水泥土搅拌桩加固机理及施工方法论文
水泥搅拌桩在淤泥中加固机理及施工质量控制

水泥土强度增长提高地基强度。这种方法适用 于处理 软弱土层 , 水泥土 的团粒结构 , 并封 闭了各土 颗粒之 间的孔 隙 , 在较 为松散 处理后对提 高软土地基承载力效果显著 , 且处理后 能很快投入使 的土体 内部形成 了网络 状胶结 结构 , 具有牢 固的连 接, 而宏 观上
用。根据近十年来珠 海西 区水利 工程建设 中采用 粉喷深 层搅拌 则表现为水泥土 的强 度大大 提高。3 硬 凝反应 : 泥水化 以后 , ) 水 溶液 中析 出的大量 C 2 与 Na K a , , 进行离 子交换 , c 当 d 数量 桩对水 闸闸基软弱土层 的加 固工程成果 证 明, 其加 固效果 良好 , 经 济效益十分明显。 超过离子交换 的需要量 后 , 则在碱 性环 境 中 C 2 a 可与 土 中游 离
线形 、 拱形和杆件的力学功能 , 根据要求选用一种或组合 的形 式。 参考文献 : 8加强运行期间的管理 。严格按照设计支 护方案要求进行管 理 , [ ] 陈 宏 . ) 1 浅谈 深基坑 支护模式 [] 山西 建筑,0 9 3 (6 : J. 20 ,5 3 )
尤其是基坑降水 、 基坑周 边堆载 、 基坑 开挖与 支护 的顺 序尤为 重
用 , 索适 应软 弱淤 泥地 层 的更 合 理 有 效 的加 固手 段 。 探
关键词 : 淤泥, 深层搅拌桩 , 加固机理 , 地基 中 图分 类 号 : J7 n 42
文献标识码 : A
土颗粒集合成大 的团粒 ; 此外 , 水泥水化后呈分散状 的 粉喷深层搅拌桩是利用水泥作 为固化剂 的主剂 , 通过特 制的 化膜变薄 , 深层搅拌机械在地基 深部就地 将软弱 土和 固化剂强 制搅拌形 成 凝胶颗粒 , 比表面积约为原来 的 1 0 其 0倍 , 0 因而产生很大的表面 水泥土 , 利用水泥与软土之 间所产生 的一 系列物理 、 化学作用 , 使 能 , 有强烈 的吸附活性 , 能使较大的土团粒进一步结合起来 , 形成
水泥土搅拌桩原理及施工工艺

水泥土搅拌桩原理及施工工艺1、概述水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。
它是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理-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水泥加固土,从而提高地基强度和增大变形模量。
根据施工方法的不同,水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。
前者是用水泥浆和地基土搅拌,后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。
水泥土搅拌法分为深层搅拌法(以下简称湿法)和粉体喷搅法(以下简称干法)。
水泥土搅拌法适用于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时不宜采用干法。
冬期施工时,应注意负温对处理效果的影响。
湿法的加固深度不宜大于20m;干法不宜大于15m。
水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。
水泥加固土的室内试验表明,有些软土的加固效果较好,而有的不够理想。
一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好,而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度(pH值)较低的粘性土的加固效果较差。
2、加固机理水泥加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同,混凝土的硬化主要是在粗填充料(比表面不大、活性很弱的介质)中进行水解和水化作用,所以凝结速度较快。
而在水泥加固土中,由于水泥掺量很小,水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质─土的围绕下进行,所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土为缓慢。
1.水泥的水解和水化反应普通硅酸盐水泥主要是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成,由这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等. 用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应,生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。
水泥土搅拌桩在实际工程中的应用

水泥土搅拌桩在实际工程中的应用摘要:水泥土搅拌桩是利用水泥和软土之间产生复杂的物理化学反应,使软土硬结成具有整体性,水稳定性和一定强度的复合地基,从而提高地基承载力,减少软土地基的沉降量。
在近些年的工程上应用越来越广泛,得到了行业的认可。
本文首先分析水泥土搅拌桩的加固机理,主要从物理化学反应角度解释,然后以某个大型油罐地基处理为实例,介绍了在实际工程中的应用。
关键词:水泥土搅拌桩;加固机理;软土地基;工程应用我国地域广大,有各种成因的软土层,其分布范围广、土层厚度大。
这类软土的特点是含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透性差、沉稳时间长。
由于软土地基的不良性能,因此在软土地基的建筑施工时须要进行人工加固,水泥土搅拌桩目前正被广泛使用。
1、水泥土搅拌桩的加固机理水泥土搅拌桩是一种加固软土地基的方法,即利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂(浆液状或粉体状)强制搅拌,利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性,水稳定性和一定强度的复合地基,从而提高地基承载力,减少软土地基的沉降量,满足工程建设要求。
水泥与饱和的软土搅拌后,首先发生水泥的水解和水化反应,生成水泥水化物并形成凝胶体(氢氧化钙),将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体,这就是水泥的骨架作用,同时,水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子和钾离子)进行离子交换作用,生成稳定的钙离子,从而进一步提高土体的强度。
另外,水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水和空气中的二氧化碳,发生碳酸化反应,生成不溶于水的碳酸钙,这种碳酸化作用也能使水泥土增加强度。
水泥土搅拌桩使原来物理力学性质较差的土体得到改良与加固的机理如下:首先,水泥的水解与水化。
水泥遇水后发生水解与水化,生成氢氧化钙、含水铝酸钙、含水硅酸钙等化合物。
其中,氢氧化钙和含水铝酸钙溶解于水,随着水解与水化的反应,溶液达到饱和之后,水与水泥继续反应形成凝胶体。
水泥土搅拌桩加固机理及在软土地基中的应用

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图 1 地 层 剖 面
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2 7
基 的处理 , 主要 适用 于饱 和软 粘土 地基 的加 固 J .
