地基处理10 水泥土搅拌法
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地基处理
水泥土搅拌法题填空题1、水泥土搅拌法是利用（水泥或石灰）等材料作为固化剂2、水泥土搅拌法分为（水泥浆搅拌）(简称湿法)和（粉体喷射搅拌）(简称干法)。
3、水泥土搅拌法是用于加固（饱和黏性土地基）的一种方法。
4、粉体喷射搅拌法采用（粉体）作为固化剂，对（含水量高）的软土加固效果尤为显著。
5、水泥土搅拌法可用于增加（软土地基的承载力）（减少沉降量）（提高边坡的稳定性）。
6、水泥加固土的强度增长过程比混凝土为（缓慢）。
7、水泥土搅拌法的土料一般分为（风干土样）（烘干土样）（原状土样）。
8、水泥掺量为（掺加的水泥重量）与（被加固软土的体积）的比值。
9、目前水泥掺量一般采用（180~250 kg/m3）。
10、搅拌桩可布置成（柱状）（壁状）和（块状）三种形式。
11、搅拌桩按其强度和刚度是介于（刚性桩）和（柔性桩）间的一种桩。
12、对上海地区的水泥土桩，其桩身强度是有一定限制的，也就是说水泥土桩从承载力角度，存在一有效桩长，单桩承载能力在一定程度上并不随（桩长）的增加而增加。
13、桩在布置时，要考虑充分发挥桩的（摩阻力）和（便于施工）为原则。
14、对于桩间土承载力折减系数，当其等于1时，表示（桩与土共同）承受荷载，当其等于0时表示（桩间土）不承受荷载。
15、对承受垂直荷载的水泥土搅拌桩，（静载荷试验）是最可靠的质量检验方法。
16、水泥土搅拌桩通常是（摩擦桩）。
17、载荷试验应在（28d）龄期后进行，检验点数每个场地不得少于（3点）。
18、（桩长）和（桩身强度）及（置换率）是承载力的决定因素。
19、检验数量为桩总数的（0.5%~1%），且每项单体工程不应少于（3点）。
20、对于水泥土搅拌桩的质量检测由于试验设备等因素的限制，只能限于（浅层）。
21、当桩间土较（好）、桩端土较（弱）、桩身强度较（低）、养护龄期较（短），折减系数取高值，反之取低值。
简答题1、阐述水泥掺入比的概念以及对水泥土强度的影响？答：水泥掺入比为掺加的水泥重量与被加固软土的湿重量的比值乘以百分之百。
地基处理技术-石灰桩、水泥土搅拌法
水泥浆液搅拌法是美国在第二次世界 大战后研制成功的，称（Mixed－in－Place Pile(简称MIP法）。国内1978年研制出第一 台搅拌机械。
粉体喷射搅拌法（Dry Jet Mixing Method，简称DJM法）由瑞典人Kjeld Paus于1967年提出设想，1971年制成第一 根桩，1974年获得专利。铁道第四勘察设 计院1983年开始试验研究，并应用于过程 中。
三、石灰桩复合地基沉降计算
石灰桩复合土层的压缩模量宜通过 桩身及桩间土压缩试验确定，初步设计 时可按下式估算：
E sp[1m(n1)E ]s
式中 Es为天然土的压缩模量（MPa），
系数可取1.1～1.3，成孔对桩周土挤
密效应好或置换率大时取高值。
10.4 施工 10.4 Construction
12.2 作用机理
(Mechanism of Reinforcement)
1 夯实水泥土桩的化学作用机理
（1）水泥土的固化原理 （2）水泥的水解水化反应 （3）水泥水化物与土颗粒的作用
2 夯实水泥土桩的物理作用机理
12.3 设计计算 (Design)
1 桩长
应根据土质情况、工程要求和成孔 设备等因素确定。采用洛阳铲成孔工艺 时，深度不宜超过6m。当相对硬层的埋 藏深度不大时，应按相对硬层埋藏深度 确定。
一、施工工艺 1 管外投料法 2量控制
1 石灰材料应选用新鲜生石灰块，有效氧化 钙含量不宜低于70％，粒径不应大于70mm， 含粉量不宜超过15％。
2 掺合料含水量宜控制在30％左右。 3 填料时必须分段压（夯）实，人工夯实时，
每段填料厚度不应大于400mm。 4 施工顺序宜由外围或两侧向中间进行。在
二、竣工验收检测
水泥土搅拌法在地基处理中的应用
