔ)形式進行布樁，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，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。要進行抗滑、抗傾覆、抗?jié)B、抗隆起和整體滑動計算。根據(jù)上海地區(qū)經(jīng)驗，墻寬B=(0.6～0.8)倍開挖深度，樁插入基坑底深度h=(0.8～1.2)倍開挖深度。

　　(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)性和施工機械性能。

　　(四)質(zhì)量檢驗

　　1.施工期質(zhì)量檢驗

　　2.工程竣工后的質(zhì)量檢驗：

　　1)標準貫人試驗或輕便觸探等動力試驗;

　　2)靜力觸探試驗;

　　3)取芯檢驗;

　　4)截取樁段作抗壓強度試驗;

　　5)靜載荷試驗;

　　6)開挖檢驗;

　　7)沉降觀測。

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