第11章--水泥土搅拌法

1、第第1111章章 水泥土搅拌法水泥土搅拌法Chapter 11 Soil-Cement Deep Chapter 11 Soil-Cement Deep Mixing MethodMixing Method11.1 11.1 概概 述述11.1 Introduction 利用水泥利用水泥 等材料作为固化剂的主剂，通过等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆特制的深层搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深部就地将软土和固化液或雾状粉体，在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结形成加固体，从而提剂强制拌和，使软土硬结形成加固体，从而提高地基的强度和

2、增大变形模量。加固体和天然高地基的强度和增大变形模量。加固体和天然地基形成复合地基，共同承担建筑物的荷载。地基形成复合地基，共同承担建筑物的荷载。 水泥粉喷机水泥粉喷机 水泥粉喷机水泥粉喷机 水泥粉喷机水泥粉喷机 水泥粉喷机底盘水泥粉喷机底盘 贮灰罐贮灰罐水泥粉喷机的搅拌叶片水泥粉喷机的搅拌叶片水泥粉喷机的控制柜水泥粉喷机的控制柜 三轴水泥搅拌机三轴水泥搅拌机 湿法湿法常称为常称为浆喷搅拌法浆喷搅拌法，将一定配比的水泥浆注，将一定配比的水泥浆注人土中搅拌成桩，水泥浆液搅拌法是美国在第二次世人土中搅拌成桩，水泥浆液搅拌法是美国在第二次世界大战后研制成功的，称（界大战后研制成功的，称（MixedM

3、ixedin inPlace Pile(Place Pile(简简称称MIPMIP法）。国内于法）。国内于19771977年由冶金部建筑研究总院和年由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院研制，交通部水运规划设计院研制，19781978年生产出第一台深年生产出第一台深层搅拌机，并于层搅拌机，并于19801980年在上海宝山钢铁总厂软基加固年在上海宝山钢铁总厂软基加固中获得成功。该工艺利用水泥浆作固化剂，通过特制中获得成功。该工艺利用水泥浆作固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在加固深度内就地将软土和水泥浆的深层搅拌机械，在加固深度内就地将软土和水泥浆充分拌和，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和足

4、充分拌和，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和足够强度的水泥土的一种地基处理方法。够强度的水泥土的一种地基处理方法。 从施工工艺上可分为从施工工艺上可分为湿法湿法和和干法干法两种两种干法干法常称为常称为粉喷搅拌法粉喷搅拌法 该工艺利用压缩空气通过固化材料供给机的该工艺利用压缩空气通过固化材料供给机的特殊装置，携带着粉体固化材料，经过高压软管特殊装置，携带着粉体固化材料，经过高压软管和搅拌轴输送到搅拌叶片的喷嘴喷出，借助搅拌和搅拌轴输送到搅拌叶片的喷嘴喷出，借助搅拌叶片旋转，在叶片的背面产生空隙，安装在叶片叶片旋转，在叶片的背面产生空隙，安装在叶片背面的喷嘴将压缩空气连同粉体固化材料一起喷背面的喷

5、嘴将压缩空气连同粉体固化材料一起喷出，喷出的混合气体在空隙中压力急剧降低，促出，喷出的混合气体在空隙中压力急剧降低，促使固化材料就地粘附在旋转产生空隙的土中，旋使固化材料就地粘附在旋转产生空隙的土中，旋转到半周，另一搅拌叶片把土与粉体固化材料搅转到半周，另一搅拌叶片把土与粉体固化材料搅拌混合在一起，同时，这只叶片背后的喷嘴将混拌混合在一起，同时，这只叶片背后的喷嘴将混合气体喷出，这样周而复始地搅拌、喷射、提升合气体喷出，这样周而复始地搅拌、喷射、提升，与固化材料分离后的空气传递到搅拌轴的周围，与固化材料分离后的空气传递到搅拌轴的周围，上升到地面释放。，上升到地面释放。 粉体喷射搅拌法粉体喷射搅

6、拌法（Dry Jet Mixing MethodDry Jet Mixing Method，简称，简称DJMDJM法）由瑞典人法）由瑞典人Kjeld PausKjeld Paus于于19671967年提出设想，年提出设想，19711971年制成第一根桩，年制成第一根桩，19741974年获得专利。铁道第年获得专利。铁道第四勘察设计院四勘察设计院19831983年开始试验研究，并应用于过年开始试验研究，并应用于过程中。程中。干法和湿法相比较，具有如下特点干法和湿法相比较，具有如下特点： 1 1、干法可以吸收软土地基中的水分，对加固含水量、干法可以吸收软土地基中的水分，对加固含水量高的软土、极软土

