第十章-水泥搅拌桩复合地基.pptx

岩土工程研究所岩土工程研究所主要内容主要内容 一、概述一、概述 二、加固机理二、加固机理 三、水泥土的工程特性三、水泥土的工程特性 四、水泥土搅拌桩地基的设计四、水泥土搅拌桩地基的设计 五、水泥土搅拌桩的施工工艺五、水泥土搅拌桩的施工工艺六、质量检验六、质量检验岩土工程研究所岩土工程研究所10.110.1概述概述 水泥土深层搅拌法是利用水泥土深层搅拌法是利用水泥土深层搅拌法是利用水泥土深层搅拌法是利用水泥水泥水泥水泥（或（或（或（或石灰石灰石灰石灰）等材料作为）等材料作为）等材料作为）等材料作为固固固固化剂化剂化剂化剂。通过特制的深层搅拌施工机械，在地基深处将软土。通过特制的深层搅拌施工机械，在地基深处将软土。通过特制的深层搅拌施工机械，在地基深处将软土。通过特制的深层搅拌施工机械，在地基深处将软土和固化剂（和固化剂（和固化剂（和固化剂（浆液或粉体浆液或粉体浆液或粉体浆液或粉体）强制搅拌，硬化后形成具有整体性）强制搅拌，硬化后形成具有整体性）强制搅拌，硬化后形成具有整体性）强制搅拌，硬化后形成具有整体性、水稳定和一定强度的水泥加固土，从面提高地基强度，增、水稳定和一定强度的水泥加固土，从面提高地基强度，增、水稳定和一定强度的水泥加固土，从面提高地基强度，增、水稳定和一定强度的水泥加固土，从面提高地基强度，增大其变形模量。大其变形模量。大其变形模量。大其变形模量。根据施工方法的不同，水泥土深层搅拌法可分为水泥浆根据施工方法的不同，水泥土深层搅拌法可分为水泥浆根据施工方法的不同，水泥土深层搅拌法可分为水泥浆根据施工方法的不同，水泥土深层搅拌法可分为水泥浆搅拌（湿法，搅拌（湿法，搅拌（湿法，搅拌（湿法，搅拌桩搅拌桩搅拌桩搅拌桩）和粉体喷射搅拌（干法，粉喷桩）两）和粉体喷射搅拌（干法，粉喷桩）两）和粉体喷射搅拌（干法，粉喷桩）两）和粉体喷射搅拌（干法，粉喷桩）两种种种种。岩土工程研究所岩土工程研究所 水泥浆搅拌法是在二次世界大战后由美国研制成功的，水泥浆搅拌法是在二次世界大战后由美国研制成功的，水泥浆搅拌法是在二次世界大战后由美国研制成功的，水泥浆搅拌法是在二次世界大战后由美国研制成功的，称为称为称为称为就地搅拌桩就地搅拌桩就地搅拌桩就地搅拌桩，桩径，桩径，桩径，桩径0.3-0.4m0.3-0.4m0.3-0.4m0.3-0.4m，桩长，桩长，桩长，桩长10-12m10-12m10-12m10-12m。1953195319531953年日本年日本年日本年日本从美国引进，并研究开发出了各种深层搅拌机械。从美国引进，并研究开发出了各种深层搅拌机械。从美国引进，并研究开发出了各种深层搅拌机械。从美国引进，并研究开发出了各种深层搅拌机械。1967196719671967年瑞年瑞年瑞年瑞典的典的典的典的Kjeld PausKjeld PausKjeld PausKjeld Paus提出提出提出提出石灰搅拌桩石灰搅拌桩石灰搅拌桩石灰搅拌桩加固软土地基的设想，并于加固软土地基的设想，并于加固软土地基的设想，并于加固软土地基的设想，并于1971197119711971年在现场制成第一根石灰桩。日本在同一时期也开展了年在现场制成第一根石灰桩。日本在同一时期也开展了年在现场制成第一根石灰桩。日本在同一时期也开展了年在现场制成第一根石灰桩。日本在同一时期也开展了这项研究，以后陆续应用于实际工程中，并形成了两种施工这项研究，以后陆续应用于实际工程中，并形成了两种施工这项研究，以后陆续应用于实际工程中，并形成了两种施工这项研究，以后陆续应用于实际工程中，并形成了两种施工方法。方法。方法。方法。国内从八十年代开始进行试验研究，并在软土地基加固工国内从八十年代开始进行试验研究，并在软土地基加固工国内从八十年代开始进行试验研究，并在软土地基加固工国内从八十年代开始进行试验研究，并在软土地基加固工程中使用，取得了良好的效果。程中使用，取得了良好的效果。程中使用，取得了良好的效果。程中使用，取得了良好的效果。目前，水泥土深层搅拌法已经在铁路、公路、市政工程目前，水泥土深层搅拌法已经在铁路、公路、市政工程目前，水泥土深层搅拌法已经在铁路、公路、市政工程目前，水泥土深层搅拌法已经在铁路、公路、市政工程、港口码头、工业与民用建筑等软土地基加固中得到了、港口码头、工业与民用建筑等软土地基加固中得到了、港口码头、工业与民用建筑等软土地基加固中得到了、港口码头、工业与民用建筑等软土地基加固中得到了一定的推广和使用。一定的推广和使用。一定的推广和使用。一定的推广和使用。