均 属 第 四 纪 全 新 世 冲 积 物 ，～ １ ｍ， 全 新 世 近期 黄河 冲 积 物 ，１ ～ ０ １． 为 Ｏ １． ０ 复 的 （ ２． 为全新世早期黄河冲积物。 层分布稳定 ， 基土分布均匀。 ０Ｏ ｍ 地 地 地 固地 层 （ 合 土 层 ） 压 缩 模 量 等 于 该 层 天 然 地 基 压 缩 模 量 的 （倍 ， 值按下式确定 ： 下 水 位 埋深 ２８ 年 变 化 幅度 １ ｍ， 下 水 对 混 凝 土 无 腐 蚀 性 。建 筑 ．ｍ， ． 地 Ｏ ‘ 岛胆 ＝ （） ４ 场地 类 别为 Ⅲ类 。地 层 岩 性 特 征 及 分 布 如 下 ： 采 用 分 层 总 和法 进 行 计 算 ， 基 的 最 大 变 形 最 ２ ｌ１ 有 基 础 下 地 ３Ｉ． Ｉ所 Ｉ Ｉ （ ） 填 土 ， ｏ５ １ ｍ；２ 粉 土 ： 黄 色 ， 密 ， ， 厚 ２Ｏ １杂 厚 ．～ ． （ ） Ｏ 褐 稍 湿 层 ． ｍ， 地 基 变 形 量 及 相 邻 基 础 地 基 变形 量 差均 满 足规 范 要 求 。 ｆ＝ ０ Ｐ，，４２ ａ（ ） 质 粘 土 ： 褐 色 ， 塑 ， ４Ｏ ｆ＝ ５ Ｐ Ｅ＝ ．９ｋａ － ． ｋ Ｅ ＭＰ ；３ 粉 黄 软 厚 ．ｍ， ８ ｋ … ￣
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。建筑 与工程ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ Ｉ Ｆ Ｒ ＴＯ Ｃ Ｅ Ｃ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ
２０ ０ ７年
第 １ 期 ２
水泥土搅拌法在地基处理中的应用
（． １郑州 工业 贸易学 校 河南 郑州
贾 尚星 ’ 马喜 来 ４ ０ ０ ； ． 州师 范高 等专 科学 校 ５ ０ ７ ２郑
河南
郑州
４ ０４ ） ５ 拌 法在 地 基 处理 中 的设 计 方法 、 测 工 程 实例 。 结 果 表 明 采 用 水 泥 土搅 拌 法 处 理 全新 世 近期 黄 河 冲积 形 成 的地 基 介 检 效果 较 好 ， 节 省 投 资 。 可 关 键 词 ： 泥 土搅 拌 法 ； 基 处理 ； 计 与 检 测 水 地 设
地基处理—水泥土搅拌桩(地基基础施工课件)
a)
b)
c)
d)
e)
f)
重
复
提
升
搅
拌
(三）、水泥掺量及外加剂
1水泥掺量
水泥掺入比（单位体积搅拌桩中水泥与土的重量比），一般为12～16% 水灰比1：1～ 1：0.5
2.外加剂
外掺剂 碳酸钠 氯化钙 三乙醇胺 木质素磺酸钙 粉煤灰
作用 早强 早强 早强 减水、可泵 填充、早强
掺量（%） 0.2 ~ 0.4
六、水泥土搅拌桩的施工
• 施工机械 • 施工工艺 • 水泥掺量及外加剂 • 水泥土墙施工要点
（一）、施工机械 －主机
5 1
GZB-600
2
3
7
2 4 6 3
8 1
1
5
2
1 1
2
2 3
3 2
4
2
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2
1
1
1
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4 2
3 4 2 2
（二）、施工工艺
一般的施工工艺流程（一次喷浆、二次搅拌）
就位 预搅下沉 （制备水泥浆） 提升喷浆搅拌 沉钻复搅
单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定。初步设计时也可按 （I式），并应同时满足（II式）的要求，应使由桩身材料强度确定的 单桩承载力大于（或等于）由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承 载力：
Ra U p qsi li Ap qp
……(I式)
Ra fcu Ap
……(II式)
五、水泥土搅拌桩地基的设计
1.设计原理 2.布桩型式 3.单桩容许承载力 4.复合地基承载力 5.下卧层地基强度验算 6.沉降计算
（一）、设计原理
1.桩土共同承载 桩的承载力 + 桩间土承载力（折减） 2.沉降 桩范围的压缩 + 桩端以下土的沉降
水泥土搅拌法.
