9軟基處理方法 －深層攪拌法ppt課件

1、深層水泥土攪拌法深層水泥土攪拌法 效果檢驗效果檢驗 施工工藝施工工藝 概概 述述 設計與計算設計與計算 概概 述述 加固原理加固原理 工程實例工程實例深層水泥土攪拌法深層水泥土攪拌法 概概 述述利用特制的深層攪拌或粉噴機械，就地將脆弱土和水泥利用特制的深層攪拌或粉噴機械，就地將脆弱土和水泥漿或粉等固化劑強迫攪拌混合，固化后構成具有整體漿或粉等固化劑強迫攪拌混合，固化后構成具有整體性、水穩(wěn)定性和足夠強度的水泥加固土，與天然地基構成性、水穩(wěn)定性和足夠強度的水泥加固土，與天然地基構成復合地基，提高地基的承載力，改善地基變形特性的一種復合地基，提高地基的承載力，改善地基變形特性的一種地基處置方法地基處

2、置方法, ,簡稱為簡稱為CDMCDM法。法。水泥土是經過機械強力將水泥與土攪拌構成水泥土是經過機械強力將水泥與土攪拌構成具有較好物理力學性質的水泥加固土。具有較好物理力學性質的水泥加固土。深層水泥土攪拌法深層水泥土攪拌法Deep Mixing Method Deep Mixing Method 概概 述述深層攪拌機深層攪拌機 深層攪拌法的開展歷史：深層攪拌法的開展歷史： 20世紀世紀40年代首創(chuàng)于美國，國內于年代首創(chuàng)于美國，國內于1977年由年由冶金部建筑研討總院和交通部水運規(guī)劃設計院研冶金部建筑研討總院和交通部水運規(guī)劃設計院研制，制，1978年消費出第一臺深層攪拌機，并于年消費出第一臺深層攪

3、拌機，并于1980年在上海寶山鋼鐵總廠軟基加固中獲得勝利。年在上海寶山鋼鐵總廠軟基加固中獲得勝利。 概概 述述q最適宜于加固各種成因的飽和軟粘土。運用深層攪拌法最適宜于加固各種成因的飽和軟粘土。運用深層攪拌法加固的土質有新吹填的超軟土、沼澤地帶的泥炭土、粘土、加固的土質有新吹填的超軟土、沼澤地帶的泥炭土、粘土、粉質黏土、堆積的粉土和淤泥質土等。粉質黏土、堆積的粉土和淤泥質土等。q加固深度通常超越加固深度通常超越5m5m，最大的加固深度可達，最大的加固深度可達60m60m。適用范圍適用范圍 概概 述述由于將固化劑和原地基土就地攪拌混合，因此最大限制地利由于將固化劑和原地基土就地攪拌混合，因此最大

4、限制地利用了地基土。用了地基土。攪拌時地基土較少產生側向位移，對周圍建筑物影響小攪拌時地基土較少產生側向位移，對周圍建筑物影響小根據設計要求，可合理選擇固化劑和配方，設計靈敏。根據設計要求，可合理選擇固化劑和配方，設計靈敏。土體加固后重度不變，對脆弱下臥層不產生附加沉降。土體加固后重度不變，對脆弱下臥層不產生附加沉降。可有效提高地基強度可有效提高地基強度( (當水泥摻量為當水泥摻量為8%8%和和10%10%時，加固體強度時，加固體強度分別為分別為0.24MPa0.24MPa和和0.65MPa0.65MPa，而天然軟土地基強度僅，而天然軟土地基強度僅6kPa)6kPa)施工時無振動，無噪音，無污

5、染，可在市區(qū)及建筑群中施工施工時無振動，無噪音，無污染，可在市區(qū)及建筑群中施工與鋼筋混凝土樁相比，節(jié)省了大量鋼材，降低了造價。與鋼筋混凝土樁相比，節(jié)省了大量鋼材，降低了造價。根據上部構造需求，可靈敏采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀根據上部構造需求，可靈敏采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固方式。等加固方式。 概概 述述 概概 述述特特 點點 粉體放射攪拌法粉體放射攪拌法DJM ： 簡稱為粉噴干噴法，這是在軟土地基中，經過粉噴機簡稱為粉噴干噴法，這是在軟土地基中，經過粉噴機械把加固資料石灰或水泥的粉料，用氣體放射到地基中械把加固資料石灰或水泥的粉料，用氣體放射到地基中并與土攪拌混合，使粉噴料與地基土發(fā)

6、生化學作用，構成具并與土攪拌混合，使粉噴料與地基土發(fā)生化學作用，構成具有一定強度、水穩(wěn)定性的加固體，運用于地基加固。有一定強度、水穩(wěn)定性的加固體，運用于地基加固。按放射水泥的施工工藝，水泥土攪拌法分為按放射水泥的施工工藝，水泥土攪拌法分為: :深層攪拌法深層攪拌法( (簡稱濕法簡稱濕法) )粉體噴攪法粉體噴攪法( (簡稱干法簡稱干法) ) 概概 述述分分 類類當?shù)鼗恋奶烊缓市∮诋數(shù)鼗恋奶烊缓市∮?0%、大于大于70%或地下水的或地下水的pH 值小于值小于4 時時不宜采用干法。不宜采用干法。 地基加固地基加固: :房屋建筑、油罐、堤壩等類工程的軟基房屋建筑、油罐、堤壩等類工程的軟基處

7、置處置 提高地基強度；控制沉降；防止液化提高地基強度；控制沉降；防止液化 支護構造支護構造: :軟土地基中的基坑圍護構造以及防滲帳軟土地基中的基坑圍護構造以及防滲帳幕等類工程幕等類工程 重力式支護構造；止水帷幕；重力式支護構造；止水帷幕；SMWSMW工法工法運用范圍運用范圍 概概 述述地基加固:提高地基強度；控制沉降；防止液化c)a)d)b)a)a)柱狀布置；柱狀布置；b) b) 壁狀布置；壁狀布置；c) c) 格柵狀布置；格柵狀布置；d) d) 塊狀布置塊狀布置 地基加固Filz橋臺地基140014008 x 1400路基軟基處置路基軟基處置Holm (2019)支護構造支護構造水泥土墻水泥