岩土工程研究所岩土工程研究所双轴搅拌桩机的搅拌叶片双轴搅拌桩机的搅拌叶片岩土工程研究所岩土工程研究所水泥土水泥土搅拌桩搅拌桩岩土工程研究所岩土工程研究所 喷粉桩施工喷粉桩施工岩土工程研究所岩土工程研究所水搅拌法加固软土地基，具有下列优点：水搅拌法加固软土地基，具有下列优点：（1 1）固化剂与地基土就地搅拌混合。最大限度地利用了地基土）固化剂与地基土就地搅拌混合。最大限度地利用了地基土 （2 2）搅拌时地基土不会侧向挤出，对原有建筑物影响很小；）搅拌时地基土不会侧向挤出，对原有建筑物影响很小；（3 3）根据地基土的不同性质和工程要求，可以合理选择固化剂）根据地基土的不同性质和工程要求，可以合理选择固化剂 的类型及其配方，设计灵活；的类型及其配方，设计灵活；（4 4）施工过程中无振动、无污染、无噪音，可在市区内和密集）施工过程中无振动、无污染、无噪音，可在市区内和密集建筑群中施工；建筑群中施工；（5 5）加固后土体的重度基本不变，软弱下卧层不会产生附加沉）加固后土体的重度基本不变，软弱下卧层不会产生附加沉降；降；（6 6）与钢筋混凝土桩基相比，降低成本的幅度较大；）与钢筋混凝土桩基相比，降低成本的幅度较大；（7 7）可根据上部结构的需要，灵活地采用柱状、壁状、格栅状）可根据上部结构的需要，灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固型式。和块状等加固型式。岩土工程研究所岩土工程研究所水泥搅拌桩适用性水泥搅拌桩适用性水泥搅拌桩适用性水泥搅拌桩适用性 1 1 1 1、国外：、国外：、国外：、国外：新新新新吹填吹填吹填吹填的超软土、的超软土、的超软土、的超软土、泥炭土泥炭土泥炭土泥炭土和和和和淤泥质土淤泥质土淤泥质土淤泥质土等饱和软土，深度等饱和软土，深度等饱和软土，深度等饱和软土，深度达达达达20-60m20-60m20-60m20-60m，从陆地到海底软土都有，从陆地到海底软土都有，从陆地到海底软土都有，从陆地到海底软土都有 2 2 2 2、国内、国内、国内、国内 国内适用的土质范围：水泥土搅拌法适用于处理正常固国内适用的土质范围：水泥土搅拌法适用于处理正常固国内适用的土质范围：水泥土搅拌法适用于处理正常固国内适用的土质范围：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、含水量较结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、含水量较结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、含水量较结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、含水量较高且地基承载力不大于高且地基承载力不大于高且地基承载力不大于高且地基承载力不大于120kPa120kPa120kPa120kPa的粘性土和粉土，以及无流的粘性土和粉土，以及无流的粘性土和粉土，以及无流的粘性土和粉土，以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。动地下水的饱和松散砂土等地基。动地下水的饱和松散砂土等地基。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当地基土的天然含水量小于当地基土的天然含水量小于当地基土的天然含水量小于30303030（黄土含水量小于（黄土含水量小于（黄土含水量小于（黄土含水量小于25%25%25%25%）、大于、大于、大于、大于70707070或地下水的或地下水的或地下水的或地下水的pHpHpHpH值小于值小于值小于值小于4 4 4 4时不宜采用干法时不宜采用干法时不宜采用干法时不宜采用干法。湿法的加固深度不宜大于湿法的加固深度不宜大于湿法的加固深度不宜大于湿法的加固深度不宜大于20m20m20m20m；干法不宜大于；干法不宜大于；干法不宜大于；干法不宜大于15m15m15m15m。