7、以及泥炭化土地基效果更为显著高的软土、极软土以及泥炭化土地基效果更为显著。2 2、干法固化剂均匀地分布在土中，不会产生不均匀、干法固化剂均匀地分布在土中，不会产生不均匀散乱现象，有利于提高地基土的加固强度。散乱现象，有利于提高地基土的加固强度。 3 3、与浆喷深层搅拌或高压旋喷相比，输入地基土中、与浆喷深层搅拌或高压旋喷相比，输入地基土中的固化材料要少得多，无浆液排出，地面无拱起现的固化材料要少得多，无浆液排出，地面无拱起现象。同时固化材料如水泥、生石灰、消石灰等，材象。同时固化材料如水泥、生石灰、消石灰等，材料来源广泛，并可使用两种以上的混合材料。因此料来源广泛，并可使用两种以上的混合材料。

8、因此，对地基土加固适应性强，其适应的工程对象较广，对地基土加固适应性强，其适应的工程对象较广。4 4、固化材料从施工现场的供给机的贮仓一直到、固化材料从施工现场的供给机的贮仓一直到喷入地基土中，成为连贯的密闭系统，中途不会喷入地基土中，成为连贯的密闭系统，中途不会发生粉尘外溢、污染环境的现象。发生粉尘外溢、污染环境的现象。5 5、湿法水泥配比较直观，材料的量化较容易，、湿法水泥配比较直观，材料的量化较容易，有利于质量控制。有利于质量控制。 适宜形式适宜形式 作为建筑物或构筑物的地基；作为建筑物或构筑物的地基；进行大面积地基加固，防止码头岸壁滑动，深基坑进行大面积地基加固，防止码头岸壁滑动，深基

9、坑开挖支护；开挖支护；加固道路、桥涵；加固道路、桥涵；作为地下防渗墙，阻止地下水渗透。作为地下防渗墙，阻止地下水渗透。水泥土搅拌法水泥土搅拌法适用于适用于处理正常固结的淤泥与淤处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。 当地基土的天然含水量小于当地基土的天然含水量小于3030、或地下水、或地下水的的pHpH值小于值小于4 4时不宜采用干法。时不宜采用干法。 用于处理泥炭土和地下水具有侵蚀性时，应用于处理泥炭土和地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定。通过试验确定。 水

10、泥土搅拌法的水泥土搅拌法的优点优点：（1 1）该法是将固化剂和原地基软土就地搅拌混）该法是将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，最大限度地利用了原土；合，最大限度地利用了原土；（2 2）搅拌时无振动、无噪音和无污染，对周围）搅拌时无振动、无噪音和无污染，对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；原有建筑物及地下沟管影响很小；可在市区和建可在市区和建筑物密集地带施工；筑物密集地带施工；（3 3）设计灵活，可按不同地基土的性质及工程）设计灵活，可按不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方；设计要求，合理选择固化剂及其配方；（4 4）根据上部结构的需要）根据上部结构的需要可灵活地采用柱状、可灵活

11、地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式；壁状、格栅状和块状等加固形式；（5 5）与钢筋混凝土桩基相比，可节约钢材并降）与钢筋混凝土桩基相比，可节约钢材并降低造价。低造价。（6 6）土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层）土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层不致产生较大附加沉降不致产生较大附加沉降 ；水泥土 的 形成水泥土搅拌桩的应用c)a)d)b)a)柱状布置；b) 壁状布置；c) 格栅状布置；d) 块状布置 支护结构水泥土墙支护结构水泥土墙支护结构水泥土墙支护结构水泥土墙 水泥土搅拌桩的应用地基加固11.2 11.2 加固机理加固机理11.2 Mechanism of Reinforceme