8、土墻支護構造支護構造水泥土墻水泥土墻支護構造支護構造水泥土墻水泥土墻支護構造支護構造水泥土墻水泥土墻基坑圍護構造、防滲帳幕基坑圍護構造、防滲帳幕深基坑圍護水泥攪拌樁機深基坑圍護水泥攪拌樁機 效果檢驗效果檢驗 施工工藝施工工藝 概概 述述 設計與計算設計與計算 加固原理加固原理 工程實例工程實例深層水泥土攪拌法深層水泥土攪拌法深層攪拌樁施工現(xiàn)場深層攪拌樁施工現(xiàn)場 復合地基加固機理復合地基加固機理(宏觀機理宏觀機理) 經過特制的施工機械，在土中構成一定直徑的經過特制的施工機械，在土中構成一定直徑的樁體，與樁間土構成復合地基承當根底傳來的荷樁體，與樁間土構成復合地基承當根底傳來的荷載，可提高地基承載

9、力和改善地基變形特性。有載，可提高地基承載力和改善地基變形特性。有時，當?shù)鼗凛^脆弱、地基承載力和變形要求較時，當?shù)鼗凛^脆弱、地基承載力和變形要求較高時，也采用壁式加固，構成縱橫交錯的水泥土高時，也采用壁式加固，構成縱橫交錯的水泥土墻，構成格柵形復合地基。甚至直接將擬加固范墻，構成格柵形復合地基。甚至直接將擬加固范圍內土體全部進展處置，構成塊式加固實體。圍內土體全部進展處置，構成塊式加固實體。 加固原理加固原理水泥的水解和水化反響水泥的水解和水化反響碳酸化作用碳酸化作用粘土顆粒與水泥水化物作用粘土顆粒與水泥水化物作用 加固原理加固原理q普通硅酸鹽水泥成分主要為普通硅酸鹽水泥成分主要為CaCl

10、2、SiO2、Al2O3、Fe2O3、S2O3等，這些礦物能很快與軟土中的水發(fā)生水化與水解作用等，這些礦物能很快與軟土中的水發(fā)生水化與水解作用生成生成Ca(OH)2、CaSiO3nH2O、含水鋁酸鈣等化合物而溶解、含水鋁酸鈣等化合物而溶解于水，就使水泥顆粒新穎面不斷發(fā)生水解與水化而使水飽和，于水，就使水泥顆粒新穎面不斷發(fā)生水解與水化而使水飽和，后來再水解的物質不能溶解那么構成膠體，從而加強了軟土后來再水解的物質不能溶解那么構成膠體，從而加強了軟土強度。強度。水泥的水解和水化反響水泥的水解和水化反響 加固原理加固原理粘土顆粒與水泥水化物的作用粘土顆粒與水泥水化物的作用 當水泥的各種水化物生成后，

11、有的本身繼續(xù)硬化，構當水泥的各種水化物生成后，有的本身繼續(xù)硬化，構成水泥石骨架，有的那么與其周圍具有一定活性的粘成水泥石骨架，有的那么與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反響。土顆粒發(fā)生反響。 加固原理加固原理離子交換離子交換 軟土中的軟土中的Na+、K+與與Ca2+進展當量吸附交換，使較小的土進展當量吸附交換，使較小的土顆粒構成較大的土團，從而使土體強度提高。顆粒構成較大的土團，從而使土體強度提高。 水泥水化后生成的凝膠離子比外表積比原水泥顆粒大水泥水化后生成的凝膠離子比外表積比原水泥顆粒大1000倍，因此產生很大的外表能，具有劇烈的吸附活性，能使較大倍，因此產生很大的外表能，具有劇烈的吸附活

12、性，能使較大的土團進一步結合起來，構成鞏固結合，提高了承載力。的土團進一步結合起來，構成鞏固結合，提高了承載力。硬凝反響硬凝反響 水泥水化后，溶液中析出了大量水泥水化后，溶液中析出了大量Ca2+ ，部分進展離子，部分進展離子交換外，其他部分那么發(fā)生以下反響：交換外，其他部分那么發(fā)生以下反響：SiO2+ Ca(OH)2+ nH2O CaSiO3(n+1)H2OAl2O3+ Ca(OH)2+ nH2O CaAl2O3(n+1)H2O生成后的礦物硬化，增大了土的強度。生成后的礦物硬化，增大了土的強度。粘土顆粒與水泥水化物的作用粘土顆粒與水泥水化物的作用水泥水化物中游離的水泥水化物中游離的Ca(OH)

13、2能吸附水與空氣中的能吸附水與空氣中的CO2，發(fā)生以下反響：發(fā)生以下反響：Ca(OH)2+ CO2= CaCO3+H2OCaCO3不溶于水，也能增大地基承載力，但速度慢。不溶于水，也能增大地基承載力，但速度慢。碳酸化作用碳酸化作用 加固原理加固原理 效果檢驗效果檢驗 施工工藝施工工藝 概概 述述 設計與計算設計與計算 加固原理加固原理 工程實例工程實例深層水泥土攪拌法深層水泥土攪拌法室內配比實驗室內配比實驗設計參數(shù)確實定設計參數(shù)確實定復合地基的計算復合地基的計算設計過程設計過程 設計與計算設計與計算水泥摻入比水泥摻入比被加固的軟土質量摻加的水泥質量100%w 水泥土的強度增水泥土的強度增長率在

14、不同的摻入量長率在不同的摻入量區(qū)域、不同的齡期區(qū)域、不同的齡期時段內是不一樣的，時段內是不一樣的，而且原狀土不同，水而且原狀土不同，水泥土的強度增長率也泥土的強度增長率也不同。酸鈣、石膏、不同。酸鈣、石膏、粉煤灰等。粉煤灰等。 012345714286090150 aw= 5% aw=10% aw=15% aw=20% aw=25%qu (MPa)T (d) 設計與計算設計與計算室內配比實驗室內配比實驗為設計計算和施工提供目的為設計計算和施工提供目的普通為普通為1216% 水灰比水灰比1：0.5齡齡 期期 水泥土的無側限抗壓強度隨著齡期的增長而增大，其水泥土的無側限抗壓強度隨著齡期的增長而增大

