第三章 水泥土搅拌桩围护

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1、王志斌湖南科技大学城市地下工程系深基坑工程2011年8月第三章水泥土搅拌桩围护3.1概述1.概念：水泥土深层搅拌桩又称搅拌桩挡墙，是加固软土地基的一种新方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。2.发展Mixed-In-PlaceMethodMIP(美国)DeepMixingMethod(日本)固化剂采用水泥或石灰；支挡高度，国内最深9m。3.适应条

2、件及范围特点：施工无震动、噪音、无废水泥浆；坑内无需支撑拉锚，优良的抗渗特性。适应条件：深层搅拌桩最适宜于各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等。一般认为含有高岭石、多水高岭石与蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；含有伊利石、氯化物等粘性土以及有机质含量高、酸碱度（PH值）较低的粘性土的加固效果较差。加固和支护深度：国外最大深度60m，国内一般最大加固深度15~18m。直径500~600mm。近年来广泛应用于5~7m深基坑围护结构。用于桩间止水。一般采用425普通硅酸盐水泥或矿渣水泥

3、作为固化剂3.2水泥土的加固机理与特性3.2.1水泥土的加固机理水泥土主要反应有：（1）水泥的水解和水化反应（2）粘土颗粒与水泥水化物的作用（3）碳酸化作用3.2.2水泥土的特性1.物理力学特性重度：比软土大0.7%~2.3%无侧限抗压强度qu=0.5~4.0MPa内聚力c=0.2~0.3qu内摩擦角φ=20~30°2.水泥搅拌桩的施工参数掺入比：水泥重量与被加固土体的重量之比，一般为7%~15%搅拌次数：搅拌头从上到下或从下到上运动的次数，三搅三喷、三搅一喷等水灰比：规范为0.4~0.6，实际0.6~

4、0.73.影响水泥搅拌质量的主要因素（1）固化剂和外加剂（2）水泥的掺合量（3）龄期（4）土的含水量（5）土质的影响（6）有机质含量和砂粒的含量（7）搅拌的方法与时间3.3水泥土搅拌桩围护的设计与计算1.设计原则（1）技术先进；（2）施工可行；（3）安全可靠；（4）经济合理。2.进行设计时应综合考虑下列因素：（1）基坑的几何尺寸、形状、开挖深度；（2）工程地质、水文地质条件：土层分布及其物理力学性质，地下水情况；（3）支护结构所受的荷载及大小；（4）基坑周围的环境、建筑、道路及地下管线情况。3.水泥土搅

5、拌桩的布置形式水泥土搅拌桩是一种具有一定刚性的脆性材料所构成，抗压强度远大于抗拉强度。一般采用水泥土搅拌桩作围护结构以“重力式”挡墙为宜。4.构造要求格栅布置时，水泥土的置换率对于淤泥不宜小于0.8，淤泥质土不宜小于0.7，一般粘性土及砂土不宜小于0.6；格栅长宽比不宜大于2；桩与桩之间的搭接宽度：考虑截水作用时，桩的有效搭接宽度不宜小于150mm；当不考虑截水作用时，搭接宽度不宜小于100mm。不能满足要求时，宜采用基坑内侧土体加固或水泥土墙插筋、加混凝土面板及加大嵌固深度等措施。5.水泥土挡墙的破坏

6、模式（1）倾覆破坏；（2）地基整体破坏；（3）墙趾外移破坏；（4）因墙体强度不足引起的破坏。6.水泥土挡墙的计算墙体尺寸的确定抗倾覆稳定计算抗滑移稳定计算整体稳定验算抗渗验算墙体应力验算基底地基承载力验算格仓压力验算水泥土挡墙水平位移的计算一般情况下，墙体强度不成为设计的控制条件，而以结构和边坡的整体稳定控制设计。（1）墙体尺寸确定先按经验确定挡墙宽度和插入深度：B=（0.6~0.8）hD=（0.8~1.2）h（2）土压力计算墙后主动土压力墙前被动土压力(3)抗倾覆计算按重力式挡墙计算墙体绕前趾A的抗倾

7、覆安全系数，不小于(1.0～1.1).(4)抗滑移计算按重力式挡墙计算墙体沿底面滑动的安全系数：(5)墙身应力验算墙体所验算截面处的法向应力、剪应力按下式进行：（6）整体稳定验算7.减小水泥土挡墙位移的措施墙体加墩或墙体起拱墙顶插筋坑底加固3.4水泥土搅拌桩围护的施工要点水泥土的配方设计1）根据设计工程荷载大小的要求，确定需用的水泥土标准强度2）根据地基土的性质，选用水泥土的配方。对于一般粘性土地基，可按含水量的大小，初步选择水泥系固化剂和外加剂的品种及掺合量。对于含水量大于70%或有机质含量较高的地基

8、土，则应根据地基土对Ca(OH)2吸收量的不同，选择合适的水泥系固化剂。1.施工机械2.搅拌工艺合适的配方还需采用合适的机具和工艺流程才能保证水泥土达到设计强度。如果机具和工艺不适用，或重心不稳，或搅拌的功率和喷浆力不足，常常造成只搅拌不喷浆，只转动不搅拌，土体呈同心圆转动或摆动，其后果是泥浆、泥块、水泥浆分离，拌和不匀，上下不均一，强度差异悬殊，总强度很低。因此，对不同土类、不同深度的加固体应分别采用不同的机具和工艺流程，包括：搅拌机的功