12、nt1 1 水泥的水解水化反应水泥的水解水化反应2 2 土颗粒与水泥水化物的作用土颗粒与水泥水化物的作用 （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3 3 碳酸化作用碳酸化作用( (一一) )水泥的水解水化反应水泥的水解水化反应 ： 减少了软土中的含水量，增加土粒间的粘结减少了软土中的含水量，增加土粒间的粘结，水泥与土拌合后，水泥中的硅酸二钙、硅酸三，水泥与土拌合后，水泥中的硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙以及铁铝四钙等矿物与土中水发生钙、铝酸三钙以及铁铝四钙等矿物与土中水发生水解反应，在水中形成各种硅、铁、铝质的水溶水解反应，在水中形成各种硅、铁、铝质的水

13、溶胶，土中的胶，土中的CaSOCaSO4 4大量吸水，水解后形成针状结晶大量吸水，水解后形成针状结晶体。体。 ( (一一) )水泥的水解水化反应水泥的水解水化反应 硅酸三钙：在水泥中含量最高硅酸三钙：在水泥中含量最高(50(50) )，是决定强度，是决定强度的主要因素。的主要因素。 硅酸二钙：在水泥中含量较高硅酸二钙：在水泥中含量较高(25%)(25%)，它主要产，它主要产生后期强度。生后期强度。 铝酸三钙：占水泥总量的铝酸三钙：占水泥总量的1010左右，水化速度最左右，水化速度最快，促进早凝。快，促进早凝。 第二节 加固机理( (一一) )水泥的水解水化反应水泥的水解水化反应 铁铝酸四钙：占

14、水泥总量的铁铝酸四钙：占水泥总量的1010作用，能促进早作用，能促进早期强度。期强度。 硫酸钙：含量硫酸钙：含量3 3左右，生成左右，生成“水泥杆菌水泥杆菌”状的化合状的化合物，能将大量自由水一结晶水形式固定下来，使土物，能将大量自由水一结晶水形式固定下来，使土中自由水减少。中自由水减少。( (二二) )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1. 1.离子交换和团粒化作用离子交换和团粒化作用 粘土颗粒带负电，吸附阳离子，形成胶体分散体系粘土颗粒带负电，吸附阳离子，形成胶体分散体系。表面带有钾离子或钠离子，可与水泥水化反应的钙。表面带有钾离子或钠离子，可与水泥水化反应的钙离子进行离

15、子交换，产生凝聚，形成较大的团粒，提离子进行离子交换，产生凝聚，形成较大的团粒，提高土体强度。高土体强度。第二节 加固机理( (二二) )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2. 2.硬凝反应硬凝反应 在碱性环境下，溶液中析出大量的钙离子，与二氧在碱性环境下，溶液中析出大量的钙离子，与二氧化硅或三氧化铝产生化学反应，生成不溶于水的铝化硅或三氧化铝产生化学反应，生成不溶于水的铝酸钙等结晶水化物。在水中和空气中逐渐硬化，提酸钙等结晶水化物。在水中和空气中逐渐硬化，提高水泥强度，使水泥具有足够的水稳定性。高水泥强度，使水泥具有足够的水稳定性。( (三三) )碳酸化作用碳酸化作用： 水

16、泥水化物中游离的氢氧化钙吸收水中和空气水泥水化物中游离的氢氧化钙吸收水中和空气中的二氧化钙，发生碳酸化作用，生成不溶于水中的二氧化钙，发生碳酸化作用，生成不溶于水的碳酸钙。使地基土的分散度降低，强度和防渗的碳酸钙。使地基土的分散度降低，强度和防渗性能增强。性能增强。 水泥与地基土拌合后经上述的化学反应形成水泥与地基土拌合后经上述的化学反应形成坚硬桩体，同时桩间土也有少量的改善，从而构坚硬桩体，同时桩间土也有少量的改善，从而构成桩与土复合地基，提高地基承载力，减少了地成桩与土复合地基，提高地基承载力，减少了地基的沉降。基的沉降。 11.3 11.3 室内试验室内试验11.3 Laboratory

17、 Test 软土地基深层搅拌加固法是基于水泥软土地基深层搅拌加固法是基于水泥对软土的作用，而目前这项技术的发展仅对软土的作用，而目前这项技术的发展仅经过二十余年，无论从加固机理到设计计经过二十余年，无论从加固机理到设计计算方法或者施工工艺均有不完善的地方，算方法或者施工工艺均有不完善的地方，有些还处于半理论半经验的状态，因此应有些还处于半理论半经验的状态，因此应该特别重视水泥土的室内外试验。该特别重视水泥土的室内外试验。1. 1. 试验方法试验方法( 1) ( 1) 试验目的。试验目的。进行水泥土的室内配合比试验是为了达到以下目的进行水泥土的室内配合比试验是为了达到以下目的: : 了解用水泥加