15、，其強度增長規(guī)律不同于混凝土，普通在強度增長規(guī)律不同于混凝土，普通在T28d后強度仍后強度仍有較大增長。直到有較大增長。直到90d后其強度增長率逐漸變緩。所后其強度增長率逐漸變緩。所以，以齡期以，以齡期90天作為規(guī)范強度。天作為規(guī)范強度。 設計與計算設計與計算室內配比實驗室內配比實驗最正確外摻劑最正確外摻劑最正確外摻劑提高水泥強度，改善其性能最正確外摻劑提高水泥強度，改善其性能木質素璜酸鈣、石膏、粉煤灰等。木質素璜酸鈣、石膏、粉煤灰等。 設計與計算設計與計算室內配比實驗室內配比實驗外 摻 劑作 用摻量（%）碳 酸 鈉早 強0.2 0.4氯 化 鈣早 強2 5三乙醇胺早 強0.05 0.2木質素

16、磺酸鈣減水、可泵0.2 0.5粉 煤 灰填充、早強50 80水泥土物理性質目的重度、含水量水泥土物理性質目的重度、含水量水泥土力學性質目的水泥土力學性質目的無側限抗壓強度無側限抗壓強度抗拉強度抗拉強度抗剪強度抗剪強度變形模量變形模量緊縮系數(shù)和緊縮模量緊縮系數(shù)和緊縮模量測試目的測試目的 設計與計算設計與計算室內配比實驗室內配比實驗水泥摻入比水泥摻入比齡期齡期最正確外摻劑最正確外摻劑不同不同q 水泥土的性質水泥土的性質q 物理性質：物理性質：q 重度重度:稍大于軟土。當水泥摻入比在稍大于軟土。當水泥摻入比在8%20%之之間，水泥土重度比原狀土添加約間，水泥土重度比原狀土添加約3%6%q 含水量含水

17、量:含水量普通比原狀土降低含水量普通比原狀土降低715%q 抗?jié)B性抗?jié)B性: 浸透系數(shù)浸透系數(shù)K普通在普通在10-710-8cm/ces 設計與計算設計與計算力學性質力學性質1) 無側限抗壓強度：無側限抗壓強度：qu=300400kPa，比原，比原狀土提高幾十倍乃至幾百倍。其影響要素主要有：狀土提高幾十倍乃至幾百倍。其影響要素主要有：水泥摻入量水泥摻入量aw： aw增大，增大， qu增大，增大， aw5%，普通普通aw=1025%；齡期：齡期：90100天；天；水泥標號；水泥標號；土的含水量土的含水量w： w大，大， qu減?。挥袡C質含量增高，減??；有機質含量增高，qu減??；減小；外摻劑：石膏、

18、磷石膏、粉煤灰等。外摻劑：石膏、磷石膏、粉煤灰等。 設計與計算設計與計算被加固的軟土質量摻加的水泥質量100%w 力學性質力學性質2其它強度：抗拉、抗剪、彈性模量也相應其它強度：抗拉、抗剪、彈性模量也相應增大。增大。 抗拉強度抗拉強度:在在0.150.25qu之間。之間。 抗剪強度抗剪強度:當水泥土當水泥土qu=0.54MPa時，其粘聚力時，其粘聚力c在在1001000kPa之間，其摩擦角之間，其摩擦角在在2030之間。之間。 變形特性變形特性:當當qu=0.54.0MPa時，其時，其50d后的變形后的變形模量相當于模量相當于120150qu。3抗凍性：抗凍性：-15度以上，能保證強度。度以上

19、，能保證強度。 設計與計算設計與計算固化劑選擇固化劑選擇種類、外摻劑種類、外摻劑平面布置、樁徑平面布置、樁徑樁長、水泥摻入比、根數(shù)樁長、水泥摻入比、根數(shù)設計參數(shù)設計參數(shù)設計參數(shù)確實定設計參數(shù)確實定 設計與計算設計與計算S等邊三角形或方形布置，等邊三角形或方形布置，可只在根底平面范圍內布置可只在根底平面范圍內布置樁徑樁徑450、500、600mm一、樁徑、平面布置一、樁徑、平面布置設計參數(shù)確實定設計參數(shù)確實定 設計與計算設計與計算1 1、當土質條件、施工要素限制加固深度、當土質條件、施工要素限制加固深度L L時，時， 根據樁長根據樁長單單樁承載力樁承載力PaPa和水泥土抗壓強度和水泥土抗壓強度q

20、u qu 參照室內配合比實驗參照室內配合比實驗選擇所需的水泥摻入比。選擇所需的水泥摻入比。數(shù)。攪拌樁承載力安全系）；（一般水泥土強度安全系數(shù)；樁截面積，；樁周長，。；粘性土；淤泥質土淤泥。，樁側土的平均摩阻力25 . 1cmcmkPa151212885kPa22aKASfAKPqLfSPauaa二、樁長、水泥摻入比二、樁長、水泥摻入比設計參數(shù)確實定設計參數(shù)確實定設計與計算設計與計算2 2、當攪拌加固的深度不受限制時，可根據室內配合比實驗、當攪拌加固的深度不受限制時，可根據室內配合比實驗資料選定水泥摻入比資料選定水泥摻入比再確定樁身強度再確定樁身強度根據樁身強度計根據樁身強度計算單樁承載力特征值

21、算單樁承載力特征值計算樁身長度。計算樁身長度。aauafSPLKAqP2設計參數(shù)確實定設計參數(shù)確實定設計與計算設計與計算3 3、直接根據上部構造對地基的要求，選定單樁承載力特征、直接根據上部構造對地基的要求，選定單樁承載力特征值值計算樁身長度、強度計算樁身長度、強度選擇水泥摻入比選擇水泥摻入比AKPqfSPLauaa2設計參數(shù)確實定設計參數(shù)確實定設計與計算設計與計算 根據設計要求的地基復合地基承載力特征值根據設計要求的地基復合地基承載力特征值RspRsp和前面求和前面求得的單樁承載力特征值得的單樁承載力特征值Pa nPa n。攪拌樁單樁截面積，；地基加固面積，）；用時，??；當不考慮樁間軟土作當

