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岩土研究院

搅拌法的特点及适用性

10 2022-03-11 09:37:48

一、搅拌法的优点

搅拌法加固软土技术,其独特的优点如下∶

(1)由于是将固化剂和原地基软土就地搅拌混合,因而最大限度地利用了原土,无须开采原材料,大量节约资源。

(2)针对拟加固土质和加固目的。可以自由选择加固材料,包括水泥粉,水泥浆、石灰粉、石膏、矿渣、粉煤灰、砂或碎石粉末等,设计比较灵活。如果事先加以混合,可以同时喷射两种以上的混合加固材料。

(3)可以自由选择加固材料的喷入量,能适用于多种土质。

(4)除机械挤土的夯实水泥土桩外,其施工工艺无振动、无噪音、无污染,减少了对环境和原有建筑物及地下管沟的影响,可在市内密集建筑群中施工。

(5)土体加固后重度基本不变,对软弱下卧层不致产生附加沉降。

(6)与钢筋混凝土桩基相比,节省了大量的钢材,并降低了造价。

(7)根据上部结构的需要,可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固型式。

(8)施工速度快,国产的深层搅拌桩机每台班(8h)可成桩 100~150m,人工成孔夯实水泥土桩速度更快。日本的深层搅拌船每小时可加固土 90m3²以上。

(9)国产粉喷机有一定的粉尘污染,采用水泥浆时亦有一些浆液污染。日本等国采用了封闭式输送供给系统,雨天也能施工。基本消除了环境污染。

二、搅拌法的适用性

搅拌法最适用于加固各种成因的软粘土。

国外便用搅拌法加固的土质有新吹填的超软土、泥炭土和淤泥质土等饱和软土。加适场所从陆地软土到海底软土,加固深度60m。国内目前采用搅拌法(以水泥作为固化剂)加固的土质有正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土(包括冲填土)、粘性土和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30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用粉体喷射搅拌法(干法)。当pH值小于4时,掺人百分之几的石灰,通常 pH值就会大于12。

根据室内试验,一般认为用水泥作固化料,对含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好;而对含有伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的粘性土以及有机质含量高、pH值较低的粘性土加固效果较差。以石灰作为固化剂,一般适用于粘粒含量大于20%、粉粒和粘粒含量之和大于35%(在粘粒含量不足的情况下,可添加粉煤灰)、粘土的塑性指数I大于10小于25、液性指数I大于0.7、土的 pH值为4~8、有机质含量小于11%、土的天然含水量大于30%小于70%的偏酸性的土质。

水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数 I,大于 25的粘土(这种土容易在搅拌头叶片处形成泥团,无法完成水泥土搅拌),地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区,必须通过现场试验确定其适用性。

有机质含量较高会阻碍水泥水化反应,影响水泥土的强度增长。对有机质含量较高的明、暗滨填土及冲填土,在考虑采用搅拌法进行加固时,应予特别慎重对待。许多设计单位往往采用在滨域内加大桩长的设计方案.但仍得不到理想的效果。应从提高置换率和增加水泥掺入量角度来保证滨域内的水泥土达到一定的桩身强度,。工程实践表明.采用在滨域内提高置换率(长、短桩结合),往往能得到理想的加固效果。

从加固效果看,浅部存在硬壳层时。其复合地基效果一般较好.处理后建筑物变形较小、一般可控制在100mm 以内;而对于有些地区。由于浅部均存在较厚的吹填土。经搅拌法加固后。其复合地基效果相对较差,处理后建筑物变形一般较大。因此,设计中应尽量利用浅部的硬壳层,或采取一定措施后使浅部形成一硬壳层,以提高搅拌桩复合地基的效果。

国内几种不同成因的软土采用水泥加固的效果如表9.1.1所示。

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在某些软土地区,地下水中有大量的硫酸盐(如沿海海水渗人地区),硫酸盐与水泥发生反应,对混凝土具有结晶性侵蚀。

使用普通水泥拌制的水泥土受硫酸盐溶液侵蚀会出现结晶性的开裂、崩坏而丧失强度。如选用抗硫酸盐的水泥,使水泥土中产生的结晶膨胀物质控制在一定数量范围内,则可大大提高水泥土的抗蚀性能。

当用于处理泥炭土地基时,宜通过试验确定其适用性。如某建筑场地原系草海,后围海造田形成耕地,地表下数十米均为沼泽相沉积和湖泊相沉积的软土;其上部沼泽相沉积的黑色泥炭土夹大量水草腐殖物,结构松散,含水量高达500%,孔隙比高达8.47,压缩模量仅900kPa,承载力为 40kPa。单独掺入水泥的加固效果较差,1个月龄期的强度仅为 290kPa,不能满足加固要求;而使用42.5级水泥,掺入比大于20%,并加入适量的外掺剂后,水泥加固泥炭土的强度可超过 600kPa,满足搅拌法对桩身强度的要求。

搅拌法可用于增加软土地基的承载能力。减少沉降量。提高边坡的稳定性,多数适用干以下情况∶

(1)作为建筑物和构筑物的地基、厂房内具有地面荷载的地坪、高填方路堤下基层等。

(2)进行大面积地基加固,以防止码头岸壁的滑动,以及防止深基坑开挖时坍塌 、坑底隆起和减少软土中地下构筑物的沉降。

(3)对深基坑开挖中的桩侧背后的软土加固,以增加侧向承载能力∶作为地下防渗墙,以阻止地下渗透水流。