18、固每一个工程中不同成因软土的了解用水泥加固每一个工程中不同成因软土的可能性可能性; ; 了解加固各种软土最合适的水泥品种了解加固各种软土最合适的水泥品种; ; 了解加固某种软土所用水泥的掺入量、水灰比了解加固某种软土所用水泥的掺入量、水灰比和最佳的外掺剂和最佳的外掺剂; ; 了解水泥土强度增长的规律了解水泥土强度增长的规律, , 求得龄期与强度的求得龄期与强度的关系。关系。通过这些试验可为水泥土搅拌法的设计计算和施工通过这些试验可为水泥土搅拌法的设计计算和施工工艺提供可靠的参数。工艺提供可靠的参数。( 2) ( 2) 试验设备。试验设备。 目前水泥土的室内物理力学性质试验尚未形成目前水泥土的室

19、内物理力学性质试验尚未形成统一的操作规程统一的操作规程, , 基本上都是利用现有的土工试验基本上都是利用现有的土工试验仪器及砂浆混凝土试验仪器仪器及砂浆混凝土试验仪器, , 按照土工或砂浆混凝按照土工或砂浆混凝土的试验规程进行试验。土的试验规程进行试验。( 3) ( 3) 土样制备。土样制备。制备水泥土的土样一般分为以下两种制备水泥土的土样一般分为以下两种: : 风干土样风干土样: : 将现场挖掘的原状软土经过风干、将现场挖掘的原状软土经过风干、碾碎、过筛而制成碾碎、过筛而制成; ; 原状土样原状土样: : 将现场挖掘的天然软土立即封装在将现场挖掘的天然软土立即封装在双层厚塑料袋内双层厚塑料袋

20、内, , 基本保持天然含水量。基本保持天然含水量。( 4) ( 4) 固化剂。固化剂。 制备水泥土的水泥可用不同品种制备水泥土的水泥可用不同品种( ( 普通硅酸盐普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及其他特种水泥水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及其他特种水泥) ) 、各种标号的水泥各种标号的水泥, , 水泥掺入比可根据要求选用水泥掺入比可根据要求选用7% 7% 20% 20% 等。水泥掺入比等。水泥掺入比a a w w 是指水泥重量与被加固是指水泥重量与被加固的软土重量之比的软土重量之比, , 即即水泥掺入量水泥掺入量 为为( 5) ( 5) 外掺剂。外掺剂。为改善水泥土的性能和提高其强度为改善水泥

21、土的性能和提高其强度, , 可选用木质素可选用木质素磺酸钙、天然石膏、三乙醇胺等外掺剂。磺酸钙、天然石膏、三乙醇胺等外掺剂。结合工业废料处理结合工业废料处理, , 还可掺入不同比例的粉煤灰。还可掺入不同比例的粉煤灰。( 6) ( 6) 试件的制作和养护。试件的制作和养护。 按照拟订的试验计划按照拟订的试验计划, , 根据配方分别称量土、根据配方分别称量土、水泥、外掺剂和水水泥、外掺剂和水, , 放在容器内搅拌均匀。然后在放在容器内搅拌均匀。然后在选定的试模内装入一半试料选定的试模内装入一半试料, , 放在振动台上振动放在振动台上振动1 1 分钟。再装入其余的试料后振动分钟。再装入其余的试料后振

22、动1 1 分钟。分钟。 最后将试件表面刮平最后将试件表面刮平, , 盖上塑料布防止蒸发过盖上塑料布防止蒸发过快。快。 试件成型后试件成型后, , 根据水泥土强度决定拆模时间根据水泥土强度决定拆模时间, , 一一般为般为1 12 2 天。拆模后的试件放入标准养护室进行天。拆模后的试件放入标准养护室进行养护养护, , 达到规定龄期即可进行各种试验。达到规定龄期即可进行各种试验。2. 2. 试验结果试验结果1) 1) 水泥土的物理性质水泥土的物理性质( 1) ( 1) 重度重度: : 由于拌入软土中的水泥浆的重度与软土由于拌入软土中的水泥浆的重度与软土的重度相近的重度相近, , 所以水泥土的重度与天

