2019巖土工程師基礎知識點：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生的一系列物理-化學反應，使軟土硬結成具有整體性、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有新吹填的超軟土、泥炭土和淤泥質土等飽和軟土。加固場所從陸地軟土到海底軟土，加固深度達六十米。國內目前采用水泥土攪拌法加固的土質有正常固結的淤泥與淤泥質土、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時，應通過試驗確定其適用性。加固局限于陸上，加固深度可達20m。當地基土的天然含水量小于30%(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

2.土顆粒與水泥水化物的作用(1)離子交換和團?；饔?(2)硬凝反應。

3.碳酸化作用

(二)設計計算

1.水泥土攪拌樁的設計

(1)對地質勘察的要求：應特別重視：①土質分析;②水質分析。

(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構基礎范圍內布樁。

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計計算單樁豎向承載力特征值應通過現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。

在單樁設計時，承受垂直荷載的攪拌樁一般應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濟。因此，攪拌樁的設計主要是確定樁長和選擇水泥摻入比。

2)復合地基的設計計算 加固后攪拌樁復合地基承載力特征值應通過現場復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)復合地基設計軟土地區(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，應采用以下設計思路：

①根據地層結構采用適當的方法進行沉降計算，由建筑物對變形的要求確定加固深度，即選擇施工樁長;

②根據土質條件、固化劑摻量、室內配比試驗資料和現場工程經驗選擇樁身強度和水泥摻入量及有關施工參數;

③根據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;

④根據單樁承載力及土質條件，由(17-5-20)式計算有效樁長;

⑤根據單樁承載力、有效樁長和上部結構要求達到的復合地基承載力，由(17-5-21)式計算樁土面積置換率;

⑥根據樁土面積置換率和基礎形式進行布樁，樁可只在基礎平面范圍內布置。

(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，一般布置數排攪拌樁在平面上組成格柵形。原則上按重力式擋土墻設計。要進行抗滑、抗傾覆、抗?jié)B、抗隆起和整體滑動計算。根據上海地區(qū)經驗，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)質量檢驗

1.施工期質量檢驗

2.工程竣工后的質量檢驗：

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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