地基处理-搅拌桩学生.pptx

5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 加固原理加固原理5.3 5.3 设计过程与设计计算设计过程与设计计算5.4 5.4 施工工艺施工工艺5.5 5.5 效果检验效果检验5.6 5.6 工程实例工程实例第五章第五章 深层搅拌法深层搅拌法主要内容主要内容5.1 5.1 概述概述定定 义义适用范围适用范围重要概念重要概念 通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥、石灰等固化剂（浆液或粉体）强将软土和水泥、石灰等固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生一系列物理制搅拌，利用固化剂和软土之间产生一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。一定强度的优质地基。深层搅拌法深层搅拌法加固软粘土地基加固软粘土地基一、定义一、定义 最适宜于加固各种成因的饱和软粘土。最适宜于加固各种成因的饱和软粘土。使用深层搅拌法加固的土质有新吹填的超软土、使用深层搅拌法加固的土质有新吹填的超软土、沼泽地带的泥炭土、粘土、粉质黏土、沉积的粉沼泽地带的泥炭土、粘土、粉质黏土、沉积的粉土和淤泥质土等。土和淤泥质土等。二、适用范围二、适用范围水泥土搅拌法加固软土地基的优点：水泥土搅拌法加固软土地基的优点：1.最大限度的利用了原土；最大限度的利用了原土；2.对周围原有建筑物影响很小；对周围原有建筑物影响很小；3.设计灵活；设计灵活；4.施工时无振动、无噪声、无污染；施工时无振动、无噪声、无污染；5.土体加固后重度基本不变，不产生附加沉土体加固后重度基本不变，不产生附加沉降；降；6.与钢筋混凝土桩基相比，节约钢材，降低与钢筋混凝土桩基相比，节约钢材，降低造价；造价；7.形式灵活多样。形式灵活多样。水泥的水解和水化反应水泥的水解和水化反应碳酸化作用碳酸化作用加固原理加固原理5.2 5.2 作用机理作用机理一、加固原理一、加固原理粘土颗粒与水泥水化物作用粘土颗粒与水泥水化物作用 水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物（硅酸三钙、硅酸二钙、铅酸三钙、铁铝酸四钙硅酸三钙、硅酸二钙、铅酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙）等很快与软土中的水发生水解和水化、硫酸钙）等很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙等化合物，这反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙等化合物，这些化合物能迅速溶于水，使水泥颗粒表面重新暴些化合物能迅速溶于水，使水泥颗粒表面重新暴露，再与水发生反应，这样周围的水溶液就逐渐露，再与水发生反应，这样周围的水溶液就逐渐达到饱和。不再溶解的新生成物就只能以胶体析达到饱和。不再溶解的新生成物就只能以胶体析出，悬浮于溶液中，形成胶体，形成水泥石骨架。出，悬浮于溶液中，形成胶体，形成水泥石骨架。水泥的水解和水化反应水泥的水解和水化反应当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。有一定活性的粘土颗粒发生反应。1 1）离子交换和团粒化作用；）离子交换和团粒化作用；2 2）硬凝反应。）硬凝反应。粘土颗粒与水泥水化物的作用粘土颗粒与水泥水化物的作用水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和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，生成空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，从而增强水泥土强度。