的停浆（灰）面；
第七节 水泥土搅拌法
（4）重复搅拌下沉至设计加固深度； （5）根据设计要求，喷浆（粉）或仅搅拌
提升直至预定的停浆（灰）面； （6）关闭搅拌机械。
第七节 水泥土搅拌法
第七节 水泥土搅拌法
五 质量检验
1.施工质量检验 （1）成桩7d后，采用浅部开挖桩头，目 测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。 检查量为总桩数的5％。 （2）成桩后3d内，可用轻型动力触探 （N10）检查每米桩身的均匀性，检验数 量为总桩数的1％，且不少于3根。
1 水泥的水解水化反应
2 土颗粒与水泥水化物的作用
（1）离子交换和团粒化作用
（2）硬凝反应
3
碳酸化作用
第七节 水泥土搅拌法
三 设计 桩长应根据上部结构对承载力和变形的要
求确定，并宜穿透软弱土层到达承载力 相对较高的土层。为提高抗滑稳定性而 设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧 以下2m。湿法加固深度不宜大于20m，干 法加固深度不宜大于15m。 常用桩径为500～700mm。
第七节 水泥土搅拌法
•
水泥土搅拌法分为深层搅拌法（湿
法）和粉体喷搅法（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
土以及无流土的天然含水量小于30％、 或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。
•
水泥浆搅拌法是美国在第二次
第七节 水泥土搅拌法 返回
第五章 地基处理
第七节 水泥土搅拌法
主讲 翟聚云
第七节 水泥土搅拌法（Cement Deep Mixing）
一 概述
水泥土搅拌法是利用水泥等材 料作为固化剂通过特制的搅拌机械，就 地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制 搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳 性和一定强度的水泥加固土，从而提高 地基土强度和增大变形模量。
第七节 水泥土搅拌法
（4）重复搅拌下沉至设计加固深度； （5）根据设计要求，喷浆（粉）或仅搅拌
提升直至预定的停浆（灰）面； （6）关闭搅拌机械。
第七节 水泥土搅拌法
第七节 水泥土搅拌法
五 质量检验
1.施工质量检验 （1）成桩7d后，采用浅部开挖桩头，目 测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。 检查量为总桩数的5％。 （2）成桩后3d内，可用轻型动力触探 （N10）检查每米桩身的均匀性，检验数 量为总桩数的1％，且不少于3根。
1 水泥的水解水化反应
2 土颗粒与水泥水化物的作用
（1）离子交换和团粒化作用
（2）硬凝反应
3
碳酸化作用
第七节 水泥土搅拌法
三 设计 桩长应根据上部结构对承载力和变形的要
求确定，并宜穿透软弱土层到达承载力 相对较高的土层。为提高抗滑稳定性而 设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧 以下2m。湿法加固深度不宜大于20m，干 法加固深度不宜大于15m。 常用桩径为500～700mm。
第七节 水泥土搅拌法
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水泥土搅拌法分为深层搅拌法（湿
法）和粉体喷搅法（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
土以及无流土的天然含水量小于30％、 或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。
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水泥浆搅拌法是美国在第二次
第七节 水泥土搅拌法 返回
第五章 地基处理
第七节 水泥土搅拌法
主讲 翟聚云
第七节 水泥土搅拌法（Cement Deep Mixing）
一 概述
水泥土搅拌法是利用水泥等材 料作为固化剂通过特制的搅拌机械，就 地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制 搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳 性和一定强度的水泥加固土，从而提高 地基土强度和增大变形模量。
10.地基处理技术——水泥土搅拌法
10.3.1 水泥土的室内配合比试验
四、固化剂
1.水泥品种：
