水泥土搅拌法
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.
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。
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水泥浆搅拌法是美国在第二次
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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11讲 水泥土搅拌法
第11讲 水泥土搅拌法§11.1 概 述 §11.2 加固机理 §11.3 水泥土的基本性质 §11.4 设计计算 §11.5 施工工艺示例 作业§11.1 概 述¾定 义 ¾分 类 ¾ 加固直径和深度 ¾ 适用条件水泥土搅拌法定义又称“就地搅拌法”（MIP），利用水泥材料 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强制搅拌，在产生一系 列的物理、化学反应后形成具有整体性、水稳 定性和一定强度的水泥土桩或墙，从而或者形 成桩体复合地基，或者形成水泥土桩墙支挡结 构。
9 按注入固化剂的状态分（1）粉喷法：w≥60％； （2）浆喷法：w＝40～60％。
9 按搅拌头的数目分（1）单头：圆形； （2）双头：∞字型； （3）多头。
9 按是否配加劲材料（1）加劲搅拌桩：SMW法； （2）不加劲搅拌桩。
水泥土搅拌法分类加固直径和深度9国内 直径：d单轴＝500～600mm，d双轴＝700mm； 深度：一般 h = 30 m以内，有效18m以内。
9国外 如日本：dmax＝1.8m，Amax＝9.5m2， hmax＝60m以上。
适用条件9 适 用： 正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土 （软塑、可塑）、粉土（稍密、中密）、粉细砂 （松散、中密）、中粗砂（松散、稍密）、饱和 黄土等土层。
9 不适用： 含大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、欠 固结的淤泥和淤泥质土、硬塑及坚硬的黏性土、 密实的砂类土，以及地下水渗流影响成桩质量的 土层。
适用条件9 不宜用： 地基土的含水量小于30%（黄土含水量小于25%）9 需要注意：冬期施工时，负温对处理地基效果的影响9 需试验确定适用性： 泥炭土、有机质土、PH值小于4的酸性土、塑性 指数大于25的黏土，或在腐蚀性环境中以及无工 程经验的地区§11.2 加固机理¾ 水泥的水解和水化反应¾ 水泥水化物与土颗粒的作用• 离子交换和团粒化作用 • 硬凝反应¾ 碳酸化作用水泥的水解和水化反应普通硅酸盐水泥由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等组 成，由这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物 ： 3CaO⋅SiO2、2CaO⋅SiO2、3CaO⋅Al2O3、4CaO⋅Al2O3 ⋅FeO3等。
水泥土搅拌法的施工工艺流程
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2水泥土搅拌法
① 离子交换和团粒化作用 粘土和水结合时就表现出一种胶体特征，如土中含 量最多的氧化硅遇水后，形成硅酸胶体微粒，其表面带有 钠离子Na＋或钾离子K＋，它们能和水泥水化生成的氢氧 化钙中钙离子ca2＋进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形 成较大的土团粒，从而使土体强度提高。 ② 硬凝反应 随着水泥水化反应的深入，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后，在碱性环境中， 能使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的部分或大部 分与钙离子进行化学反应，逐渐生成不溶于水的稳定结晶 化合物，增大了水泥土的强度 。
③ 相对密度 由于水泥的相对密度为3.1，比一般软土的相对密 度2.65～2.75要大，故水泥土的相对密度比天然软土的 相对密度稍大。水泥土相对密度比天然软土的相对密度 增加0.7％～2.5％。 ④ 渗透系数 水泥土的渗透性随水泥掺入比的增大和养护龄期的 增长而减小，一般可达10-8~10-5cm/s数量级。水泥加固 淤泥质粘土能减小原天然土层的水平向渗透系，这对深 基坑施工是有利的，可以利用它作为防渗帷幕。