23、然软土的重度所以水泥土的重度与天然软土的重度相近。因此采用深层搅拌法加固厚层软土地基时相近。因此采用深层搅拌法加固厚层软土地基时, , 其加固部分对下部未加固部分不致产生过大的附其加固部分对下部未加固部分不致产生过大的附加荷重加荷重, , 也不会发生较大的附加沉降。也不会发生较大的附加沉降。( 2) ( 2) 比重比重: : 由于水泥的比重由于水泥的比重( 3. 1) ( 3. 1) 比一般软土的比重比一般软土的比重( 2. 65( 2. 652. 75) 2. 75) 大大, , 故水泥土的比重也比天然土稍大故水泥土的比重也比天然土稍大。当水泥掺入比为。当水泥掺入比为15% 15% 20%

24、20% 时时, , 水泥土的比重比水泥土的比重比软土约增加软土约增加4% 4% 。(3)(3)含水量含水量 水泥土的含水量低于原状土样含水量水泥土的含水量低于原状土样含水量0.5%0.5%7.0% 7.0% ，并且随水泥掺入比的增加而减小。，并且随水泥掺入比的增加而减小。(4)(4)渗透系数渗透系数 水泥掺入比越大，龄期越长，渗透系数越小。水泥掺入比越大，龄期越长，渗透系数越小。2) 2) 水泥土的力学性质水泥土的力学性质(1)(1)无侧限抗压强度的影响因素无侧限抗压强度的影响因素(2)(2)抗拉强度抗拉强度(3)(3)抗剪强度抗剪强度(4)(4)变形模量、压缩系数和压缩模量变形模量、压缩系数

25、和压缩模量1) 1)无侧限抗压强度及其影响因素无侧限抗压强度及其影响因素 水泥土的无侧限抗压强度一般为水泥土的无侧限抗压强度一般为3003004000kPa4000kPa，即，即比天然软土大几十倍至数百倍。其变形特征随强度比天然软土大几十倍至数百倍。其变形特征随强度不同而介于脆性体与弹塑体之间。不同而介于脆性体与弹塑体之间。1) 1)无侧限抗压强度及其影响因素无侧限抗压强度及其影响因素 水泥掺入比对强度的影响水泥掺入比对强度的影响 龄期对强度的影响龄期对强度的影响 水泥标号对强度的影响水泥标号对强度的影响 土样含水量对强度的影响土样含水量对强度的影响 土样中有机质含量对强度影响土样中有机质含量

26、对强度影响 外掺剂对强度的影响外掺剂对强度的影响 养护方法养护方法水泥掺入比对强度的影响水泥掺入比对强度的影响水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大。水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大。当当5%5%时，水泥与土的反应过弱，水泥土固化程度低时，水泥与土的反应过弱，水泥土固化程度低，强度离散性也较大，故在实际施工中，强度离散性也较大，故在实际施工中，选用的水泥选用的水泥掺入比必须大于掺入比必须大于5%5%。龄期对强度的影响龄期对强度的影响 水泥土的水泥土的强度随着龄期的增长而提高强度随着龄期的增长而提高，一般，一般在龄期超过在龄期超过28d28d后仍有明显增长。当水泥掺入比为后仍有明显增长。当

27、水泥掺入比为7% 7% 时时, 120 , 120 天的强度为天的强度为28 28 天的天的2. 03 2. 03 倍倍; ; 当当aw= 12% aw= 12% 时时,180 ,180 天的强度为天的强度为28 28 天强度的天强度的1. 83 1. 83 倍。当龄期超倍。当龄期超过过3 3 个月后个月后, , 水泥土的强度增长才减缓。根据电子水泥土的强度增长才减缓。根据电子显微镜观察显微镜观察, , 水泥和土的硬凝反应约需水泥和土的硬凝反应约需3 3 个月才能个月才能充分完成。因此选用充分完成。因此选用3 3 个月龄期强度作为水泥土的个月龄期强度作为水泥土的标准强度较为适宜。标准强度较为适

28、宜。水泥标号对强度的影响水泥标号对强度的影响水泥土的水泥土的强度随水泥标号的提高而增加。强度随水泥标号的提高而增加。水泥标水泥标号提高号提高100100号，水泥土的强度号，水泥土的强度f fcucu约增大约增大(50(5090)%90)%。如要求达到相同强度，水泥标号提高如要求达到相同强度，水泥标号提高100100号，可降号，可降低水泥掺入比低水泥掺入比(2 (23)%3)%。 土样含水量对强度的影响土样含水量对强度的影响 水泥土的无侧限抗压强度随着土样含水量的降水泥土的无侧限抗压强度随着土样含水量的降低而增大。一般情况下，土样含水量每降低低而增大。一般情况下，土样含水量每降低1010，则强度