采用不同等级和品种的水泥，水泥出厂期不应超 过3 个月，并且在试验前进行原材料检验。
2.水泥掺入比：
符合设计要求，目前水泥产量一般采用 180~250kg/m3。水泥掺入比：
掺加的水泥重量
w 被加固软土的湿重度 100 % (10 1)
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。
用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数大于25 的粘土、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。
适用范围
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。
一、无侧限抗压强度及其影响因素
7. 养护方法
养护方法对水泥土的强度影响主要表现在养 护环境的湿度和温度。
国内外试验资料都说明，养护方法对短龄期 水泥土强度的影响很大，随着时间的增长， 不同养护方法下的水泥土无侧限抗压强度趋 于一致，说明养护方法对水泥土后期强度的 影响较小。
二、抗拉强度
随无侧限抗压强度的增长而提高。 回归分析结果：
粉体喷搅法(干法)：用水泥粉或石灰粉和地 基土搅拌。
发展概述
水泥浆搅拌法是美国在第二次世界大战后 研制成功的，称（Mixed－in－Place Pile(简称MIP法）。国内1978年研制出第 一台搅拌机械。
粉体喷射搅拌法（Dry Jet Mixing Method， 简称DJM法）由瑞典人Kjeld Paus于1967年 提出设想，1971年制成第一根桩，1974年 获得专利。铁四院1983年开始试验研究， 并应用于过程中。
水泥土搅拌法处理地基
水泥土搅拌法处理地基 （五）搅拌问题
从搅拌技术方面看，搅拌机的切削只能把 粘土切成粘土团块与泥浆，水泥拌入后，土 团块中的孔隙被水泥土浆充填，硬化后成为 强度较高的水泥石，而粘土团块却没有与水 泥产生作用，仍保持强度很低的软土性质， 形成水泥石包裹团块的水泥土结构。
如果搅拌越充分，土团团块粉碎越细，水 泥与土的相互作用越均匀，水泥土的强度越 高，反之则成水泥浆包裹土团块结构的水泥 土，其强度显得脆弱。
水泥土搅拌法处理地基 （五）搅拌问题 如打入深度较大的搅拌体，应采取自上而 下，或自下而上分段搅拌，先贯入下沉喷浆 搅拌第一段，再下沉提升搅拌第二段，这样 有利于搅拌均匀。其中要注意控制提升的速 度和转速，一般每分钟提升0.6~1.0m，每分钟 转速为20~40转。
水泥土搅拌法处理地基 （六）质量检验 根据施工经验总结认为，控制水泥土搅拌 桩施工质量的主要指标为：水泥用量、提升 速度、喷浆（或喷粉）的均匀性和连续性、 以及施工机械的性能。
水泥土搅拌法处理地基 （二）水泥土的加固机理
水泥土搅拌法处理地基 （二）水泥土的加固机理 上述反应新生成的化合物在水和空气中逐 渐硬化，最终形成与松散多孔的天然土不同 的水泥土，其结构较致密，水泥与土颗粒相 互连结难以分辨，周围充满胶凝体，纤维状 结晶的空间网状结构，使水泥土具有足够的 强度和水稳定。
水泥土搅拌法处理地基 （一）概述
水泥土搅拌法处理地基 （一）概述
水泥土搅拌法处理地基 （二）水泥土的加固机理
普通硅酸盐水泥 水泥 固化剂 固化材料 外加剂 速凝（早强）剂：三乙醇胺、氯化钠 矿渣硅酸盐水泥 火山灰掺料（粉煤灰、高炉矿渣等）
减水剂：木质素磺酸钙
水泥土搅拌法处理地基 （二）水泥土的加固机理 水泥加固土的原理，包含如下三种反映过程： 1. 水泥的水解和水化反应；
第10章深层搅拌法
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）。
1、适用条件：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。
4
3、规定
• （1）确定处理方案前应搜集拟处理区域内详尽的 岩土工程资料。尤其是填土层的厚度和组成；软 土层的分布范围、分层情况；地下水位及 pH值； 土的含水量、塑性指数和有机质含量等。
• （2）设计前应进行拟处理土的室内配比试验。针 对现场拟处理的最弱层软土的性质，选择合适的 固化剂、外掺剂及其掺量，为设计提供各种龄期、 各种配比的强度参数。对竖向承载的水泥土强度 宜取 90d龄期试块的立方体抗压强度平均值；对承 受水平荷载的水泥土强度宜取 28d龄期试块的立方 体抗压强度平均值。
表 10.1-1 深层搅拌分类
分类依据
类
别
主要特点
水泥土深层搅拌法
喷射水泥浆或雾状粉体
固化剂材料种类
石灰粉体深层搅拌法（石灰柱法） 喷射雾状石灰粉体
浆液喷射深层搅拌法
喷射水泥浆
固化剂材料形态 粉体喷射深层搅拌法
喷射雾状石灰粉或水泥粉 体、石灰水泥混合粉体