22、樁端為硬土時，；，取系數(shù)（當樁端為軟土時樁間土的承載力折減載力；驗時，可取天然地基承宜按當?shù)厝≈?，如無經；特征值，攪拌樁間的土承載力。值，復合地基承載力特征22scmcm05 .015 .0kpakpaAFRRAFnRAPRRspcsasspc三、樁的根數(shù)三、樁的根數(shù)設計參數(shù)確實定設計參數(shù)確實定設計與計算設計與計算設計原理 樁土共同承載樁土共同承載 承載承載 樁的承載力樁的承載力 + + 樁間土承載力樁間土承載力折減折減 沉降沉降 樁范圍的緊縮樁范圍的緊縮 + + 樁端以下土的樁端以下土的沉降沉降 設計與計算設計與計算復合地基的計算復合地基的計算水泥攪拌樁單樁承載力規(guī)范值水泥攪拌樁單樁承載力規(guī)

23、范值 Ra應由單樁載荷實驗確應由單樁載荷實驗確定，也可經過下式計算：定，也可經過下式計算：pcuaAfRnipPisipaqALquR1(1)(2)單樁承載力確實定 設計與計算設計與計算復合地基的計算復合地基的計算上式中上式中 fcu與攪拌樁樁身水泥土配比一樣的室內加固土試塊邊長為與攪拌樁樁身水泥土配比一樣的室內加固土試塊邊長為70.7mm 的立方體，也可采用邊長為的立方體，也可采用邊長為50mm 的立方體在規(guī)范養(yǎng)護條件下的立方體在規(guī)范養(yǎng)護條件下90d 齡期的立方體抗壓強度平均值齡期的立方體抗壓強度平均值kPa ； 樁身強度折減系數(shù)，可取樁身強度折減系數(shù)，可取0.25 0.33 ；up樁的周長

24、樁的周長m ；n 樁長范圍內所劃分的土層數(shù)；樁長范圍內所劃分的土層數(shù)；qsi樁周第樁周第i層土的側阻力特征值。對淤泥可取層土的側阻力特征值。對淤泥可取4 7kPa ；對淤泥質土；對淤泥質土可取可取6 12kPa ；對軟塑形狀的粘性土可??；對軟塑形狀的粘性土可取10 15kPa ；對可塑形狀的粘；對可塑形狀的粘性土可以取性土可以取12 18kPa ；li樁長范圍內第層土的厚度樁長范圍內第層土的厚度m ；qp 樁端地基土未經修正的承載力特征值樁端地基土未經修正的承載力特征值kPa ，可按現(xiàn)行國家規(guī)范，可按現(xiàn)行國家規(guī)范GB 50007 的有關規(guī)定確定；的有關規(guī)定確定； 樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)

25、，可取樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，可取0.4 0.6 ，承載力高時取，承載力高時取低值。低值。 設計與計算設計與計算深層攪拌樁復合地基承載力應由現(xiàn)場復合地基載荷實驗確定，深層攪拌樁復合地基承載力應由現(xiàn)場復合地基載荷實驗確定，也可按下式確定：也可按下式確定：fsp,k=mRa/Ap+ 1-mfsk式中式中 fsk處置后天然地基承載力特征值處置后天然地基承載力特征值kPa，宜按當?shù)?，宜按當?shù)亻啔v取值，如無閱歷時，可取天然地基承載力特征值；閱歷取值，如無閱歷時，可取天然地基承載力特征值； m面積置換率，面積置換率，m=Ap/A； Ap樁的截面積樁的截面積(m2)； 樁間土承載力折減系數(shù)，樁間土為

26、軟土時，可取樁間土承載力折減系數(shù)，樁間土為軟土時，可取0.51.0，當樁間土為硬土時，可取，當樁間土為硬土時，可取0.10.4，當不思索樁間軟土，當不思索樁間軟土作用時，可取零；作用時，可取零； Ra單樁承載力特征值單樁承載力特征值kN。3 詳細設計時，可根據詳細設計時，可根據1、2式首先確定式首先確定Ra ，再根據，再根據軟土物理力學性質求得軟土物理力學性質求得fsk ，再按上部構造總荷載和基底面積大，再按上部構造總荷載和基底面積大小確定設計要求的復合地基承載力規(guī)范值小確定設計要求的復合地基承載力規(guī)范值fsp,k ，再由，再由3式式計算計算m、n。復合地基承載力計算 設計與計算設計與計算面積

27、置換率mskpaskspkfARffm樁數(shù)nPAAmn式中 A基底面積，m2。樁數(shù)n確定后，即可按正方形、等邊三角形進展樁的平面布置。 設計與計算設計與計算當深層攪拌樁為摩擦型樁，面積置換率當深層攪拌樁為摩擦型樁，面積置換率m較大較大 m 0.2，且，且不是單行豎向陳列時，應按群樁作用來進展下臥弱層驗算。不是單行豎向陳列時，應按群樁作用來進展下臥弱層驗算。fspkAfsk(A-A1)GqsAsfA1fAAAfAqGAffskssspk11)(下臥弱層驗算 設計與計算設計與計算下臥層地基強度驗算下臥層地基強度驗算 式中式中 假想實體根底底面壓力假想實體根底底面壓力(kPa)(kPa)； 根底底面

28、積根底底面積(m2)(m2)； 假想實體根底的自重假想實體根底的自重(kN)(kN)； 假想實體根底側外表積假想實體根底側外表積(m2)(m2)； 假想實體根底側外表平均摩阻力假想實體根底側外表平均摩阻力(kPa)(kPa)； 假想實體根底邊緣地基土的允許承載力假想實體根底邊緣地基土的允許承載力(kPa)(kPa)； 假想實體根底底面積假想實體根底底面積(m2)(m2)； 假想實體根底底面經修正后的地基允許承載力假想實體根底底面經修正后的地基允許承載力(kPa)(kPa)fAAAfqAGAffssSsp11f GSAsqsfA1Af 設計與計算設計與計算沉降計算 水泥土樁復合地基的變形包括：水

