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[地基处理] 深层搅拌桩加固软基特点分析

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[地基处理] 深层搅拌桩加固软基特点分析

发布日期:2018-10-11 作者: 点击:

深层搅拌桩法是用于加固饱和软粘土地基的一种常见方法。它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之问所产生的一系列物理和化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优良地基。其加固深度可达到30m以上。






深层搅拌法加固软土独特优点


一、深层搅拌法由于将固结剂和原地基软土就地搅拌混合,因而大限度地利用了原土;


二、不存在水对周围地基的影响,且不会使地基侧向挤出,对周围原有建筑物的影响很小;


三、按照不同地基土的性质及设计要求,合理选择固结剂及其配方,设计灵活;


四、旋工时无振动噪音,对环境无污染,可在市区内和密集建筑群中进行施工;


五、土体加固后重度基本不交,软弱下卧层不致产生附加沉降;


六、与以往钢筋混凝土桩基相比,节省了大量的钢材,降低了造价;


七、不需高压设备,施工安全可靠;


八、根据上部结构的需要,可灵活地采用柱状、壁状、格橱状和块状等加固型式。




深层搅拌法适用于下列情况:


一、作为构筑物的地基、厂房内具有地面荷载的地坪、高填方路堤下的基层等;


二、进行大面积地基加固,以防止码头岸壁的滑动、深基坑开挖时边坡坍塌、坑底隆起和减少软土中地下构筑物的沉降等,


三、作为海中堤体的地基,作为地下防渗墙以阻止地下水渗透,对桩背后的软土加固以增加侧向承载能力。




深层搅拌桩材料性质


水泥品种:常用325、425、525普通硅酸盐水泥或矿渣水泥;


水灰比(水的用量与水泥用量的比值):0.45-0.5;


搅拌:人工搅拌器搅拌(平均转速60转/分、旋转转速40转/分的搅拌器搅拌10分钟);


  4、水泥掺入比:,不小于12%。





水泥土的物理性质及主要影响因素


1)水泥土含水率


比土样含水率减少3-7%,且随着水泥掺入比的增加而减小。


2)水泥土重度


与天然土重度相差不到大,随着水泥掺入比的增加,水泥土重度稍有增加。对粘性土,加固后重度增加(0.5-1.0)kN/m333。


3)水泥土渗透系数


随水泥掺入比的增加而减小,一般在10-5~10-8数量级之间。


4)有机质影响


有机质对水泥土强度影响较大。当有机质含量超过0.7-0.9及PH值小于4.5-6.0时,水泥土强度将急剧降低。


5)掺入水泥时间的影响


一般7天强度是90天强度的0.3-0.5倍,30天强度是90天强度的0.6-0.75倍。




 深层搅拌桩的施工工艺注意要点


I、根据实际施工经验,深层搅拌桩在施工到顶端50cm范围内时,因侧向土压力较小,土层被搅拌切削后,由于无上覆压力,土质疏松,搅拌时不能使水泥浆与土充分混和,搅拌质量较差。因此设计时必须考虑将该50cm扣除,即,施工时仍施工到地面,待开挖基坑时,正好将上部50cm的桩身质量较差的搅拌桩挖去。


2、深层搅拌桩质量好坏,其施工关键在于水泥浆与土是否搅拌混合均匀。从理论上来说,搅拌次效越多,时问越长,拌和越均匀,水泥土的整体强度也越高(在水泥掺入比相同的条件下)。但是由于受施工工期及施工效率的限科,不可能长时间搅拌,必须寻求佳的搅拌次数。一般以一次喷浆二次搅拌或二次喷浆三次搅拌为宜。而且后一次提升搅拌宜采用慢速提升,以防提升速度太快造成土中大量空隙,从而降低水泥土强度。


3、在施工中有时会产生冒浆现象。在首次喷浆提升至地面后,再重复下沉搅拌过程中,水泥浆沿土中裂缝冒出地面。估计这是由于在预搅下沉过程巾,原地基土被切割搅拌后产生较大的空隙裂缝。喷浆提升过程中,还未将水泥浆和土完全搅拌混合。在重复下沉搅拌时,在搅拌机的自重作用下,水泥浆沿土中的空隙裂缝冒出。为了避免冒浆,可放慢下沉速度。




复合地基承载力:


,其中单桩承载力发挥系数λ=1,桩间土发挥系数


,其他土层位0.4-0.8(有垫层时该值越大)。




桩身轴力分析


搅拌桩的大轴力位于桩顶以下2-3倍桩直径范围内(4-5m),对于超过10m的桩,其下部受力很小,主要起到减小地基沉降作用。传递到10m深度就停止。这与水泥土强度的发挥有关,因为地面下10m左右水泥土所处环境与地面表层不同,基本上不与空气接触,再加上其他如围压作用,致使水泥土强度未能发挥出来。


复合地基中桩先于桩问土达到比侈界限荷载和极限荷载,也即复合地基中桩先于桩问土达到破坏,这是由于桩体达到破坏所需的沉降要远远小于桩问土。




 桩土应力比分析


当复合地基承受荷载时,刚开始承受荷载时,桩间土几乎不承受荷载,其承担荷载分担比只有10-15%左右,应力集中在桩顶上,桩土应力比达到10-15。随着荷载的增加,桩间土逐渐压密而发挥作用,荷载由桩顶向桩间土转移。桩土应力比逐渐减小到3.4-5倍左右。




 深层搅拌桩破坏机理分析


深层搅拌桩是一种介于刚性桩与柔性桩之问的半刚性桩。它的受力特性同桩体强度大小有关。水泥掺入比的大小将直接影响到桩体的刚度。当水泥掺入比较小时,桩体的刚度较低,其特性类似于柔性桩,水泥土发生鼓胀破坏特性。


当水泥掺入比较大时,桩体的刚度较高,其特性类似于刚性桩。类似于水泥土整体剪切破坏的特性。


当水泥掺入比很高时,桩体的刚度很高,相当于刚性桩体}在荷裁作用下,水泥土压缩变形和膨胀量均很小,桩体发生刺入破坏。




 孔压分析


在每级荷载施加的瞬时,孔隙水压力并非立刻增加,孔隙水压力的大值常出现在加荷后的0.5一lh内。即为孔隙水压力的增长滞后于荷载的施加。


 


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