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第 l O卷 第 3期
21 0 0年 9月
徐 州 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报
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V 0 .1 № . 1 O 3 Sp 2 0 e . 01
水 泥 土搅 拌 桩 法 具 有 对 环 境 影 响 较 小 , 工 周 期 施 短, 尤其 适用 于 2 深 度范 围 内无 理 想 持力 层 的 0m 软 土地基 . 泥土搅 拌桩 已发 展 成 为常 用 的软 弱地 水
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浅析水泥土搅拌桩的加固机理及施工方法

浅析水泥土搅拌桩的加固机理及施工方法【摘要】文中分析了水泥土搅拌桩固结机理,认为主要是来自于水泥的水解与水化、离子交换、凝结与硬化、碳酸化作用等四个方面。
并且从施工工艺和技术要点两个方面较为系统地总结了水泥土搅拌桩的施工方法,可为工程中软弱地基处理提供参考。
标签水泥土搅拌桩;加固机理;施工方法1 引言水泥搅拌桩也称为深层搅拌水泥土桩法,是利用水泥等材料作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将地基土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,利用固化剂和土体之间所产生的一系列物理、化学反应,使地基土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固体,提高地基强度和增大变形模量。
水泥搅拌桩具有设备简单、无振动、无噪音、对环境无污染、施工周期短、工程造价低廉等优点,具有较好的经济效益和社会效益。
2 水泥土搅拌桩的加固机理2.1 水泥的水解和水化反应普通硅酸盐水泥的主要成分有氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝和三氧化二铁,他们分别组成不同的水泥矿物:硅酸三钙、铝酸三钙、硅酸二钙等等。
水泥颗粒表面矿物与水发生水解和水化作用,反应中所生成的氢氧化钙和含水硅酸钙溶解在水中,与外围的水泥颗粒继续发生反应。
达到饱和后,溶液中的水分子继续渗入水泥颗粒内部,以细分散状态的胶体析出,悬浮于溶液中形成胶体[1]。
2.2 离子交换和团粒化作用软粘土中粒径小于0.005mm的颗粒与水结合形成胶体分散体系,其表面的钠离子或钾离子能和氢氧化钙中的钙离子进行当量吸附交换,使土粒水化膜变薄,进而使土颗粒聚结成较大的团粒。
另外,水泥水化后生成的凝胶离子的比较面积比原水泥颗粒大1000倍,所产生的表面能具有强烈的吸附活性,能使土颗粒结合扩大,形成水泥土的团粒结构,并封闭各土团之间的空隙[1],从宏观上看,水泥土的强度极大的提高了。
2.3 水泥土的凝结与硬化随着水化反应的进行,溶液中析出大量的钙离子,当其数量超过离子交换的需要量时,在碱性环境中能使二氧化硅及三氧化二铝中的一部分或大部分与钙离子发生化学反应,形成不溶于水的结晶化合物。
水泥搅拌桩加固市政道路中软土地基施工质量控制

试论水泥搅拌桩加固市政道路中软土地基施工质量控制摘要:众所周知,市政道路软土过大的变形沉降常使道路沉降变形,严重影响道路的质量和使用,因此,做好市政道路的软土地基的处理极为重要。
论文首先简要阐述了当前市政道路常见的软土地基处理方法的特点,并通过实际工程分析了水泥搅拌桩现场施工控制及在施工中容易出现的问题,提出相应的控制手段。