29、可增加则强度可增加(10(1050)%50)%。（粉喷桩含水量过低强度。（粉喷桩含水量过低强度下降）下降） 土样中有机质含量对强度影响土样中有机质含量对强度影响有机质含量少的水泥土强度比有机质含量高的有机质含量少的水泥土强度比有机质含量高的水泥土强度大得多。有机质使土体具有较大的水溶水泥土强度大得多。有机质使土体具有较大的水溶性和塑性，较大的膨胀性和低渗透性，并使土具有性和塑性，较大的膨胀性和低渗透性，并使土具有酸性，这些因素都阻碍水泥水化反应的进行。因此酸性，这些因素都阻碍水泥水化反应的进行。因此，有机质含量高的软土，单纯用水泥加固的效果较，有机质含量高的软土，单纯用水泥加固的效果较差。差。

30、 外掺剂对强度的影响外掺剂对强度的影响 不同的外掺剂对水泥土强度有着不同的影响。不同的外掺剂对水泥土强度有着不同的影响。木质素磺酸钙对水泥土强度的增长影响不大，主要木质素磺酸钙对水泥土强度的增长影响不大，主要起减水作用。石膏、三乙醇胺对水泥土强度有增强起减水作用。石膏、三乙醇胺对水泥土强度有增强作用，而其增强效果对不同土样和不同水泥掺入比作用，而其增强效果对不同土样和不同水泥掺入比又有所不同，所以选择又有所不同，所以选择合适的外掺剂可提高水泥土合适的外掺剂可提高水泥土强度和节约水泥用量。强度和节约水泥用量。外掺剂对强度的影响外掺剂对强度的影响一般早强剂可选用三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠或一般早强剂

31、可选用三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠或水玻璃等材料，其掺入量宜分别取水泥重量的水玻璃等材料，其掺入量宜分别取水泥重量的0.05%0.05%、2%2%、0.5%0.5%和和2%2%；减水剂可选用木质素磺酸钙，其；减水剂可选用木质素磺酸钙，其掺入量宜取水泥重量的掺入量宜取水泥重量的0.2%0.2%；石膏兼有缓凝和早强；石膏兼有缓凝和早强的双重作用，其掺入量宜取水泥重量的的双重作用，其掺入量宜取水泥重量的2%2%。粉煤灰对强度的影响粉煤灰对强度的影响掺加粉煤灰的水泥土，其强度一般都比不掺粉煤掺加粉煤灰的水泥土，其强度一般都比不掺粉煤灰的有所增长。不同水泥掺入比的水泥土，当掺入灰的有所增长。不同水泥掺入比的

32、水泥土，当掺入与水泥等量的粉煤灰后，强度均比不掺粉煤灰的提与水泥等量的粉煤灰后，强度均比不掺粉煤灰的提高高10%10%。养护方法养护方法养护方法对水泥土的强度影响主要表现在养护环养护方法对水泥土的强度影响主要表现在养护环境的湿度和温度。境的湿度和温度。国内外试验资料都说明，养护方法对短龄期水泥国内外试验资料都说明，养护方法对短龄期水泥土强度的影响很大，随着时间的增长，不同养护方土强度的影响很大，随着时间的增长，不同养护方法下的水泥土无侧限抗压强度趋于一致，说明养护法下的水泥土无侧限抗压强度趋于一致，说明养护方法对水泥土后期强度的影响较小。方法对水泥土后期强度的影响较小。 2) 2) 抗拉强度水

33、泥土的抗拉强度随无侧限抗压强度抗拉强度水泥土的抗拉强度随无侧限抗压强度的增长而提高。的增长而提高。 3) 3) 抗剪强度水泥土的抗剪强度随抗压强度的增加抗剪强度水泥土的抗剪强度随抗压强度的增加而提高。而提高。 4) 4) 变形模量当垂直应力达变形模量当垂直应力达5050无侧限抗压强度时无侧限抗压强度时，水泥土的应力与应变的比值，称之为水泥土的变，水泥土的应力与应变的比值，称之为水泥土的变形模量形模量E E5050。 E E5050 =126 f =126 fcucu 5) 5) 压缩系数和压缩模量水泥土的压缩系数约为压缩系数和压缩模量水泥土的压缩系数约为(2.0(2.03.5)3.5)1010