29、泥土樁復合地基的變形包括： 水泥土樁群體的緊縮變形和樁端下未加固土層的緊縮變水泥土樁群體的緊縮變形和樁端下未加固土層的緊縮變形之和。形之和。 樁群體的緊縮變形值可根據上部構造、樁長、樁身強度樁群體的緊縮變形值可根據上部構造、樁長、樁身強度等要素按閱歷取等要素按閱歷取2040mm。 樁端以下未加固土層的緊縮變形值可按分層總和法計算樁端以下未加固土層的緊縮變形值可按分層總和法計算 設計與計算設計與計算總沉降量公式總沉降量公式加固區(qū)緊縮量加固區(qū)緊縮量下臥層緊縮量天然土下臥層緊縮量天然土iniEpHSspi11innEpHSsi2112加固區(qū)復合土層緊縮模量加固區(qū)復合土層緊縮模量sspspspEnmE

30、EmmEE)1(1)1( 設計與計算設計與計算設計中留意問題：設計中留意問題： 設計參數(shù)的取值設計參數(shù)的取值 復合地基承載力：加固后的地基強度普通可比復合地基承載力：加固后的地基強度普通可比原地基土的提高原地基土的提高20%50%，故設計中不應將設，故設計中不應將設計復合地基承載力獲得過大，否那么難以到達計復合地基承載力獲得過大，否那么難以到達設計要求。設計要求。 置換率與樁長的選取置換率與樁長的選取 當?shù)鼗幹檬且蕴岣叩鼗鶑姸葹橹鲿r，宜用短當?shù)鼗幹檬且蕴岣叩鼗鶑姸葹橹鲿r，宜用短樁而提高樁的置換率樁而提高樁的置換率; ; 當?shù)鼗幹脮r以減小沉降為主時，可根據樁端當?shù)鼗幹脮r以減小沉降為主時，

31、可根據樁端能否到達較硬土層而分別采用能否到達較硬土層而分別采用“變摻量、變強變摻量、變強度方法或度方法或“變置換率的方法。變置換率的方法。 設計與計算設計與計算 置換率與樁長的選取置換率與樁長的選取 最優(yōu)設計最優(yōu)設計 設計與計算設計與計算 效果檢驗效果檢驗 施工工藝施工工藝 概概 述述 設計與計算設計與計算 加固原理加固原理 工程實例工程實例深層水泥土攪拌法深層水泥土攪拌法 32632415GZB-600712524213232221134321812124 施工工藝施工工藝深層攪拌法的主要機具為攪拌機深層攪拌法的主要機具為攪拌機攪拌頭攪拌頭攪拌頭有單頭、雙頭和雙向攪拌頭等多種。攪拌頭有單頭、

32、雙頭和雙向攪拌頭等多種。深層攪拌樁施工現(xiàn)場深層攪拌樁施工現(xiàn)場深基坑圍護水泥攪拌樁機深基坑圍護水泥攪拌樁機一粉體放射攪拌法一粉體放射攪拌法(粉噴樁法粉噴樁法)q施工方法：施工方法：q經過公用的施工機械，將攪拌鉆頭下沉到估計孔經過公用的施工機械，將攪拌鉆頭下沉到估計孔底后底后q用緊縮空氣將固化劑生石灰或水泥粉體資料用緊縮空氣將固化劑生石灰或水泥粉體資料以霧狀噴入加固部位的地基土，憑仗鉆頭和葉片旋以霧狀噴入加固部位的地基土，憑仗鉆頭和葉片旋轉使粉體加固料與軟土原位攪拌混合轉使粉體加固料與軟土原位攪拌混合q自下而上邊攪拌邊噴粉，直到設計?；覙烁咦韵露线厰嚢柽厙姺?，直到設計?；覙烁遯為保證質量，可再次

33、將攪拌頭下沉至孔底，反復為保證質量，可再次將攪拌頭下沉至孔底，反復攪拌攪拌 施工工藝施工工藝 粉體放射攪拌施任務業(yè)順序粉體放射攪拌施任務業(yè)順序 a 攪拌機對準樁位；攪拌機對準樁位；b下鉆；下鉆；c鉆進終了鉆進終了 d提升放射攪拌提升放射攪拌 e提升終了提升終了q優(yōu)、缺陷優(yōu)、缺陷 q 優(yōu)點：優(yōu)點：q以粉體作為主要加固料，不需向地基注入水分，以粉體作為主要加固料，不需向地基注入水分，因此加固后地基土初期強度高因此加固后地基土初期強度高;q可以根據不同土的特性、含水量、設計要求合理可以根據不同土的特性、含水量、設計要求合理選擇加固資料及配合比，對于含水量較大的軟土，選擇加固資料及配合比，對于含水量較

34、大的軟土，加固效果更為顯著；加固效果更為顯著；q施工時不需高壓設備，平安可靠，如嚴厲遵守操施工時不需高壓設備，平安可靠，如嚴厲遵守操作規(guī)程，可防止對周圍環(huán)境產生污染、振動等不良作規(guī)程，可防止對周圍環(huán)境產生污染、振動等不良影響。影響。q 缺陷：是于目前施工工藝的限制，加固深度不缺陷：是于目前施工工藝的限制，加固深度不能過深，普通為能過深，普通為8-15m。 施工工藝施工工藝一粉體放射攪拌法一粉體放射攪拌法(粉噴樁法粉噴樁法)二深層水泥攪拌法二深層水泥攪拌法 1.1.施工方法：施工方法： 用回轉的攪拌葉將壓入軟土內的水泥漿與周圍用回轉的攪拌葉將壓入軟土內的水泥漿與周圍軟土強迫拌和構成水泥加固體。攪