关键词:水泥搅拌桩市政道路软土地基中图分类号:tu99文献标识码:a 文章编号:abstract: as everyone knows, municipal road soft soil large deformation often make the road settlement settlement deformation, serious impact on road quality and the use, therefore, do a good job of municipal road soft soil foundation treatment is very important. the paper briefly described the current municipal road common soft ground treatment method of characteristics, and through the actual project analysis of the cement mixing pile construction control in construction and the problems, put forward the corresponding control measures.key words: cement mixing pile; municipal road; soft soil foundation引言随着市政工程的迅猛发展,在市政道路的软土地基处理已经取得了明显成效。
水泥土搅拌桩的加固原理

水泥土搅拌桩的加固原理一、水泥土搅拌桩的形成原理水泥土搅拌桩是通过将水泥与土壤进行混合搅拌形成的一种桩体结构。
在施工过程中,先将水泥与土壤按一定比例送入搅拌桩机中,搅拌机会将水泥与土壤进行充分混合,并将混合物排入地下形成桩体。
水泥的硬化过程将土壤与水泥牢固地结合在一起,形成了具有一定强度和稳定性的桩体。
水泥土搅拌桩的加固原理主要包括以下几个方面:1. 增加土体的强度:水泥与土壤混合后形成的桩体具有较高的强度,可以增加土体的整体强度。
水泥的硬化过程会形成固结体,使土壤颗粒之间产生桥接作用,从而提高土体的抗剪强度和承载力。
2. 提高土体的稳定性:水泥土搅拌桩可以改变土体的物理性质,使其变得更加稠密、均匀,并增加土体的内摩擦角,从而提高土体的稳定性。
水泥的硬化过程还可以填充土壤颗粒间的空隙,减小土体的孔隙比,提高土体的密实度和稳定性。
3. 分散荷载:水泥土搅拌桩可以通过桩体的分散作用将荷载传递到较深的土层,从而减轻上部结构对地基的荷载压力。
水泥土搅拌桩的桩身直径较大,可以增加桩身与土壤的摩擦力,提高桩体的承载能力。
三、水泥土搅拌桩的应用水泥土搅拌桩广泛应用于各类土木工程中,特别是在地基处理和土体加固方面具有重要作用。
其主要应用包括以下几个方面:1. 地基加固:水泥土搅拌桩可以用于地基处理,增加地基的承载能力和稳定性。
在土地沉降较大或土质较差的地区,可以通过水泥土搅拌桩来加固地基,提高地基的承载能力和稳定性。
2. 土体加固:水泥土搅拌桩可以用于土体加固,特别是在软土地区。
通过水泥土搅拌桩的施工,可以改变土体的物理性质,提高土体的强度和稳定性,从而保证工程的安全性。
3. 抗液化处理:在地震区或液化灾害易发地区,水泥土搅拌桩可以用于抗液化处理。
通过水泥土搅拌桩的施工,可以提高土体的抗液化能力,减轻地震引起的液化灾害。
四、总结水泥土搅拌桩是一种常用的土木工程加固方法,通过混合搅拌水泥和土壤形成桩体,可以增加土体的强度和稳定性。
深层水泥土搅拌桩围封技术应用探讨

深层水泥土搅拌桩围封技术应用探讨水泥土搅拌法是用于加固软土地基的一种比较常用的地基加固方法。
它是利用水泥作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,边搅拌钻进边往软土中喷射水泥浆液或雾状粉体,软土和固化剂通过强制拌合凝固硬结形成具有整体性、稳定性和一定强度的水泥土,从而达到加固地基的目的。
这些水泥土搅拌桩和桩间的土构成了一种复合地基;另外把水泥土搅拌桩搭接连续打设形成壁状连续墙体,从而可以作为一种支挡结构和防水帷幕。
本文将结合某水闸泵站工程对水泥土搅拌桩防水帷幕的施工技術进行总结。
1 工程概况某排涝泵站等别为Ⅱ等大(2)型,装机容量4000KW(4台×1000KW),设计抽水流量84m3/s;水闸等别为Ⅲ等中型,净宽为4孔×9m=36m,水闸与排涝泵站并排布置。
根据工程地质钻孔资料,地基由上至下土层基本情况为:②层粉细砂、④层淤泥质粘土、⑤层中粗砂、⑧层含砾粗砂。
水闸泵站基础底高程为-6.73m,根据地质资料,基础坐落在②层粉细砂上,下卧层较厚的④层淤泥质粘土,为防止砂层液化及淤泥、与泥土产生震陷,沿水闸泵站基础周边采用桩径Φ600mm、桩长12~15m的水泥土搅拌桩围封。
