水泥土搅拌桩加固机理及在水利工程中的应用

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1、水泥土搅拌桩加固机理及在水利工程中的应用：本文将通过介绍水泥搅拌桩的加固机理，对应用效果及存在问题进行了剖析，指出适用范围、应用中的注意事项，为工程提供参考。　　关键词：水泥土；强度；机理　　1前言　　水泥土搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土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水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。　　2水泥土搅拌法使用范围　　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、黏性土以及无流动地下水的饱和和松散砂土等地

2、基。当地基土的天然含水量小于　30%（黄土含水量小于　20%）、大于　70%或地下水的　PH<4　时不宜采用干法。冬季施工时，应注意负温对处理效果的影响。对用于泥炭土、有机质土、塑性指数　IP>25　的黏土、地下水具有腐蚀性以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。目前工程中搅拌法常用于组成水泥土桩复合地基以提高地基承载力、增大变形模量、减少沉降量、水泥土支挡结构物、防渗止水帷幕等。　　3　水泥搅拌桩加固的基本原理　　通过水泥与软土的搅拌从而加固软土的机理与混凝土的硬化机理有一定的区别，水泥土中，由于水泥的掺量很小（一般小于被加固土体的15%），水泥与土的混合也不

3、充分，而粘土的比表面积较大且具有一定的活性；这样水泥土的硬化速度缓慢而且过程也复杂得多。目前对水泥土加固土的机理，一般认为有包括几个过程：水泥的水解和水化反应；粘土颗粒与水泥水化物的作用；碳酸化作用。　　3.1水泥的水解和水化作用　　普通的硅酸盐水泥主要由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成，由这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿化物：硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸三钙、铝酸三钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快和软土中的自由水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙及含水铁酸钙等化合物。通过一系列反应所产生的氢氧化钙、水化硅酸钙能速导溶于水中，

4、使水泥颗粒表面重新暴露出来，再与水发生反应，这样周围的水溶液就逐渐达到饱和，当溶液饱和后，水分子虽然继续深入颗粒内部，但新生成物已不能在溶解，只能以细分散状态的胶体析出，悬浮于溶液中，形成胶体。　　3.2黏土颗粒与水泥水化物的作用　　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；有的则与其周围具有一定活性的黏土颗粒发生反应。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硅酸胶体，其表面带有Na+或K+，和水泥水化生成的氢氧化钙中的Ca2+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，可使较大的土粒进一步联合，形成水泥土团粒结构

5、，并封闭各土团的空隙，形成坚固的联结，从而使土体强度提高。　　3.3碳酸化作用　　从水泥土搅拌桩的加固机理分析，水泥加固软土的强度主要来自于水泥水解水化物的胶结作用，在土体内部形成了X络状胶结物。另外对于软土地基深厚搅拌加固技术来说，由于机械的切削搅拌作用，实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象，而土团之间的大孔隙基本上已被水泥颗粒填满。所以加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区，而在大小土团内部则没有水泥。只有经过较长的时间，土团内的土颗粒在水泥水解产物渗透作用下，才逐渐改变其性质。　　4应用实例　　4.1工程地质条件简况　　倒虹吸基础地

6、层据钻孔揭示，在勘察深度范围内，场区地层主要为第四系全新统冲积堆积物，上部为砂壤土，夹有粘土、裂隙粘土、壤土等，下部为粉细砂。地层分为6层，从上至下分述如下：　　①层砂壤土（Q4al）：黄褐色，松散，湿，粉粒含量较高。　　②层裂隙粘土（Q4al）：棕褐色～黄褐色，可塑，硬塑，裂隙、大孔隙较发育。局部粉粒含量较高。。　　③层砂壤土（Q4al）：黄褐色为主，局部为浅灰色～灰黄色，灰黄色～褐黄色，松散，饱和。下部颗粒较细。该层夹有薄层粘土以及灰色壤土透镜体，软塑～可塑状。　　④层粘土（Q4al）：褐色～灰褐色，灰黄：本文将通过介绍水泥搅拌桩的加固机理，对应用效果及存在问题进行了剖析，指出适用

7、范围、应用中的注意事项，为工程提供参考。　　关键词：水泥土；强度；机理　　1前言　　水泥土搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土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水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。　　2水泥土搅拌法使用范围　　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、黏性土以及无流动