岩土工程研究所岩土工程研究所 一般认为用水泥作加固料，对含有高岭石、多水高岭一般认为用水泥作加固料，对含有高岭石、多水高岭一般认为用水泥作加固料，对含有高岭石、多水高岭一般认为用水泥作加固料，对含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；而对含有石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；而对含有石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；而对含有石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；而对含有伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的粘性土以及有机质伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的粘性土以及有机质伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的粘性土以及有机质伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的粘性土以及有机质含量高，含量高，含量高，含量高，pHpHpHpH值较低的粘性土加固效果较差。值较低的粘性土加固效果较差。值较低的粘性土加固效果较差。值较低的粘性土加固效果较差。3.3.3.3.石灰固化剂石灰固化剂石灰固化剂石灰固化剂 石灰固化剂一般适用于粘土颗粒含量大于石灰固化剂一般适用于粘土颗粒含量大于石灰固化剂一般适用于粘土颗粒含量大于石灰固化剂一般适用于粘土颗粒含量大于20%20%20%20%，粉粒，粉粒，粉粒，粉粒及粘粒含量之和大于及粘粒含量之和大于及粘粒含量之和大于及粘粒含量之和大于35%35%35%35%，粘土的塑性指数大于，粘土的塑性指数大于，粘土的塑性指数大于，粘土的塑性指数大于10101010，液件，液件，液件，液件指数大于指数大于指数大于指数大于0.70.70.70.7，土的，土的，土的，土的pHpHpHpH值为值为值为值为4 4 4 48 8 8 8，有机质含量小于，有机质含量小于，有机质含量小于，有机质含量小于11%,11%,11%,11%,土土土土的天然含水量大于的天然含水量大于的天然含水量大于的天然含水量大于30%30%30%30%的偏酸性的土质加固的偏酸性的土质加固的偏酸性的土质加固的偏酸性的土质加固。岩土工程研究所岩土工程研究所10.2 10.2 加固机理加固机理1 1 1 1、水泥水解和水化反应、水泥水解和水化反应、水泥水解和水化反应、水泥水解和水化反应 水泥遇水后，其颗粒表面的矿物很快与水发生水解和水化水泥遇水后，其颗粒表面的矿物很快与水发生水解和水化水泥遇水后，其颗粒表面的矿物很快与水发生水解和水化水泥遇水后，其颗粒表面的矿物很快与水发生水解和水化反应，生成反应，生成反应，生成反应，生成氢氧钙氢氧钙氢氧钙氢氧钙、含水硅酸钙含水硅酸钙含水硅酸钙含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等含水铝酸钙及含水铁酸钙等含水铝酸钙及含水铁酸钙等含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物化合物化合物化合物。其中前二种化合物溶于水，使水泥颗粒表面暴露出，。其中前二种化合物溶于水，使水泥颗粒表面暴露出，。其中前二种化合物溶于水，使水泥颗粒表面暴露出，。其中前二种化合物溶于水，使水泥颗粒表面暴露出，再与水作用，逐渐使溶液达到饱和，新生成物便以再与水作用，逐渐使溶液达到饱和，新生成物便以再与水作用，逐渐使溶液达到饱和，新生成物便以再与水作用，逐渐使溶液达到饱和，新生成物便以胶体析出胶体析出胶体析出胶体析出，悬浮于溶液形成凝胶体。悬浮于溶液形成凝胶体。悬浮于溶液形成凝胶体。悬浮于溶液形成凝胶体。2 2 2 2、离子交换和团粒化作用、离子交换和团粒化作用、离子交换和团粒化作用、离子交换和团粒化作用 粘土与水结合即表现胶体特征，如土中含量最多的二氧粘土与水结合即表现胶体特征，如土中含量最多的二氧粘土与水结合即表现胶体特征，如土中含量最多的二氧粘土与水结合即表现胶体特征，如土中含量最多的二氧化硅与水形成化硅与水形成化硅与水形成化硅与水形成硅酸胶体硅酸胶体硅酸胶体硅酸胶体，其表面带有，其表面带有，其表面带有，其表面带有NaNaNaNa+或或或或K K K K+，和水泥水化生，和水泥水化生，和水泥水化生，和水泥水化生成的成的成的成的氢氧化钙氢氧化钙氢氧化钙氢氧化钙中的中的中的中的CaCaCaCa2+2+2+2+进行当量吸附交换。使较小的土颗粒形进行当量吸附交换。使较小的土颗粒形进行当量吸附交换。使较小的土颗粒形进行当量吸附交换。使较小的土颗粒形成较大的土团粒，由于其产生了很大的比表面能，可使较大的成较大的土团粒，由于其产生了很大的比表面能，可使较大的成较大的土团粒，由于其产生了很大的比表面能，可使较大的成较大的土团粒，由于其产生了很大的比表面能，可使较大的土粒进一步联合，形成水泥土团粒结构，封闭各土团的空隙，土粒进一步联合，形成水泥土团粒结构，封闭各土团的空隙，土粒进一步联合，形成水泥土团粒结构，封闭各土团的空隙，土粒进一步联合，形成水泥土团粒结构，封闭各土团的空隙，形成坚固的联结，从而使土体强度提高。