2 设计参数及要求本工程水泥土搅拌桩设计参数及要求如下:2.1 水泥土搅拌桩桩径600mm,搭接200mm,桩长12~15m,如图1所示;2.2 加固剂用水泥。
需处理的地基表层土的加固土试块28天无侧限抗压强度不小于1100Kpa;2.3 水泥采用425号普通硅酸盐水泥,水泥掺量不小于15%,最大水灰比不大于0.45;2.4 连体水泥土搅拌桩的桩身渗透系数不大于1*10-6cm/s。
3 工艺试验及施工参数为确保工程桩施工方案的经济可行,在水泥土搅拌桩施工前,先进行室内配合比试验和工艺性试验,以确定最佳配合比和施工参数,用以指导下一步水泥土搅拌桩大规模施工。
3.1室内配比试验1)具有地质代表性的地基原状土天然密度:ρ=1.80g/cm3,天然含水率:ω=20.9%(指标平均值)。
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浅析水泥土搅拌桩的加固机理及施工方法【摘要】文中分析了水泥土搅拌桩固结机理,认为主要是来自于水泥的水解与水化、离子交换、凝结与硬化、碳酸化作用等四个方面。
并且从施工工艺和技术要点两个方面较为系统地总结了水泥土搅拌桩的施工方法,可为工程中软弱地基处理提供参考。
【关键词】水泥土搅拌桩;加固机理;施工方法
1 引言
水泥搅拌桩也称为深层搅拌水泥土桩法,是利用水泥等材料作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将地基土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,利用固化剂和土体之间所产生的一系列物理、化学反应,使地基土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固体,提高地基强度和增大变形模量。
水泥搅拌桩具有设备简单、无振动、无噪音、对环境无污染、施工周期短、工程造价低廉等优点,具有较好的经济效益和社会效益。
2 水泥土搅拌桩的加固机理
2.1 水泥的水解和水化反应
普通硅酸盐水泥的主要成分有氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝和三氧化二铁,他们分别组成不同的水泥矿物:硅酸三钙、铝酸三钙、硅酸二钙等等。
水泥颗粒表面矿物与水发生水解和水化作用,反应中所生成的氢氧化钙和含水硅酸钙溶解在水中,与外围的水泥颗粒继续发生反应。
达到饱和后,溶液中的水分子继续渗入水泥颗粒内部,以细分散状态的胶体析出,悬浮于溶液中形成胶体[1]。
2.2 离子交换和团粒化作用
软粘土中粒径小于0.005mm的颗粒与水结合形成胶体分散体系,其表面的钠离子或钾离子能和氢氧化钙中的钙离子进行当量吸附
交换,使土粒水化膜变薄,进而使土颗粒聚结成较大的团粒。
另外,水泥水化后生成的凝胶离子的比较面积比原水泥颗粒大1000倍,所产生的表面能具有强烈的吸附活性,能使土颗粒结合扩大,形成水泥土的团粒结构,并封闭各土团之间的空隙[1],从宏观上看,水泥土的强度极大的提高了。
2.3 水泥土的凝结与硬化
随着水化反应的进行,溶液中析出大量的钙离子,当其数量超过离子交换的需要量时,在碱性环境中能使二氧化硅及三氧化二铝中的一部分或大部分与钙离子发生化学反应,形成不溶于水的结晶化合物。
在空气和水中该结晶化合物会逐渐硬化,进而导致水泥土的强度增加。
2.4 碳酸化作用
水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收软土中的水和土孔隙中的二氧化碳,发生碳酸化反应,生成不溶于水的碳酸钙,能使水泥土强度增加,但速度较慢,幅度较小。
其他水化物继续与二氧化碳反应,生成的碳酸钙成分增加,能使地基土的分散度降低,而强度及防渗性能增强。
3 水泥土搅拌桩的施工方法
水泥土搅拌桩法主要有两种类型的施工方法:湿法(水泥浆喷
射搅拌法)和干法(水泥粉喷射搅拌法)。
采用干法或湿法主要取决于被加固的土层含水量。
一般当土层的天然含水量小于30%时宜采用湿法,大于50%时宜采用干法,而界于30%- 50%之间时可视具体情况灵活选择。
湿法搅拌较均匀,易于复搅,但加固硬化时间长,土层天然含水量过高时,桩间土多余的孔隙水需要较长的时间才能排除。
干法搅拌均匀性欠佳,难于全程复搅,但水泥硬化时间短,且在一定程度上降低了桩间土的含水量[2]。