34、-5-5(kPa)(kPa)-1-1，其相应的压缩模量，其相应的压缩模量E ES S(60(60100)MPa100)MPa。（1 1）固化剂）固化剂 宜选用强度等级为宜选用强度等级为32. 5 32. 5 级及以上的普通硅酸盐水级及以上的普通硅酸盐水泥。水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质量泥。水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质量的的7% 7% 12% 12% 外外, , 其余宜为其余宜为12% 12% 20% 20% 。湿法的水。湿法的水泥浆水灰比可选用泥浆水灰比可选用0. 450. 450. 550. 55。外掺剂可根据工程。外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及需

35、要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料节省水泥等作用的材料, , 但应避免污染环境。但应避免污染环境。11.4 11.4 设计计算设计计算11.4 Design Procedure （2 2） 桩长桩长水泥土搅拌桩的设计水泥土搅拌桩的设计, , 主要是确定搅拌桩的置换率主要是确定搅拌桩的置换率和长度。竖向承载搅拌桩的长度应根据上部结构和长度。竖向承载搅拌桩的长度应根据上部结构对承载力和变形的要求确定对承载力和变形的要求确定, , 并宜穿透软弱土层到并宜穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层。为提高抗滑稳定性而达承载力相对较高的土层。为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩设置的搅拌桩

36、, , 其桩长应超过危险滑弧以下其桩长应超过危险滑弧以下2 m2 m。湿法的加固深度不宜大于湿法的加固深度不宜大于20 m, 20 m, 干法的加固深度不干法的加固深度不宜大于宜大于15 m15 m。（3 3） 桩径桩径 常用桩径常用桩径500500700mm700mm。（4 4）承载力）承载力 初步设计时按下式估算：初步设计时按下式估算：式中式中 R Ra a单桩竖向承载力特征值（单桩竖向承载力特征值（kNkN）；）； A Ap p桩的截面积（桩的截面积（m m2 2）；）； 桩间土承载力折减系数。桩间土承载力折减系数。skpaspkfmARmf)1( 当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周

37、当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取土的承载力特征值的平均值时，可取0.10.10.40.4，差，差值大时取低值；值大时取低值； 当桩端土未经修正的承载力特征当桩端土未经修正的承载力特征值小于或等于桩周土的承载力特征值的平均值时，值小于或等于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取可取0.50.50.90.9，差值大时或设置褥垫层时均取高值。，差值大时或设置褥垫层时均取高值。 单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定。也可由下两式估算，取小值。定。也可由下两式估算，取小值。 式中式中 与搅拌桩桩身水泥配比相同的室内加与搅拌

38、桩桩身水泥配比相同的室内加固土试块（边长固土试块（边长70.7mm70.7mm的立方体）在标准养护条件的立方体）在标准养护条件下下90d90d龄期的立方体抗压强度平均值（龄期的立方体抗压强度平均值（kPakPa）；）； 桩身强度折减系数，干法可取桩身强度折减系数，干法可取 0.200.200.300.30，湿法可取湿法可取0.250.250.330.33； u up p 桩的周长（桩的周长（m m）；）；ppniisipaAqlquR1pcuaAfRcuf n n 桩长范围内所划分的土层数；桩长范围内所划分的土层数； q qsi si桩周第桩周第i i层土的侧阻力特征值。对淤泥可取层土的侧阻力

39、特征值。对淤泥可取4 47kPa7kPa；对淤泥质土可取；对淤泥质土可取6 612kPa12kPa；对软塑状态的粘性；对软塑状态的粘性土可取土可取101015kPa15kPa；对可塑状态的粘性土可取；对可塑状态的粘性土可取121218kPa18kPa； l li i 桩长范围内第桩长范围内第i i层土的厚度（层土的厚度（m m）；）； q qp p 桩端地基土未经修正的承载力特征值（桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPakPa），），可按现行国家标准可按现行国家标准建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB GB 5000750007的有关规定确定的有关规定确定； 桩端天然地基土的承载力折减系数，可取桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.40.40.60.6，承载力高时取低值。，