不溶于水的碳酸钙，从而增强水泥土强度。碳酸化作用碳酸化作用二、水泥土的工程特性二、水泥土的工程特性1.水泥土的物理性质水泥土的物理性质1）含水量；）含水量；2）重度；）重度；3）渗透系数。）渗透系数。2.水泥土的力学性质水泥土的力学性质1）无侧限抗压强度（）无侧限抗压强度（3004000kPa)2）抗拉强度（抗压强度为）抗拉强度（抗压强度为5004000kPa时，时，抗拉强度为抗拉强度为100700kPa，即，即0.150.25抗抗拉强度）拉强度）3）抗剪强度（随（）抗剪强度（随（0.20.3）抗压强度增大）抗压强度增大而增大，内摩擦角为而增大，内摩擦角为2030）4）变形模量。）变形模量。5）压缩系数和压缩模量）压缩系数和压缩模量压缩系数为（压缩系数为（2.035）*10-5，压缩模量，压缩模量60100MPa3.水泥土的抗冻性能水泥土的抗冻性能抗冻系数达抗冻系数达0.9以上。以上。软土的分布及其软土指标软土的分布及其软土指标室内配比试验室内配比试验设计参数的确定设计参数的确定设计过程设计过程5.3 5.3 设计过程与设计计算设计过程与设计计算为什么要作？为什么要作？试验内容试验内容测试指标测试指标室内室内配比试验配比试验5.3 5.3 设计过程与设计计算设计过程与设计计算了解加固软土的可能性；了解加固软土的可能性；为水泥土搅拌法的设计计算和施工工艺提供为水泥土搅拌法的设计计算和施工工艺提供可靠的指标。可靠的指标。水泥掺入比、水灰比、最佳外掺剂、龄期水泥掺入比、水灰比、最佳外掺剂、龄期室内配合比的目的室内配合比的目的水泥掺入比水泥掺入比最佳外掺剂提高水泥强度，改善其性能最佳外掺剂提高水泥强度，改善其性能木质素璜酸钙、石膏、粉煤灰等。木质素璜酸钙、石膏、粉煤灰等。水泥土物理性质指标重度、密度水泥土物理性质指标重度、密度水泥土力学性质指标水泥土力学性质指标无侧限抗压强度无侧限抗压强度抗拉强度抗拉强度抗剪强度抗剪强度变形模量变形模量压缩系数和压缩模量压缩系数和压缩模量测试指标测试指标固化剂选择固化剂选择品种、外掺剂品种、外掺剂平面布置、桩径平面布置、桩径桩长、水泥掺入比、根数桩长、水泥掺入比、根数设计参数设计参数柱状形式柱状形式5.3 5.3 设计过程与设计计算设计过程与设计计算一、水泥土搅拌桩的设计一、水泥土搅拌桩的设计1.步骤步骤1）由建筑物对变形的要求，确定加固深度，）由建筑物对变形的要求，确定加固深度，确定桩长；确定桩长；2）根据土质条件、固化剂掺量、室内配比试）根据土质条件、固化剂掺量、室内配比试验资料和现场工程经验选择桩身强度和水泥验资料和现场工程经验选择桩身强度和水泥掺入量及有关施工参数；掺入量及有关施工参数；3）计算但装承载力；）计算但装承载力；4）计算桩土置换率；）计算桩土置换率；5）布桩；）布桩；6）承载力和沉降计算。）承载力和沉降计算。2.土质勘察要求土质勘察要求1）土质分析（有机质含量、可溶盐含量、）土质分析（有机质含量、可溶盐含量、总烧失量等）总烧失量等）2）水质分析（地下水的）水质分析（地下水的PH值、硫酸盐含量）值、硫酸盐含量）3.布桩形式布桩形式柱状、壁装、块状柱状、壁装、块状4.布桩范围布桩范围基础范围内，不用设护桩。基础范围内，不用设护桩。二、水泥土搅拌桩的计算二、水泥土搅拌桩的计算1.单桩竖向承载力的计算单桩竖向承载力的计算 ：与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加：与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护条件下，固土试块在标准养护条件下，90天龄期的立方天龄期的立方体抗压强度平均值，体抗压强度平均值，kPa；：桩身强度折减系数，干法可取：桩身强度折减系数，干法可取0.200.30；湿法可取；湿法可取0.250.33。