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岩土研究院

深层搅拌技术在基坑支护结构上的应用

342 2021-09-17 13:49:24


水泥土深层搅拌法是通过特制机械——各种深层搅拌机,沿深度将固化剂(水泥浆或水泥粉,外加一定的掺合剂)与地基土强制就地搅拌形成水泥土桩或水泥土块体加固地基的方法。


目前深层搅拌法在我国可分为喷浆深层搅拌和喷粉深层搅拌法两种。水泥深层搅拌法这项技术最初主要应用于加固饱和软黏土地基,20世纪80年代中期,人们将该法从加固软土地基引入到基坑支护工程中,并取得较好的社会和经济效益。

1、水泥土的加固机理

水泥土加固的基本原理是水泥土与土经过搅和后发生一系列的化学反应而逐步硬化。用水泥土加固时,由于水化和水解反应,生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁铝酸钙等化合物;钙离子与土中的钠、钾离子进行当量吸附交换,使较小的黏土颗粒变成较大的土粒团;水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸附水及空气中的二氧化碳,发生酸化反应,生成不溶于水的碳酸钙。由于以上各项作用,使水泥的强度增加。


水泥土的性能与土体本身情况、水泥掺人量、外加剂等有关。工程中一般采用425 号普通硅酸盐水泥和矿渣水泥,掺人量为7%~15%。水泥土的无侧限抗压强度q,随着水泥掺入量的增加而提高,随着水泥标号的提高而增大,随着龄期的增长而增长,随着原天然土体含水量的降低而提高。


2、深层搅拌技术在基坑支护结构上的应用

深层搅拌技术在基坑支护结构上的应用主要有两个方面∶

(1)形成水泥土防渗帷幕

水泥土的渗透系数比天然土的渗透系数小,可达10-cm/s以上,渗透性很小,具有很好的防渗能力,近几年被广泛应用于基坑开挖工程的防渗帷幕。

(2)形成水泥土支护结构物

在软黏土地基中开挖深度为4~7m左右的基坑,应用深层搅拌法形成的水泥土排桩挡土墙可以较充分利用水泥土的强度,而且由于水泥土的防渗性能,同时可兼作防渗帷幕,近几年来已用于4~7m深基坑的支护结构。


3、深层搅拌桩支护结构的形式

随着工程实际经验的积累,搅拌桩支护结构的形式在不断发展和优化,有单一型、复合型等多种形式,目前在工程上应用的有以下几种形式∶

(1)水泥土搅拌桩重力式挡土墙

目前,水泥土搅拌桩重力式挡土墙常做成壁状、格栅状形式(图3-25)。这种形式的搅拌桩挡土墙一般只用于开挖深度不大于7m的基坑。当场地狭窄或开挖深度很大时,采用重力式水泥土挡墙有一定的困难。


(2)加筋水泥土搅拌支护体

重力式挡土墙在水土压力作用下,一侧受拉,一侧受压。由于水泥土的抗拉强度很低,容易开裂;若在受拉侧插入毛竹或 H型钢,可以大大提高水泥土挡土墙的抗拉能力。


4、水泥土墙的适用范围

水泥土重力式挡土墙适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、具有薄夹砂层的土、素填土等地基承载力不大于140kPa的土层,作为基坑止水帷幕及较浅基坑(不大于6m)的支护结构。