(3) 碳酸化作用 水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二 氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，这种反 应也能使水泥土增加强度，但增长的速度较慢，幅度也较小。 由于搅拌机械的切削搅拌作用，实际上不可避免地会留 下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包 裹土团的现象，而土团间的大孔隙基本上已被水泥颗粒填满。 所以，加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区，而在大 小土团内部则没有水泥。只有经过较长的时间，土团内的土 颗粒在水泥水解产物渗透作用下，才逐渐改变其性质。因此 在水泥土中不可避免地会产生强度较大和水稳性较好的水泥 石区和强度较低的土块区。可见，搅拌越充分，土块被粉碎 得越小，水泥分布到土中越均匀，则水泥土结构强度的离散 性越小，其宏观的总体强和水化反应 普通硅酸盐水泥主要是由氧化钙、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。 (2) 土颗粒与水泥水化物的作用 当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成 水泥石骨架；有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发 生反应。
水泥土搅拌法
水泥土搅拌法
水泥土搅拌法是一种常用的土壤处理方法，用于改善土壤的力学性能和工程用途。
以下是水泥土搅拌法的步骤：
1. 准备工作：首先，需要确定搅拌区域，并对该区域进行清理和平整。
清理掉任何垃圾、杂草等，并确保地面平整平坦。
2. 施工准备：将所需的水泥和水泥土原料准备好。
确保水泥和土壤按照设计比例进行混合。
根据需要，还可以加入一些外加剂，如增强剂、掺合剂等。
3. 搅拌：将水泥和土壤放入一个混合设备（如搅拌机、混凝土搅拌车等），按照一定的比例进行搅拌。
具体搅拌时间和速度可以根据土壤的类型和需求进行调整。
4. 检查：在搅拌过程中，需要不断检查土体的湿度和均匀性。
如土体过干，可适量加水；如土体不均匀，应继续搅拌直到均匀。
5. 散布：将搅拌后的水泥土均匀地散布在施工区域。
可以使用推土机、铲车等设备进行整地。
6. 压实：使用轮胎压路机、震动压路机等设备对散布的水泥土进行压实，以提高其密实度和强度。
7. 养护：完成施工后，需要对新施工的水泥土进行养护，防止干裂和开裂。
常见的养护方法包括覆盖保护层、喷水保湿等。
水泥土搅拌法适用于土壤改良、路基加固、地基处理等工程中，通过混合水泥和土壤，可以提高土壤的强度、稳定性和耐久性。
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计规范》计算确定。
3.9 水泥土搅拌法
1.工艺流程：
3.9 水泥土搅拌法
3.9.4 施工要点
2. 深层搅拌施工前应先整平场地，清除 桩位处地上、地下一切障碍物(包括大块 石、树根和生活垃圾等)，场地低洼处用 粘性土料回填夯实，不得用杂填土回填。
3.9 水泥土搅拌法
3.9.4 施工要点
3.施工前应标定搅拌机械的灰浆泵输浆量、 灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和 起吊设备提升速度等施工参数，并根据设 计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配合
多层砖混结构房屋条形基础下的地基加固。
用于地下临时挡土结构时，可按重力式挡
土墙设计。
5.1.3 构造及材料
3.9 水泥土搅拌法
3.9.3 构造及材料
4.深层搅拌桩的布置： （3）格栅状或块状 将纵横两个方向的相邻桩搭接而形成格栅 状或块状。荷载大，不均匀下沉控制严格
的地基进行加固时采用。软土地区开挖深
水泥土搅拌法
1 特点和适用范围
2.适用范围： 淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基 承载力标准值不大于120kPa的粘性土地基， 对超软土效果更为显著。当用于处理泥炭土 或地下水具有侵蚀性时，宜通过试验确定其 适用性。冬季施工时应注意负温对处理效果 的影响。在深基坑开挖时用于防止坑壁及边 坡塌滑、坑底隆起等，以及作地下防渗墙等 工程上。
比。
3.9 水泥土搅拌法
3.9.4 施工要点