35、拌機由電動機、軟土強迫拌和構成水泥加固體。攪拌機由電動機、中心管、輸漿管、攪拌軸和攪拌頭組成，并有灰漿中心管、輸漿管、攪拌軸和攪拌頭組成，并有灰漿攪拌機、灰漿泵等配套設備。攪拌機、灰漿泵等配套設備。 我國消費的攪拌機現(xiàn)有單攪頭和雙攪頭兩種，我國消費的攪拌機現(xiàn)有單攪頭和雙攪頭兩種，加固深度達加固深度達30m30m構成的樁柱體直徑構成的樁柱體直徑60cm-80cm60cm-80cm。 施工工藝施工工藝水泥攪拌法施工工藝流程水泥攪拌法施工工藝流程 施工工藝施工工藝 留意：留意：復攪工藝復攪工藝 確保攪拌均勻，必要時采用確保攪拌均勻，必要時采用“二噴三攪工藝二噴三攪工藝 干法工藝為一次攪拌，因此不均勻

36、。干法工藝為一次攪拌，因此不均勻。提升速度提升速度噴漿速度噴漿速度 提升攪拌速度不宜大于提升攪拌速度不宜大于0.5m/min； 提升速度與噴漿速度應協(xié)調，以保證延樁身全提升速度與噴漿速度應協(xié)調，以保證延樁身全長長 噴漿均勻。噴漿均勻。3.3.優(yōu)點優(yōu)點 與粉體放射攪拌法相比有其獨特的優(yōu)點：與粉體放射攪拌法相比有其獨特的優(yōu)點：加固深度加深；加固深度加深；由于將固化劑和原地基軟土就地攪拌，因此最大限制利用了由于將固化劑和原地基軟土就地攪拌，因此最大限制利用了原土；原土；攪拌時不會側向擠土，環(huán)境效應較小。攪拌時不會側向擠土，環(huán)境效應較小。 施工工藝施工工藝 效果檢驗效果檢驗 水泥攪拌法地基承載力的檢驗

37、應采用復合地基載水泥攪拌法地基承載力的檢驗應采用復合地基載荷實驗和單樁載荷實驗。荷實驗和單樁載荷實驗。工程概略：廣州市某糧食倉庫長工程概略：廣州市某糧食倉庫長30m，寬，寬16m，單，單層承重墻構造，拱形屋面。條形根底寬度層承重墻構造，拱形屋面。條形根底寬度1.5m，埋，埋深深0.9m。設計要求根底下地基承載力到達。設計要求根底下地基承載力到達100kpa。擬建場地表層為擬建場地表層為1.5m厚的雜填土，其下即為厚度厚的雜填土，其下即為厚度30m、含水量高達、含水量高達70，地基承載力僅為，地基承載力僅為30kpa、緊縮模量為緊縮模量為1.45MPa的淤泥層。地基土不能滿足的淤泥層。地基土不能

38、滿足上部構造的要求，需求進展地基處置噴粉攪拌上部構造的要求，需求進展地基處置噴粉攪拌樁加固。試確定樁長和樁的布置。根據室內水樁加固。試確定樁長和樁的布置。根據室內水泥土配比實驗，水泥土試塊抗壓強度為泥土配比實驗，水泥土試塊抗壓強度為1600kPa 工程實例工程實例280283. 0165. 01630165. 0305 . 0283. 0150305 . 0100m63 . 5885. 115150k1505 . 12283. 016002885. 1283. 0mm600dc2AFnmfSPLNKAqPmmcaaua。，取。，樁周長，樁截面積直徑SMWSoil Mixing Wall工法施工

39、qSMW是是Soil Mixing Wall的縮寫。的縮寫。SMW工法延續(xù)墻于工法延續(xù)墻于1976年在日本問世，據統(tǒng)計，至年在日本問世，據統(tǒng)計，至1993年年7月，該法在日本各地施月，該法在日本各地施工已達工已達1216萬萬m2，約合，約合800萬萬m3,約占全日本用各種工法施約占全日本用各種工法施工地下延續(xù)墻的工地下延續(xù)墻的50%左右。該法已在我國臺灣地域以及泰國左右。該法已在我國臺灣地域以及泰國等東南亞國家和美國、法國許多地方廣泛運用。等東南亞國家和美國、法國許多地方廣泛運用。qSMW工法是日本一家中型企業(yè)工法是日本一家中型企業(yè)-成辛工業(yè)株式會社所擁有成辛工業(yè)株式會社所擁有和開發(fā)的一項專利

40、。和開發(fā)的一項專利。 SMWSoil Mixing Wall工法施工q該工法是以多軸型鉆掘攪拌機在現(xiàn)場向一定深度進展鉆該工法是以多軸型鉆掘攪拌機在現(xiàn)場向一定深度進展鉆掘，同時在鉆頭處噴出水泥系強化劑而與地基土反復混掘，同時在鉆頭處噴出水泥系強化劑而與地基土反復混合攪拌，在各施工單元之間那么采取重疊搭接施工，然合攪拌，在各施工單元之間那么采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結硬前插入后在水泥土混合體未結硬前插入H型鋼或鋼板作為其應型鋼或鋼板作為其應力補強材，至水泥結硬，便構成一道具有一定強度和剛力補強材，至水泥結硬，便構成一道具有一定強度和剛度的、延續(xù)完好的、無接縫的地下墻體。度的、延續(xù)完好的

41、、無接縫的地下墻體。qSMW工法最常用的是三軸型鉆掘攪拌機，其中鉆桿有工法最常用的是三軸型鉆掘攪拌機，其中鉆桿有用用于粘性土及用于砂礫土和基巖之分，此外還研制了用用于粘性土及用于砂礫土和基巖之分，此外還研制了其他一些機型，用于城市高架橋下等施工，空間受限制其他一些機型，用于城市高架橋下等施工，空間受限制的場所，或海底筑墻，或脆弱地基加固。的場所，或海底筑墻，或脆弱地基加固。 SMWSoil Mixing Wall工法施工q SMW工法施工順序如下：工法施工順序如下：q1、導溝開挖：確定能否有妨礙物及做泥水溝。、導溝開挖：確定能否有妨礙物及做泥水溝。q2、置放導軌。、置放導軌。q3、設定施工標志