形成坚固的联结，从而使土体强度提高。形成坚固的联结，从而使土体强度提高。形成坚固的联结，从而使土体强度提高。岩土工程研究所岩土工程研究所3 3 3 3、硬凝反应、硬凝反应、硬凝反应、硬凝反应随着水泥水化反应的深入，深液中析出大量的随着水泥水化反应的深入，深液中析出大量的随着水泥水化反应的深入，深液中析出大量的随着水泥水化反应的深入，深液中析出大量的CaCaCaCa2+2+2+2+，当其，当其，当其，当其数量超过离子交换需要量后，则在碱性环境中，与组成粘土矿数量超过离子交换需要量后，则在碱性环境中，与组成粘土矿数量超过离子交换需要量后，则在碱性环境中，与组成粘土矿数量超过离子交换需要量后，则在碱性环境中，与组成粘土矿物的物的物的物的二氧化硅二氧化硅二氧化硅二氧化硅和和和和三氧化二铝三氧化二铝三氧化二铝三氧化二铝的一部分或大部分进行化学反应，的一部分或大部分进行化学反应，的一部分或大部分进行化学反应，的一部分或大部分进行化学反应，逐渐生成了不溶于水的稳定结晶化合物，其在水中和空气中逐逐渐生成了不溶于水的稳定结晶化合物，其在水中和空气中逐逐渐生成了不溶于水的稳定结晶化合物，其在水中和空气中逐逐渐生成了不溶于水的稳定结晶化合物，其在水中和空气中逐渐硬化，增大了水泥土的强度。渐硬化，增大了水泥土的强度。渐硬化，增大了水泥土的强度。渐硬化，增大了水泥土的强度。4 4 4 4、碳酸化作用、碳酸化作用、碳酸化作用、碳酸化作用水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应：生成不溶于水的氧化碳，发生碳酸化反应：生成不溶于水的氧化碳，发生碳酸化反应：生成不溶于水的氧化碳，发生碳酸化反应：生成不溶于水的碳酸钙碳酸钙碳酸钙碳酸钙，能使水，能使水，能使水，能使水泥土的强度增长，但速度较慢，幅度较小。水泥和软土搅拌泥土的强度增长，但速度较慢，幅度较小。水泥和软土搅拌泥土的强度增长，但速度较慢，幅度较小。水泥和软土搅拌泥土的强度增长，但速度较慢，幅度较小。水泥和软土搅拌越充分，混合越均匀，则水泥土强度的离散性越小，宏观的越充分，混合越均匀，则水泥土强度的离散性越小，宏观的越充分，混合越均匀，则水泥土强度的离散性越小，宏观的越充分，混合越均匀，则水泥土强度的离散性越小，宏观的总体强度也总体强度也总体强度也总体强度也岩土工程研究所岩土工程研究所深层搅拌法施工工艺流程深层搅拌法施工工艺流程1定定位位2预预搅搅拌拌下下沉沉3喷喷浆浆搅搅拌拌上上升升4重重复复搅搅拌拌下下沉沉5重重复复搅搅拌拌上上升升6完完毕毕浆喷桩施工浆喷桩施工岩土工程研究所岩土工程研究所试验后深层搅拌桩载荷试验后深层搅拌桩载荷试验后深层搅拌桩载荷试验后深层搅拌桩载荷岩土工程研究所岩土工程研究所粉喷桩施工粉喷桩施工粉喷桩施工粉喷桩施工 施施施施工工工工时时时时，用用用用带带带带有有有有特特特特殊殊殊殊喷喷喷喷嘴嘴嘴嘴的的的的注注注注浆浆浆浆管管管管置置置置于于于于土土土土层层层层预预预预定定定定深深深深度度度度后后后后提提提提升升升升，喷喷喷喷嘴嘴嘴嘴同同同同时时时时以以以以一一一一定定定定的的的的速速速速度度度度旋旋旋旋转转转转，高高高高压压压压喷喷喷喷射射射射气气气气流流流流使使使使固固固固化化化化浆浆浆浆液液液液与与与与土土土土体体体体混混混混合合合合并并并并凝凝凝凝固固固固硬硬硬硬化化化化，粉粉粉粉喷喷喷喷桩桩桩桩法法法法的的的的施施施施工机械按照注浆管的构造不同分成工机械按照注浆管的构造不同分成工机械按照注浆管的构造不同分成工机械按照注浆管的构造不同分成:(1)(1)(1)(1)单管法单管法单管法单管法(2)(2)(2)(2)双重管法双重管法双重管法双重管法(3)(3)(3)(3)三重管法三重管法三重管法三重管法(4)(4)(4)(4)多重管法多重管法多重管法多重管法岩土工程研究所岩土工程研究所粉粉粉粉喷喷喷喷法法法法所所所所形形形形成成成成的的的的固固固固结结结结体体体体的的的的形形形形状状状状与与与与喷喷喷喷射射射射流流流流移移移移动动动动的的的的范范范范围围围围有有有有关关关关，根根根根据据据据喷喷喷喷射射射射流流流流移移移移动动动动范范范范围围围围的的的的大大大大小小小小可可可可以以以以分分分分为为为为旋旋旋旋转转转转喷喷喷喷射射射射（简简简简称称称称旋旋旋旋喷喷喷喷）、定定定定向向向向喷喷喷喷射射射射（简简简简称称称称定定定定喷喷喷喷）和和和和摆摆摆摆动动动动喷喷喷喷射射射射（简简简简称称称称摆摆摆摆喷喷喷喷）三三三三种种种种形形形形式。