2.复合地基承载力计算复合地基承载力计算 f fsp,ksp,k=m=m（R Ra a/A/Ap p）+（1-m1-m）f fsksk3.沉降验算沉降验算等于搅拌桩复合土层的平均压缩变形和桩等于搅拌桩复合土层的平均压缩变形和桩端下未加固土层的变形之和。端下未加固土层的变形之和。1）搅拌桩复合地基的压缩变形：）搅拌桩复合地基的压缩变形：S等边三角形或方形布置，等边三角形或方形布置，可只在基础平面范围内布置可只在基础平面范围内布置桩径桩径450450、500500、600mm600mm一、桩径、平面布置一、桩径、平面布置1 1、当土质条件、施工因素限制加固深度、当土质条件、施工因素限制加固深度L L 根据桩长单桩承载力根据桩长单桩承载力P Pa a和水泥土抗压和水泥土抗压强度强度q qu u参照室内配合比试验选择所需的参照室内配合比试验选择所需的水泥掺入比。水泥掺入比。二、桩长、水泥掺入比二、桩长、水泥掺入比2 2、当搅拌加固的深度不受限制时，可根据室、当搅拌加固的深度不受限制时，可根据室内配合比试验资料选定水泥掺入比内配合比试验资料选定水泥掺入比再确再确定桩身强度定桩身强度根据桩身强度计算单桩承载根据桩身强度计算单桩承载力特征值力特征值计算桩身长度。计算桩身长度。3 3、直接根据上部结构对地基的要求，选定单、直接根据上部结构对地基的要求，选定单桩承载力特征值桩承载力特征值计算桩身长度、强度计算桩身长度、强度选择水泥掺入比选择水泥掺入比根据设计要求的地基复合地基承载力特征值根据设计要求的地基复合地基承载力特征值R Rspsp和前面求得的单桩承载力特征值和前面求得的单桩承载力特征值P Pa ann三、桩的根数三、桩的根数5.4施工及质量检验施工及质量检验一、施工工艺一、施工工艺工艺流程：工艺流程：1）定位；）定位；2）预搅下沉；）预搅下沉；3）制备水泥浆；）制备水泥浆；4）提升喷浆搅拌；）提升喷浆搅拌；5)重复上下搅拌；重复上下搅拌；6）清洗。）清洗。二、质量检验二、质量检验1）施工原始记录；）施工原始记录；2）开挖检验；）开挖检验；3）取样检验；）取样检验；4）标贯或轻便触探；）标贯或轻便触探；5）现场载荷试验；）现场载荷试验；6）沉降、侧向位移观测。）沉降、侧向位移观测。工程实例一工程实例一工程概况：广州市某粮食仓库长工程概况：广州市某粮食仓库长30m30m，宽，宽16m16m，单，单层承重墙结构，拱形屋面。条形基础宽度层承重墙结构，拱形屋面。条形基础宽度1.5m1.5m，埋，埋深深0.9m0.9m。设计要求基础下地基承载力达到。设计要求基础下地基承载力达到100kpa100kpa。拟建场地表层为拟建场地表层为1.5m1.5m厚的杂填土，其下即为厚度厚的杂填土，其下即为厚度30m30m、含水量高达、含水量高达7070，地基承载力仅为，地基承载力仅为30kpa30kpa、压缩模量为压缩模量为1.45MPa1.45MPa的淤泥层。地基土不能满足的淤泥层。地基土不能满足上部结构的要求，需要进行地基处理喷粉搅拌上部结构的要求，需要进行地基处理喷粉搅拌桩加固。试确定桩长和桩的布置。（根据室内水桩加固。试确定桩长和桩的布置。（根据室内水泥土配比试验，水泥土试块抗压强度为泥土配比试验，水泥土试块抗压强度为1600kPa1600kPa）作业作业某水泥搅拌桩复合地基，搅拌桩桩径某水泥搅拌桩复合地基，搅拌桩桩径0.5m，单，单桩承载力特征值桩承载力特征值 ，复合地基，复合地基 ，试计算面积置换率（，试计算面积置换率（）。）。5.5.桩体试块抗压强度平均值应满足下式要桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求：求：式中式中 f fcucu桩体混合料试块（边长桩体混合料试块（边长150mm 150mm 立方体）标准养护立方体）标准养护28d 28d 立方体抗压强度平立方体抗压强度平均值（均值（kPa kPa）。）。