42、。、設定施工標志。q4、SMW鉆拌：鉆掘及攪拌，反復攪拌，提升鉆拌：鉆掘及攪拌，反復攪拌，提升時攪拌。時攪拌。q5、置放應力補強材、置放應力補強材H型鋼型鋼q6、固定應力補強材。、固定應力補強材。q7、施工完成、施工完成SMW. SMWSoil Mixing Wall工法施工q SMW工法施工順序如下：工法施工順序如下：q1、導溝開挖：確定能否有妨礙物及做泥水溝。、導溝開挖：確定能否有妨礙物及做泥水溝。q2、置放導軌。、置放導軌。q3、設定施工標志。、設定施工標志。q4、SMW鉆拌：鉆掘及攪拌，反復攪拌，提升鉆拌：鉆掘及攪拌，反復攪拌，提升時攪拌。時攪拌。q5、置放應力補強材、置放應力補強材H

43、型鋼型鋼q6、固定應力補強材。、固定應力補強材。q7、施工完成、施工完成SMW. SMWSoil Mixing Wall工法施工q SMW工法的主要特點工法的主要特點: 1、施工不擾動臨近土體，不會產生臨近地面下、施工不擾動臨近土體，不會產生臨近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設備移位等危害沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設備移位等危害。 2、鉆桿具有螺旋推進翼與攪拌翼相間設置的特、鉆桿具有螺旋推進翼與攪拌翼相間設置的特點，隨著鉆掘和攪拌反復進展，可使水泥系強化點，隨著鉆掘和攪拌反復進展，可使水泥系強化劑與土得到充分攪拌，而且墻體全長無接縫，從劑與土得到充分攪拌，而且墻體全長無接縫，從而使它可比

44、傳統(tǒng)的延續(xù)墻具有更可靠的止水性，而使它可比傳統(tǒng)的延續(xù)墻具有更可靠的止水性，其浸透系數(shù)其浸透系數(shù)K可達可達10-7cm/s。 3、它可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土、它可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土、100以上卵石及單軸抗壓強度以上卵石及單軸抗壓強度60MPa以下的巖層運用以下的巖層運用。 4、可成墻厚度、可成墻厚度5501300mm,常用厚度常用厚度600mm；成墻最大深度目前為；成墻最大深度目前為65m,視地質條件尚可施工視地質條件尚可施工至更深。至更深。 5、所需工期較其他工法為短，在普通地質條件、所需工期較其他工法為短，在普通地質條件下，每一臺班可成墻下，每一臺班可成墻7080m2。 6、

45、廢土外運量遠比其他工法為少。、廢土外運量遠比其他工法為少。 SMWSoil Mixing Wall工法施工qSMW工法延續(xù)墻的經濟目的：工法延續(xù)墻的經濟目的： SMW工法延續(xù)墻的造價，目前在日本約為工法延續(xù)墻的造價，目前在日本約為15000日元日元/m2,約合人民幣約合人民幣2600元元/m2左右，鋼材左右，鋼材用量約為用量約為200kg/m3,如以如以500m周長的兩層地下室的周長的兩層地下室的基坑圍護為例，約需鋼材基坑圍護為例，約需鋼材500t左右。左右。 SMWSoil Mixing Wall工法施工 SMWSoil Mixing Wall工法施工 SMWSoil Mixing Wall

46、工法施工 SMWSoil Mixing Wall工法施工 SMWSoil Mixing Wall工法施工 SMWSoil Mixing Wall工法施工 SMWSoil Mixing Wall工法施工 SMWSoil Mixing Wall工法施工 SMWSoil Mixing Wall工法施工 SMW工法機械及其改良工法機械及其改良 對原地土攪拌加固的對原地土攪拌加固的SMW工法工法Sdoil mising Wall，噪，噪音振動小、施工排土量少、對周圍地基無不良影響，易滿足音振動小、施工排土量少、對周圍地基無不良影響，易滿足日益提高的環(huán)保要求。它采用多軸鉆削攪拌機及全重疊搭接日益提高的環(huán)保

47、要求。它采用多軸鉆削攪拌機及全重疊搭接法施工，高效地構成有優(yōu)良止水性的延續(xù)墻，施工深度也不法施工，高效地構成有優(yōu)良止水性的延續(xù)墻，施工深度也不斷加大，最深已接近斷加大，最深已接近70m，從而得到蓬勃的開展。同時，其，從而得到蓬勃的開展。同時，其施工機械也不斷地得到改良和完善。施工機械也不斷地得到改良和完善。 SMW工法機械及其改良1 規(guī)范機型規(guī)范機型 首創(chuàng)首創(chuàng) SMW工法的日本成幸株式會社運用的規(guī)范機型主要工法的日本成幸株式會社運用的規(guī)范機型主要參數(shù)見表參數(shù)見表1。為了實現(xiàn)超越整機高度所允許的施工深度，鉆。為了實現(xiàn)超越整機高度所允許的施工深度，鉆桿可分節(jié)接成，每節(jié)由不同長度的分段組成。預鉆所用

48、的單桿可分節(jié)接成，每節(jié)由不同長度的分段組成。預鉆所用的單軸鉆桿分段長度為軸鉆桿分段長度為3.0，6.0，9.0m，都帶有螺旋；，都帶有螺旋； 3軸鉆桿軸鉆桿攪拌螺旋段長攪拌螺旋段長6.75m，無螺旋接桿分段長度為，無螺旋接桿分段長度為10，2.0，3.0，6.75m850另有另有0.82m分段。施工時根據樁架高度和分段。施工時根據樁架高度和成墻深度選用不同的段組成節(jié)，按節(jié)進展接續(xù)鉆削攪拌，見成墻深度選用不同的段組成節(jié)，按節(jié)進展接續(xù)鉆削攪拌，見又如公稱直徑又如公稱直徑 850，樁架高，樁架高 30m，成墻深，成墻深45.0m.對單軸鉆桿：第一節(jié)為對單軸鉆桿：第一節(jié)為9026.0m，第二圖，第二圖