3.1、湿法施工工艺和技术要点
3.1.1 施工工艺
1)定位:对中并保证桩架垂直。
2)预搅下沉:搅拌机沿导向架搅拌切土下沉,下沉的速度可由电机的电流监测表控制。
3)制备水泥浆:下沉到一定深度后,开始制备水泥浆,并注入集料斗中。
4)喷浆搅拌提升:提升20cm,开启灰浆泵将水泥浆压入土中,
边喷浆边旋转, 同时严格按预定提升速度提升搅拌机。
一般提升速度不超过0.8m/min。
5)重复搅拌下沉、提升:将搅拌机边旋转搅拌边下沉,到设计深度后再边搅拌边提升,直到升出地面。
6)清洗:各集料斗中注入适量清水,开启灰浆泵,清洗全部残存的水泥浆和粘附在搅拌头上的软土。
7)移位:重复上述1-6步骤,再进行下一根桩的施工。
3.1.2 技术要点
1)竖向承载搅拌桩施工时,停浆(灰)面应高于桩顶设计标高0.3-0.5m。
开挖基坑时,应将搅拌桩顶端施工质量差的桩段用人工挖除。
2)搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%,桩位布置偏差不得大于50mm,成桩直径和桩长不得小于设计值。
3)预搅下沉时,要严格控制下沉速度,使土被完全切割破碎。
4)制备的水泥浆不能离析,泵送必须连续。
拌制浆液的罐数、固化剂和外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。
5)预搅下沉时不宜冲水,当遇到硬土层下沉太慢时,才可适量冲水。
6)预搅下沉时就开启压浆,容易造成后来的涌浆和水泥浪费现象,也给桩头开挖和清理工作带来麻烦,应小心尽量避免。
7)当出现断浆现象时,应将搅拌头下沉至停浆点一下0.5m,再重新开启压浆泵开始压浆、提升。
若停机超过3h,宜先拆卸输浆管道,并加以清洗[3]。
8)可通过复喷的方法增强水泥与土拌合均匀性以及实现桩身强度为变参数的目的。
当喷口到达桩顶标高时,宜停止提升,搅拌数秒,以保证桩头均匀密实。
9)壁状加固时,相邻桩的施工时间不应大于24h。
如间隔时间太长,应采取局部补桩或注浆等措施[3]。
3.2、干法施工工艺和技术要点
3.2.1 施工工艺
1)就位:对准桩位,校正搅拌轴的垂直度。
2)钻进:钻机正转给进状态,同时启动空压机喷射压缩空气,钻进至设计桩底深度。
3)喷粉提升:当确认加固料已喷至孔底时,按0.48m/min的速度反转提升。
提升到设计停灰标高后,应慢速原地搅拌1-2min。
4)重复搅拌:搅拌头下沉、提升,重复搅拌一次。
5)记录:提升喷灰过程中须有自动计量装置,自动打印不同深度处喷入水泥粉的重量。
6)移位:钻具提升至地面后,钻机移位对孔,按上述步骤进行下一根桩的施工。
3.2.2 技术要点
1)喷粉施工前应仔细检查搅拌机械、供粉泵、送气(粉)管路、接头和阀门的密封性、可靠性,送气(粉)管路的长度不宜大于60m。
2)机身调平以钻杆是否垂直为依据,操作时用钻锤吊线进行控制。
3)钻至设计深度时,应有一定的滞留时间,以保证水泥粉体到达桩底。
一般为2 - 3 min。
4)当气压达到0.4 mpa 时,管路可能堵塞,此时应停止喷粉,则应将搅拌头下沉至停灰面以下1m处,待恢复喷粉时再喷粉搅拌提升[4]。
5)当搅拌头达到设计桩底以上1.5米时,应立即开启喷粉机提
前进行喷粉作业。
当搅拌头提升至地面以下500mm时,喷粉机应停止喷粉。
6)粉体固化料入罐时必须过筛,以保证入罐固化剂粒径最大不超过0. 5 cm,无纸屑、石块等杂物。
7)设计上要求搭接的桩体需连续施工,一般相邻的施工时间不超过8h。
8)喷粉时灰罐内的气压比管道内的气压高0.02—0.05mpa以保证正常送粉。
9)在地基土天然含水量小于30%的土层中喷粉成桩时,应采用地面注水搅拌工艺。
参考文献
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水泥土搅拌桩的加固机理及其应用[j]。
西部探矿工程,2005(6):26- 28.
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[3]郑俊杰,地基处理技术第二版,ⅳ.tu472。
武汉:华中科技大学,2009。
[4]何开胜,水泥土搅拌桩的施工质量问题和解决方法[j]。
岩土力学,2002 23(6):778-781.。