4.施工使用的固化剂和外掺剂必须通过加 固土室内试验检验才能使用。固化剂浆液 应严格按预定的配合比拌制，并应有防离 析措施。泵送必须连续，拌制浆液、固化
剂与外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等
应有专人记录。
3.9 水泥土搅拌法
3.9.4 施工要点
5.保证起吊设备的平整度和导向架的垂直 度，搅拌桩的垂直度偏差不得超过1.5％， 桩位偏差不得大于50mm。 6.搅拌机预搅下沉时，不宜冲水；当遇到
2.中心管喷浆式深层搅拌机：
（1）水泥浆从两根搅拌轴间的中心管输出； （2）叶片直径在1m以下时，不影响搅拌均 匀度；
（3）可以适用多种固化剂：纯水泥浆、水
泥砂浆或掺入工业废料等粗粒固化剂。
3.9 水泥土搅拌法
5.1.2 机具设备-深层搅拌机
3.9 水泥土搅拌法
3.9.3 构造及材料
1.加固范围： 可仅在上部结构基础范围内布桩。深层搅拌 桩介于刚性桩和柔性桩之间的桩型，承载性 能与刚性桩相近，不必像柔性桩那样在基础
水泥土搅拌法
什么是水泥土搅拌法？
是利用水泥或水泥砂浆、石灰作为固化 剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处 就地将软土和固化剂强制搅拌，固化剂 和软土之间会产生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 一定强度的地基，与天然地基形成复合 地基，从而提高地基承载力，增大变形 模量。水泥土搅拌法是用于加固饱和粘 性土地基的一种新方法。
以外设置保护桩。
3.9 水泥土搅拌法
3.9.3 构造及材料
2.固化剂：
固化剂可选用水泥、水泥砂浆或其他材料。 外掺剂：根据工程需要选用早强、缓凝、
固化剂掺入量宜为被加固土重的7％~15％。
减水、节省水泥等性能的材料。
3.9 水泥土搅拌法
3.9.3 构造及材料
3.承载力标准值： 复合地基承载力标准值： 通过现场复合地基载荷试验确定，或按下式 计算：
水泥土搅拌法
1 特点和适用范围
1.特点： （1）最大限度地利用原土； （2）施工中无振动、无噪声、无污染； （3）对土无侧向挤压； （4）合理选择固化剂及其配方，设计灵活； （5）土体重度不变，不产生附加沉降； （6）可灵活采用柱状、壁状、格栅状和块 状等加固体形状，有效提高地基承载力； （7）工期较短，造价低，效益显著。
基坑时，防止坑底降起和封底时采用。
3.9 水泥土搅拌法
5.1.3 构造及材料
3.9 水泥土搅拌法
3.9.3 构造及材料
5.压缩变形： 压缩变形包括复合土层的压缩变形和桩端 以下未处理土层的压缩变形。复合土层压 缩变形值可根据上部荷载、桩长、桩身强
度等按经验取10~30mm。桩端以下未处理
土层的压缩变形值可按《建筑地基基础设
较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但
应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。
3.9 水泥土搅拌法
3.9.4 施工要点
7.控制搅拌机的提升速度和次数，记录搅 拌机每米下沉或提升的时间，深度记录误 差≤50mm，时间记录误差≤5s，施工中发 现的问题及处理情况均应注明。
8.每天加固完毕，应用水清洗贮料罐、砂
浆泵、深层搅拌机及相应管道，以备再用。
换率m。
3.9 水泥土搅拌法
3.9.3 构造及材料
4.深层搅拌桩的布置： （1）柱状 每间隔一定的距离打设一根搅拌桩，适合 于加固处理独立柱基础和条形基础下的地 基。可采用正方形或等边三角形布桩形式， 其桩数可按下式计算：
3.9 水泥土搅拌法
ห้องสมุดไป่ตู้3.9.3 构造及材料
4.深层搅拌桩的布置： （2）壁状 将相邻搅拌桩部分重叠搭接而成，搭接宽 度宜大于100mm。适用于软土边坡加固；
3.9 水泥土搅拌法
3.9.3 构造及材料
3.承载力标准值： 单桩竖向承载力标准值： 应通过现场单桩载荷试验确定，也可按下列 二式计算，取其中较小值：
3.9 水泥土搅拌法
3.9.3 构造及材料
3.承载力标准值： 面积置换率m ： 在进行深层搅拌桩设计时，可根据要求达 到的地基承载力，按式(2-13)求得面积置
水泥土搅拌法
2 机具设备-深层搅拌机
1.叶片喷浆式深层搅拌机： （1）水泥浆从叶片上的若干个小孔喷出； （2）喷浆孔小易堵塞，较适用于大直径叶 片和连续搅拌的情况；
（3）只能使用纯水泥浆；
（4）加工制造也较为复杂。
9 水泥土搅拌法
5.1.2 机具设备-深层搅拌机
3.9 水泥土搅拌法
3.9.2 机具设备-深层搅拌机
3.9 水泥土搅拌法
结 束