49、1，其中待接，其中待接分節(jié)放置在預先開挖的地槽中，以方便接續(xù)。分節(jié)放置在預先開挖的地槽中，以方便接續(xù)。鉆頭公稱直徑鉆頭公稱直徑 550mm 850mm行走底盤行走底盤 DH608-120M樁架高度樁架高度 18-33m,M70D 18-30m， M90D驅動電機驅動電機 4555kw 48p2 75kw 46p2輸出軸轉速輸出軸轉速 3017.5rmin 3015rmin 最大施工深度最大施工深度 35.00m 45.0m 例如公稱直徑例如公稱直徑550，樁架高，樁架高 18m，成墻深，成墻深35.0m. 對單軸鉆桿：第一節(jié)為對單軸鉆桿：第一節(jié)為6.06.0m，第，第H節(jié)為節(jié)為9.0 3.0m

50、，第三節(jié)為，第三節(jié)為 9.0 3.0m，第四節(jié)為，第四節(jié)為 3m； 對三軸鉆桿：第一節(jié)為對三軸鉆桿：第一節(jié)為 6.75螺旋段螺旋段 3.0 2.0m，第二節(jié)為，第二節(jié)為 6.75 3.0m，第三節(jié)為，第三節(jié)為6.753.0m，第四節(jié)為，第四節(jié)為6.75m。節(jié)為。節(jié)為9.026.0m； 對三軸鉆桿：第一節(jié)為對三軸鉆桿：第一節(jié)為 6.752螺旋段螺旋段6.75 2.02 0.82m，第，第二節(jié)為二節(jié)為 6.752 3.00.82m，第三節(jié)為，第三節(jié)為 6.75 0.82m。 鉆桿接頭陽樣方式見圖鉆桿接頭陽樣方式見圖2，由兩根圓銷構成軸向銜接。單軸鉆桿采用，由兩根圓銷構成軸向銜接。單軸鉆桿采用圖中圖

51、中a方式，由方式，由4條鍵傳送較大的扭矩；三軸鉆桿扭矩較小，那么采條鍵傳送較大的扭矩；三軸鉆桿扭矩較小，那么采用圖中用圖中b方式。方式。2 低高度機型低高度機型 規(guī)范機型接續(xù)作業(yè)時，需求規(guī)范機型接續(xù)作業(yè)時，需求開挖接桿用地槽，取放接桿時開挖接桿用地槽，取放接桿時那么要橫向挪動機架，接續(xù)單那么要橫向挪動機架，接續(xù)單軸鉆桿約需軸鉆桿約需15min，而三軸鉆，而三軸鉆桿約需桿約需30min。整機穩(wěn)定性差。整機穩(wěn)定性差，任務效率低。為此日本大成，任務效率低。為此日本大成建立、三和機材、成和機工與建立、三和機材、成和機工與成幸株式會社結合開發(fā)了成幸株式會社結合開發(fā)了SMW15M機型，見圖機型，見圖3。

52、鉆桿分成兩節(jié)，整機高鉆桿分成兩節(jié)，整機高17.9m，最大施工深度，最大施工深度25.3m，穩(wěn)，穩(wěn)定角定角15.8規(guī)范機型配規(guī)范機型配30m樁架時整機高樁架時整機高32.6m，不接續(xù)最，不接續(xù)最大施工深度大施工深度23.4m，穩(wěn)定角只需，穩(wěn)定角只需 7. 4。接桿安頓在專門設。接桿安頓在專門設計的樁架側面，可實現(xiàn)自動就位和自動銜接，大大簡化了接計的樁架側面，可實現(xiàn)自動就位和自動銜接，大大簡化了接續(xù)作業(yè)。續(xù)作業(yè)。 為了順應城市高架下方等低空間場地的施工，成幸株式為了順應城市高架下方等低空間場地的施工，成幸株式會社進一步采用了會社進一步采用了SMW500D系列機型。該系列機型最低整系列機型。該系列機

53、型最低整機高度只需機高度只需5m，底盤可采用通用履帶式或公用軌道式，如，底盤可采用通用履帶式或公用軌道式，如圖圖4，其鉆桿方式見圖，其鉆桿方式見圖5。為防止接續(xù)作業(yè)，日本利根。成幸、為防止接續(xù)作業(yè)，日本利根。成幸、三和機材等開發(fā)有三和機材等開發(fā)有 STS機型機型Safety Telescopic System見圖見圖6。 其特點是伸縮式鉆桿，第一節(jié)為其特點是伸縮式鉆桿，第一節(jié)為276mm12.2m，第二節(jié)，第二節(jié)205mm 8. 3m，第三節(jié)，第三節(jié) 152mm 8.0m，最大可接受，最大可接受600kN拉拔力。各節(jié)間無專門伸縮驅動安裝，僅依托固定銷進展軸向拉拔力。各節(jié)間無專門伸縮驅動安裝，僅

54、依托固定銷進展軸向定位，伸縮時拔出固定銷然后有插人。作周期只需定位，伸縮時拔出固定銷然后有插人。作周期只需8分鐘。鉆分鐘。鉆桿全縮時長桿全縮時長14.0m，全伸時長，全伸時長30.0m?；炷劣扇M液壓卷筒收?；炷劣扇M液壓卷筒收放的軟管注人。為防止鉆削過程中軟管扭曲剪斷，軟管具有強放的軟管注人。為防止鉆削過程中軟管扭曲剪斷，軟管具有強抗扭才干，每路采用二個旋轉接頭。該機采用抗扭才干，每路采用二個旋轉接頭。該機采用M90D17m樁架樁架，最大施工深度，最大施工深度 27. 6m，穩(wěn)定角約，穩(wěn)定角約 16。由于第一節(jié)外徑較大。由于第一節(jié)外徑較大普通鉆桿外徑普通鉆桿外徑216mm，彎曲剛度大，容易保證初始鉆孔，彎曲剛度大，容易保證初始鉆孔精度。精度。3 TMW機型機型 SMW延續(xù)墻截面在兩圓相交處構成細腰，使墻面延續(xù)墻截面在兩圓相交處構成細腰，使墻面波狀不平，同時降低了延續(xù)墻的防水才干。波狀不平，同時降低了延續(xù)墻的防水才干。TMW機機型型Toauts