式。式。式。岩土工程研究所岩土工程研究所三、水泥土的工程特性三、水泥土的工程特性l l物理性质物理性质物理性质物理性质1.1.1.1.重度重度重度重度 水泥土的重度仅比天然软上重度增加水泥土的重度仅比天然软上重度增加水泥土的重度仅比天然软上重度增加水泥土的重度仅比天然软上重度增加0.5%0.5%0.5%0.5%3.0%3.0%3.0%3.0%，也不会产，也不会产，也不会产，也不会产生较大的附加沉降。生较大的附加沉降。生较大的附加沉降。生较大的附加沉降。2.2.2.2.相对密度相对密度相对密度相对密度 由于水泥的相对密度为由于水泥的相对密度为由于水泥的相对密度为由于水泥的相对密度为3.13.13.13.1，比一般软土的相对密度，比一般软土的相对密度，比一般软土的相对密度，比一般软土的相对密度2.652.652.652.652.752.752.752.75为大，故水泥土的相对密度比天然软土的相对密度稍大。为大，故水泥土的相对密度比天然软土的相对密度稍大。为大，故水泥土的相对密度比天然软土的相对密度稍大。为大，故水泥土的相对密度比天然软土的相对密度稍大。水泥土相对密度比天然软土的相对密度增加水泥土相对密度比天然软土的相对密度增加水泥土相对密度比天然软土的相对密度增加水泥土相对密度比天然软土的相对密度增加0.7%0.7%0.7%0.7%2.5%2.5%2.5%2.5%。3.3.3.3.含水量含水量含水量含水量 水泥土的含水量一般比原状土降低水泥土的含水量一般比原状土降低水泥土的含水量一般比原状土降低水泥土的含水量一般比原状土降低0.50.50.50.57%7%7%7%4.4.4.4.抗渗性抗渗性抗渗性抗渗性 ：渗透系数：渗透系数：渗透系数：渗透系数K K K K一般在一般在一般在一般在10101010-7-7-7-710101010-8-8-8-8cm/scm/scm/scm/s岩土工程研究所岩土工程研究所l l水泥土力学性质水泥土力学性质水泥土力学性质水泥土力学性质1.1.1.1.无侧限向抗压强度无侧限向抗压强度无侧限向抗压强度无侧限向抗压强度 f f f fcucucucu=（0.3-40.3-40.3-40.3-4）MPaMPaMPaMPa比天然地基土大几十倍甚至比天然地基土大几十倍甚至比天然地基土大几十倍甚至比天然地基土大几十倍甚至数百数百数百数百倍倍倍倍。外力达到极限强度。外力达到极限强度。外力达到极限强度。外力达到极限强度70%-80%70%-80%70%-80%70%-80%时，应力时，应力时，应力时，应力-应变关系应变关系应变关系应变关系呈非线性。外力达到极限强呈非线性。外力达到极限强呈非线性。外力达到极限强呈非线性。外力达到极限强度时，强度大于度时，强度大于度时，强度大于度时，强度大于2MPa2MPa2MPa2MPa的水泥的水泥的水泥的水泥土脆性破坏；强度小土脆性破坏；强度小土脆性破坏；强度小土脆性破坏；强度小2MPa2MPa2MPa2MPa的的的的水泥土塑性破坏水泥土塑性破坏水泥土塑性破坏水泥土塑性破坏（A5A5A5A5、A10A10A10A10、A15)A15)A15)A15)；龄期龄期龄期龄期90d90d90d90d不同参入比水泥土无不同参入比水泥土无不同参入比水泥土无不同参入比水泥土无侧限抗压强度侧限抗压强度侧限抗压强度侧限抗压强度岩土工程研究所岩土工程研究所2.2.2.2.抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度 随无侧限抗压强度而提高随无侧限抗压强度而提高随无侧限抗压强度而提高随无侧限抗压强度而提高,但非正比关系。但非正比关系。但非正比关系。但非正比关系。叶观宝公式：叶观宝公式：叶观宝公式：叶观宝公式：（f f f fcucucucu=(0.5-3.5)MPa)=(0.5-3.5)MPa)=(0.5-3.5)MPa)=(0.5-3.5)MPa)岩土工程研究所岩土工程研究所3.3.3.3.抗剪强度抗剪强度抗剪强度抗剪强度 水泥土抗剪强度随其抗压强度的增加而提高水泥土抗剪强度随其抗压强度的增加而提高水泥土抗剪强度随其抗压强度的增加而提高水泥土抗剪强度随其抗压强度的增加而提高,破坏面与破坏面与破坏面与破坏面与大主应力面夹角约为大主应力面夹角约为大主应力面夹角约为大主应力面夹角约为606060600 0 0 0=20=20=20=20 30303030(f(f(f(fcucucucu=0.3-1.3MPa)=0.3-1.3MPa)=0.3-1.3MPa)=0.3-1.3MPa)对于荷载不大的工程，对于荷载不大的工程，对于荷载不大的工程，对于荷载不大的工程，采用直剪快剪指标进采用直剪快剪指标进采用直剪快剪指标进采用直剪快剪指标进行设计。