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水泥土搅拌桩挡墙支护技术详解!

371 2021-08-17 16:02:13

1、水泥土搅拌法的原理

水泥土搅拌法本是用于加固饱和软黏土地基的一种较常用的地基加固方法。它是利用水泥作为固化剂,通过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,在地基深处就地将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土,从而达到地基加固的目的。这些加固土柱体与柱体间的土构成了一种复合地基;也可把深层搅拌而成的水泥土柱体,逐根紧密排列成连续壁状墙体,而作为一种挡土结构和防水帷幕。

 

水泥土搅拌法是深层搅拌法的一种类型。目前,固化剂采用的有水泥浆液和干水泥粉,因此,它有湿法和干法之分,前者又有多头搅拌和单头搅拌之别。在国内,搅拌的最大的深度可达30m,搅拌加固的柱体直径为500~850mm。

 

水泥土搅拌法适应于软土地基的处理,如沿海一带的海滨平原、河口三角洲、湖盆地沉积的河海相软土。对于在这类沉积厚度大、含水量高、孔隙比大于1.0、抗剪强度低、压缩性高和渗透性差的软土地区建造建筑物时,通常都需要进行地基处理和基坑开挖。水泥土搅拌法具有施工工期短、效率高的特点;在施工过程中,无振动、无噪声、无地面隆起、不排污、不挤土、不污染环境以及施工机具简单、加固费用低廉等优点,尤其是在深基坑支挡结构体系中,水泥土搅拌法也常用作防水帷幕。因此,它是一种有效的地基处理和基坑支护方法。

 

2、水泥搅拌桩挡墙支护技术的特点

水泥土搅拌法桩挡墙支护技术,具有如下的独特优点

(1)最大限度地利用了原土。

(2)搅拌时无振动、无噪声和无污染,可在密集建筑群中进行施工,对周围原有的建筑物及地下沟管影响很小。

(3)根据上部结构的需要,可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等平面布置,布置挡土的各种形式。

(4)与钢筋混凝土桩锚挡土支护相比,可节约钢材并大幅度降低造价。

水泥土搅拌法最适用于加固各种成因的饱和软黏土。水泥固化剂一般适用于正常固结的淤泥与淤泥质土(避免产生负摩擦力)、黏性土、粉土、素填土(包括冲填土)、饱和黄土、粉砂以及中粗砂、砂砾(当加固粗粒土时,应注意有无明显的流动地下水,以防固化剂尚未硬结而被地下水冲洗掉;也要考虑到钻头阻力的增大而引起搅拌机钻进的困难)等基坑的加固。

 

根据室内试验,一般认为用水泥作为固化剂,对含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等黏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黏性土以及有机质含量高、pH值较低的黏性土加固效果较差。

 

在黏粒含量不足的情况下,可以添加粉煤灰。而当黏土的塑性指数Ip,大于25时,容易在搅拌头叶片上形成泥团,无法完成水泥土的拌和。当pH值小于4时,掺入百分之几的石灰,通常pH值就会大于12。当地基土的天然含水量小于30%时,在采用干法施工时,为保证水泥充分水化,宜在搅拌喷水泥干粉的同时,掺入一定量的水。

在某些地区的地下水中含有在大量硫酸盐(海水渗入地区),因硫酸盐与水泥发生反应时对水泥土具有结晶性侵蚀,会出现开裂、崩解而丧失强度。为此,应选用抗硫酸盐水泥,使水泥土中产生的结晶膨胀物质控制在一定的数量范围内,以提高水泥土的抗侵蚀性能。

在我国北纬40°以南的冬季负温条件下,冰冻对水泥土的结构损害甚微。在负温时,由于水泥与黏土矿物的各种反应减弱,水泥土的强度增长缓慢(甚至停止);但正温后,随着水泥水化等反应的继续深入,水泥土的强度可接近标准强度。

 岩土工程

3、工程应用情况

由于水泥土搅拌法具有许多独特的优点而被广泛应用。这种方法可用于建筑物的地基加固、边坡加固与稳定、隔水帷幕、防止砂土液化、桥台后背填土加固、地下构筑物地基加固、基坑坑底土加固、支挡墙体工程和提高桩基础横向反力系数等。在国内近十多年来,尤其是在珠江三角洲、长江三角洲等沿海软土地基中,同样被广泛应用。这些工程中,有沪宁、沪杭、深广等高速公路工程,深基坑支挡结构工程,港口码头水池的市政工程,以及建(构)筑物的软土地基加固等工程。

 

在基坑支挡结构中,由于围护结构场地狭小或环境的限制,所以采用水泥土搅拌法施工过程中的“套打”技术,即在水泥土墙体中套打钢筋混凝土钻孔围护灌注桩(直径650mm),或套打直径300~p400mm的树根桩作为基坑竖向斜支撑基础。另外,为获得较高的抗拔和抗压承载能力,一种新型锚杆粉喷桩复合地基也得到应用。

 

随着搅拌机械创新开发和施工效率的进一步提高,以及施工监控自动化装置的采用,水泥土搅拌法的工艺将更趋于完善,适应性将更为广泛。可以预见,水泥土搅拌法也将愈来愈多地体现出它的显著优点,更为被广大工程技术人员所采用。

 

水泥土搅拌桩在软土地基加固中取得了满意的效果。为了进一步开发这项技术和扩大其使用范围,在20世纪80年代中期,水泥土搅拌法从加固软基的领域延伸到并作为基坑开挖的支挡结构体系。由于水泥土搅拌桩兼有隔水和挡土两个功能,且造价经济,因此在作为基坑支挡结构体系中,它得到了广泛的应用。例如,平面布置呈格栅形的重力式支挡墙、深基坑中的SMW(Soil Mixing Wall)工法、复合式土钉墙以及钻孔灌注桩与水泥土搅拌桩组合式的支挡结构等。