1
深层搅拌法适用于加固软弱地基，它所形成的固结体可提高软
10
2、硬凝反应
随着水泥水化反应的进行，溶液中析出大量的钙离子Ca2+， 当Ca 2+的数量超过离子交换的需要量后，在碱性环境中，组成 粘土矿物的二氧化硅与三氧化铝的一部分或大部分与Ca 2+产生 化学反应，并逐渐生成不溶于水的稳定的铝酸钙、硅酸钙及钙 黄长石的结晶水化物。这些化合物在水中和空气中逐渐硬化， 提高了水泥强度，且其结构比较致密，水分不易侵入，从而使 水泥土具有足够的水稳定性。
1、适用条件：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。
4
3、规定
• （1）确定处理方案前应搜集拟处理区域内详尽的 岩土工程资料。尤其是填土层的厚度和组成；软 土层的分布范围、分层情况；地下水位及 pH值； 土的含水量、塑性指数和有机质含量等。
• （2）设计前应进行拟处理土的室内配比试验。针 对现场拟处理的最弱层软土的性质，选择合适的 固化剂、外掺剂及其掺量，为设计提供各种龄期、 各种配比的强度参数。对竖向承载的水泥土强度 宜取 90d龄期试块的立方体抗压强度平均值；对承 受水平荷载的水泥土强度宜取 28d龄期试块的立方 体抗压强度平均值。
表 10.1-1 深层搅拌分类
分类依据
类
别
主要特点
水泥土深层搅拌法
喷射水泥浆或雾状粉体
固化剂材料种类
石灰粉体深层搅拌法（石灰柱法） 喷射雾状石灰粉体
浆液喷射深层搅拌法
喷射水泥浆
固化剂材料形态 粉体喷射深层搅拌法
喷射雾状石灰粉或水泥粉 体、石灰水泥混合粉体
1
深层搅拌法适用于加固软弱地基，它所形成的固结体可提高软
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2、硬凝反应
随着水泥水化反应的进行，溶液中析出大量的钙离子Ca2+， 当Ca 2+的数量超过离子交换的需要量后，在碱性环境中，组成 粘土矿物的二氧化硅与三氧化铝的一部分或大部分与Ca 2+产生 化学反应，并逐渐生成不溶于水的稳定的铝酸钙、硅酸钙及钙 黄长石的结晶水化物。这些化合物在水中和空气中逐渐硬化， 提高了水泥强度，且其结构比较致密，水分不易侵入，从而使 水泥土具有足够的水稳定性。
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31
4）静力触探试验
5）载荷试验 6）钻芯取样
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10.6 工程应用实例 【例10.1
33
习题
34
19
20
21
22
23
24
3）构造要求
25
10.4 10.4.1 1 2）施工工艺流程
26
27
3）施工操作要点
28
10.4.2 1）设备组成
29
2）施工工序 10.5 10.5.1 10.5.2 竣工质量检验 水泥土搅拌桩成桩质量检验方法有浅部开挖、
30
1 2 3）标准贯入试验
13
3）竖向水泥土搅5 （1）柱状 （2）壁状 （3）格栅状 （4）长短桩相结合
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6）复合地基的变形计算 （1）搅拌桩复合土层的压缩变形s1
（2）桩端以下未加固土层压缩变形s2
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10.3.2 水泥土搅拌桩挡墙的设计计算 1）水泥墙结构形式
18
2）水泥土重力式挡土墙计算
7
10.2.2 1 （1）试验目的 （2）试验设备 （3）土样制备 （4）固化剂 （5）水泥掺入比 （6）外掺剂 （7）试件的制作和养护
8
2 （1 （2）水泥土的力学性质
9
10
（3）水泥土抗冻性能
11
10.2.3 1 2）试验方法 3）试验结果
12
10.3 10.3.1 1）固化剂及掺入比的确定 2）单桩竖向承载力特征值的计算
1
10.1 概述 10.1.1 10.1.2 水泥土搅拌法的工程应用与发展
2
3
4
10.1.3 10.2 10.2.1 1）固化剂的种类 2）水泥加固软土的作用机理
5
（1）离子交换和团粒化作用 （2）硬凝反应
（3）碳酸化作用
6
3 （1）石灰的吸水、发热、膨胀作用 （2）离子交换作用与土微粒的凝聚作用 （3）化学结合作用（固结反应）
10 水泥土搅拌法
本章教学要求 了解水泥土搅拌法的概念、工程应用、特点及 适用范围；通过对水泥土固化原理的分析和水泥加 固土的室内外试验情况，熟练掌握柱状水泥土搅拌 桩复合地基的设计计算；了解壁状水泥土搅拌桩挡 墙和拱形水泥土搅拌桩挡墙的设计计算的主要内容； 掌握浆体搅拌法和粉体搅拌法的施工工艺及质量检 测的方法和要求。