行设计。行设计。行设计。岩土工程研究所岩土工程研究所4 4 4 4、变形模量、变形模量、变形模量、变形模量E E E E50505050 变形模量定义：垂直应力达到变形模量定义：垂直应力达到变形模量定义：垂直应力达到变形模量定义：垂直应力达到50%50%50%50%无侧限抗压强度时无侧限抗压强度时无侧限抗压强度时无侧限抗压强度时应力与应变之比。应力与应变之比。应力与应变之比。应力与应变之比。实验表明，实验表明，实验表明，实验表明，E E E E50505050与无侧限抗压强度与无侧限抗压强度与无侧限抗压强度与无侧限抗压强度f f f fcucucucu近似呈正比关系近似呈正比关系近似呈正比关系近似呈正比关系 E E E E50505050=126f=126f=126f=126fcucucucu5 5 5 5、压缩系数和压缩模量、压缩系数和压缩模量、压缩系数和压缩模量、压缩系数和压缩模量水泥土的压缩系数为（水泥土的压缩系数为（水泥土的压缩系数为（水泥土的压缩系数为（2.0-3.02.0-3.02.0-3.02.0-3.0）10101010-3-3-3-3kPa.kPa.kPa.kPa.水泥土的压缩模量为（水泥土的压缩模量为（水泥土的压缩模量为（水泥土的压缩模量为（600-100600-100600-100600-100）MPaMPaMPaMPa，岩土工程研究所岩土工程研究所 水泥土强度影响因素分析水泥土强度影响因素分析水泥土强度影响因素分析水泥土强度影响因素分析 影响因素主要有：影响因素主要有：影响因素主要有：影响因素主要有：1.1.1.1.水泥掺入比水泥掺入比水泥掺入比水泥掺入比 2.2.2.2.水泥标号水泥标号水泥标号水泥标号 3.3.3.3.龄期龄期龄期龄期 4.4.4.4.含水量含水量含水量含水量 5.5.5.5.有机质含量有机质含量有机质含量有机质含量 6.6.6.6.外掺剂外掺剂外掺剂外掺剂 7.7.7.7.养护条件等养护条件等养护条件等养护条件等岩土工程研究所岩土工程研究所1 1 1 1、水泥参入比、水泥参入比、水泥参入比、水泥参入比a a a aw w w w 水泥土强度随参入比增加而增大。水泥土强度随参入比增加而增大。水泥土强度随参入比增加而增大。水泥土强度随参入比增加而增大。水泥参入比必须大于水泥参入比必须大于水泥参入比必须大于水泥参入比必须大于10%10%10%10%（a a a aw w w w=5%-6%=5%-6%=5%-6%=5%-6%）f f f fcu1cu1cu1cu1：参入比：参入比：参入比：参入比a a a aw1w1w1w1时无侧限抗压强度。时无侧限抗压强度。时无侧限抗压强度。时无侧限抗压强度。f f f fcu2cu2cu2cu2：参入比：参入比：参入比：参入比a a a aw2w2w2w2时无侧限抗压强度。时无侧限抗压强度。时无侧限抗压强度。时无侧限抗压强度。岩土工程研究所岩土工程研究所水泥土强度随龄期增加而增大。一般超过水泥土强度随龄期增加而增大。一般超过水泥土强度随龄期增加而增大。一般超过水泥土强度随龄期增加而增大。一般超过28282828天后仍有明天后仍有明天后仍有明天后仍有明显增长。水泥土选用显增长。水泥土选用显增长。水泥土选用显增长。水泥土选用3 3 3 3个月龄期强度作为水泥土的标准强个月龄期强度作为水泥土的标准强个月龄期强度作为水泥土的标准强个月龄期强度作为水泥土的标准强度。度。度。度。2 2 2 2、龄期影响、龄期影响、龄期影响、龄期影响岩土工程研究所岩土工程研究所f fcu7cu7=(0.470.63)f=(0.470.63)fcu28cu28f fcu14cu14=(0.620.8)f=(0.620.8)fcu28cu28 f fcu60cu60=(1.151.46)f=(1.151.46)fcu28cu28f fcu90cu90=(1.431.8)f=(1.431.8)fcu28cu28f fcu90cu90=(2.373.37)f=(2.373.37)fcu7cu7岩土工程研究所岩土工程研究所3 3 3 3、水泥标号对强度影响、水泥标号对强度影响、水泥标号对强度影响、水泥标号对强度影响 水泥土强度随水泥标号提高而增大。一般来说，水泥标号水泥土强度随水泥标号提高而增大。一般来说，水泥标号水泥土强度随水泥标号提高而增大。一般来说，水泥标号水泥土强度随水泥标号提高而增大。一般来说，水泥标号提高提高提高提高100100100100号，强度号，强度号，强度号，强度f f f fcucucucu增大增大增大增大50%-90%.50%-90%.50%-90%.50%-90%.4 4 4 4、土样含水量对强度影响、土样含水量对强度影响、土样含水量对强度影响、土样含水量对强度影响 水泥土无侧限抗压强度随土样含水量降低而增大，一般情水泥土无侧限抗压强度随土样含水量降低而增大，一般情水泥土无侧限抗压强度随土样含水量降低而增大，一般情水泥土无侧限抗压强度随土样含水量降低而增大，一般情况下，含水量每降低况下，含水量每降低况下，含水量每降低况下，含水量每降低10%10%10%10%，强度增加，强度增加，强度增加，强度增加10%-50%10%-50%10%-50%10%-50%。岩土工程研究所岩土工程研究所5 5 5 5、土中有机质含量对强度影响、土中有机质含量对强度影响、土中有机质含量对强度影响、土中有机质含量对强度影响 有机质使土体具有较高水溶有机质使土体具有较高水溶有机质使土体具有较高水溶有机质使土体具有较高水溶性、塑性、膨胀性和较低的渗性、塑性、膨胀性和较低的渗性、塑性、膨胀性和较低的渗性、塑性、膨胀性和较低的渗透性，并使土具酸性，阻碍水透性，并使土具酸性，阻碍水透性，并使土具酸性，阻碍水透性，并使土具酸性，阻碍水泥水化反应的进行。泥水化反应的进行。泥水化反应的进行。泥水化反应的进行。有机质含量高的软土，用水有机质含量高的软土，用水有机质含量高的软土，用水有机质含量高的软土，用水泥加固效果较差。泥加固效果较差。泥加固效果较差。泥加固效果较差。有机质含量有机质含量有机质含量有机质含量1.3%1.3%1.3%1.3%有机质含量有机质含量有机质含量有机质含量10%10%10%10%岩土工程研究所岩土工程研究所 不同的外加剂对水泥土强度影响不同：不同的外加剂对水泥土强度影响不同：不同的外加剂对水泥土强度影响不同：不同的外加剂对水泥土强度影响不同：石膏、三乙醇胺和氯化钙都能提高水泥土早期强度，但只有石膏、三乙醇胺和氯化钙都能提高水泥土早期强度，但只有石膏、三乙醇胺和氯化钙都能提高水泥土早期强度，但只有石膏、三乙醇胺和氯化钙都能提高水泥土早期强度，但只有三乙醇胺对后期强度有增强作用。三乙醇胺对后期强度有增强作用。三乙醇胺对后期强度有增强作用。三乙醇胺对后期强度有增强作用。6 6 6 6、外加剂影响、外加剂影响、外加剂影响、外加剂影响岩土工程研究所岩土工程研究所7 7 7 7、养护方法对强度影响、养护方法对强度影响、养护方法对强度影响、养护方法对强度影响 （1 1）养护方法对强度影响体）养护方法对强度影响体）养护方法对强度影响体）养护方法对强度影响体现在养护环境的现在养护环境的现在养护环境的现在养护环境的温度温度温度温度和和和和湿度湿度湿度湿度上。上。上。上。（2 2）养护方法对短龄期水泥土）养护方法对短龄期水泥土）养护方法对短龄期水泥土）养护方法对短龄期水泥土强度影响很大，随龄期增长；不强度影响很大，随龄期增长；不强度影响很大，随龄期增长；不强度影响很大，随龄期增长；不同养护方法下水泥土强度趋同养护方法下水泥土强度趋同养护方法下水泥土强度趋同养护方法下水泥土强度趋于一致，于一致，于一致，于一致，不同养护温度下无侧限抗压强不同养护温度下无侧限抗压强不同养护温度下无侧限抗压强不同养护温度下无侧限抗压强度与标准养护温度（度与标准养护温度（度与标准养护温度（度与标准养护温度（20200 0）强度）强度）强度）强度比值随时间增长趋于定值，说明比值随时间增长趋于定值，说明比值随时间增长趋于定值，说明比值随时间增长趋于定值，说明温度对后期强度影响较小。温度对后期强度影响较小。温度对后期强度影响较小。温度对后期强度影响较小。温度对水泥土强度影响温度对水泥土强度影响温度对水泥土强度影响温度对水泥土强度影响岩土工程研究所岩土工程研究所从养护时取出至开始实验从养护时取出至开始实验从养护时取出至开始实验从养护时取出至开始实验时间间隔的影响（龄期时间间隔的影响（龄期时间间隔的影响（龄期时间间隔的影响（龄期14141414天）天）天）天）从养护时取出至开始实验时间间隔对水泥土强度影响从养护时取出至开始实验时间间隔对水泥土强度影响从养护时取出至开始实验时间间隔对水泥土强度影响从养护时取出至开始实验时间间隔对水泥土强度影响间隔时间长，强度高间隔时间长，强度高间隔时间长，强度高间隔时间长，强度高岩土工程研究所岩土工程研究所水泥土桩的破坏模式水泥土桩的破坏模式水泥土桩的破坏模式水泥土桩的破坏模式岩土工程研究所岩土工程研究所粉喷桩与浆喷桩的差异粉喷桩与浆喷桩的差异l l粉喷桩吸水，有利于地基密度提高，适合于含水量较粉喷桩吸水，有利于地基密度提高，适合于含水量较粉喷桩吸水，有利于地基密度提高，适合于含水量较粉喷桩吸水，有利于地基密度提高，适合于含水量较高地层。浆喷法从浆液中带进较多水分，对地基加固高地层。浆喷法从浆液中带进较多水分，对地基加固高地层。浆喷法从浆液中带进较多水分，对地基加固高地层。浆喷法从浆液中带进较多水分，对地基加固不利。不利。不利。不利。l l粉喷桩初期强度高，浆喷桩初期强度低。粉喷桩初期强度高，浆喷桩初期强度低。粉喷桩初期强度高，浆喷桩初期强度低。粉喷桩初期强度高，浆喷桩初期强度低。l l粉喷法不宜搅拌均匀，浆喷法容易搅拌均匀。粉喷法不宜搅拌均匀，浆喷法容易搅拌均匀。粉喷法不宜搅拌均匀，浆喷法容易搅拌均匀。粉喷法不宜搅拌均匀，浆喷法容易搅拌均匀。l l粉喷法施工中难以添加粉体添加剂，浆喷法只要将添粉喷法施工中难以添加粉体添加剂，浆喷法只要将添粉喷法施工中难以添加粉体添加剂，浆喷法只要将添粉喷法施工中难以添加粉体添加剂，浆喷法只要将添加剂倒入搅拌池即可。加剂倒入搅拌池即可。加剂倒入搅拌池即可。加剂倒入搅拌池即可。l l浆喷法搅拌均匀，桩体下部较粉喷法质量好。浆喷法搅拌均匀，桩体下部较粉喷法质量好。浆喷法搅拌均匀，桩体下部较粉喷法质量好。浆喷法搅拌均匀，桩体下部较粉喷法质量好。l l粉喷法输入土中加固剂相对于浆喷法较少，工程造价粉喷法输入土中加固剂相对于浆喷法较少，工程造价粉喷法输入土中加固剂相对于浆喷法较少，工程造价粉喷法输入土中加固剂相对于浆喷法较少，工程造价较低。较低。较低。较低。l l粉喷法较之浆喷法施工机械简单，容易移位操作。粉喷法较之浆喷法施工机械简单，容易移位操作。粉喷法较之浆喷法施工机械简单，容易移位操作。粉喷法较之浆喷法施工机械简单，容易移位操作。岩土工程研究所岩土工程研究所10.4.1 10.4.1 10.4.1 10.4.1 搅拌桩的设计搅拌桩的设计搅拌桩的设计搅拌桩的设计1.1.1.1.对地质勘察的要求对地质勘察的要求对地质勘察的要求对地质勘察的要求 特别重视：特别重视：特别重视：特别重视：（1 1 1 1）土质分析：）土质分析：）土质分析：）土质分析：有机质含量，地下水中可溶盐含量有机质含量，地下水中可溶盐含量有机质含量，地下水中可溶盐含量有机质含量，地下水中可溶盐含量（2 2 2 2）水质分析：地下水的）水质分析：地下水的）水质分析：地下水的）水质分析：地下水的酸碱度酸碱度酸碱度酸碱度(pHpHpHpH值值值值)，硫酸盐含量硫酸盐含量硫酸盐含量硫酸盐含量2.2.2.2.地基加固范围地基加固范围地基加固范围地基加固范围 搅搅搅搅拌拌拌拌桩桩桩桩是是是是半半半半刚刚刚刚性性性性桩桩桩桩，在在在在设设设设计计计计搅搅搅搅拌拌拌拌桩桩桩桩时时时时，可可可可仅仅仅仅在在在在上上上上部部部部结结结结构构构构基基基基础础础础范围内布桩，范围内布桩，范围内布桩，范围内布桩，不必象柔性桩一样在基础以外设置保护桩。不必象柔性桩一样在基础以外设置保护桩。不必象柔性桩一样在基础以外设置保护桩。不必象柔性桩一样在基础以外设置保护桩。10.4 10.4 10.4 10.4 设计计算设计计算设计计算设计计算 岩土工程研究所岩土工程研究所3.3.3.3.搅拌桩的平面布置型式设计搅拌桩的平面布置型式设计搅拌桩的平面布置型式设计搅拌桩的平面布置型式设计 (1)(1)(1)(1)柱状柱状柱状柱状：搅拌桩。适用于单层工业厂房独立基础、多层房屋条搅拌桩。适用于单层工业厂房独立基础、多层房屋条搅拌桩。适用于单层工业厂房独立基础、多层房屋条搅拌桩。适用于单层工业厂房独立基础、多层房屋条形基础下及形基础下及形基础下及形基础下及路堤下路堤下路堤下路堤下的地基加固；的地基加固；的地基加固；的地基加固；(2)(2)(2)(2)壁状壁状壁状壁状：搅拌桩部分重叠搭接成为壁状加固型式。：搅拌桩部分重叠搭接成为壁状加固型式。：搅拌桩部分重叠搭接成为壁状加固型式。：搅拌桩部分重叠搭接成为壁状加固型式。适用于深基坑的支护结构、对不均匀沉降比较敏感的适用于深基坑的支护结构、对不均匀沉降比较敏感的适用于深基坑的支护结构、对不均匀沉降比较敏感的适用于深基坑的支护结构、对不均匀沉降比较敏感的多层砖混结构房屋条形基础下的地基加固和防渗体施工。多层砖混结构房屋条形基础下的地基加固和防渗体施工。多层砖混结构房屋条形基础下的地基加固和防渗体施工。多层砖混结构房屋条形基础下的地基加固和防渗体施工。(3)(3)(3)(3)块状块状块状块状：纵横两方向相邻桩搭接而成