地基处理 深层搅拌桩
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2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
在水泥中含量最高（占总量的50%），是决定 强度的主要因素。
2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO·2SiO23H2O+Ca(OH)2 在水泥中含量较高（占总量的25%），主要产生后期强度。
3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·AL2O3·3H2O 占水泥总量的10%，水化速度最快，促进早凝
图 一
图 二
σ1
-
σ3
1 aw 30%
1 2
2 aw 25%
3 aw 20%
4 aw 15%
3 5 aw 10%
4
5
3 392 kPa
1
3 196 kPa
2
3 3 0
围压增高，强度越高，延性越高。
2、无侧限抗压强度及其影响因素
水泥土无侧限抗压强度一般在0.3～0.4MPa之间。无侧限强 度较高的水泥土（1.5～2.0MPa）表现为脆性破坏，而对无 侧限抗压强度较低的水泥土表现为塑性破坏。
（三）水泥土的抗冻性能
（一）水泥土物理性质 1、含水量
D
水泥土在硬凝过程中，使部分自由σ水c线 以结晶水的形式固定下
i-1z
zi
来，所以水泥土含水量低于原状土的含水量，且随水泥掺入
比aw增加而减小。
Hi
σc(i-1) p 1i
σz(i-1) Δp1i
σz线 p1i=(σci+σc(i-1))/2
来自百度文库
计算下限
4、分类：
分类标准
固化剂 材料种
类
固化剂 材料形
态
类别
主要特点
水泥土深层搅拌
喷射水泥浆或雾状粉体
法 石灰粉体深层搅拌
法
喷射雾状石灰粉体
浆液喷射深层 搅拌法
粉体喷射深层 搅拌法
喷射水泥浆
喷射雾状石灰粉体或水泥粉体 、石灰水泥混合粉体
第一节水泥土深层搅拌法
一、适用条件：
加固淤泥、淤泥质土和地基承载力标准值不大于 120kPa的粘性土和粉土地基。
孔隙比 1.63 1.44 1.34 1.34
（二）水泥土的力学性能 1、水泥土的破坏特征
水泥土的破坏与水泥掺
入比aw及围压有关
图
一
1
2
1 aw 30%
图
2 aw 25%
二
3 aw 20%
4 aw 15%
σ1
3 5 aw 10%
-
4
σ3
5
3 392 kPa
1
3 196 kPa
1、离子交换和团粒化作用
水泥水化生成的氢氧化钙中的Ca2+和粘土颗粒表面Na+、k+
进行当量离子交换，使土颗粒分散度降低，产生聚结，形 成较大团粒，土体抗剪强度提高。
2、硬凝作用
Ca2+数量超过离子交换的需求量后，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Ca2+
产生化学反应并逐渐生成不溶于水的稳定的铝酸钙、硅酸 钙的结晶水化物。
σci
σzi
Δpi=(σzi+σz(i-1))/2
2、重度
σc
σz=0.2或0.1σc
掺入软土中的水泥浆重度与软土重度相近，所以水泥土的重 度与天然软土的重度相差不大。故采用水泥搅拌法加固厚层 软土地基时，加固部分对下卧层不致产生过大的附加沉降。
3、相对密度
水泥土的相对密度为3.1,稍大于一般软土的相对密度 (2.65～2.75)。
（三）碳酸化作用
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
CaCO3 提高水泥土的强度，但增长较慢，幅度也较小。
三、水泥土物理、力学性质
（一）水泥土物理性质
1、含水量 2、重度 3、相对密度 4、渗透系数 （二）水泥土的力学性能
1、水泥土的破坏特征 2、无侧限抗压强度及其影响因素 3、抗拉强度 4、抗剪强度 5、变形模量、压缩系数和压缩模量
4CaO·Al2O3 ·Fe 2O4+2Ca(OH)2 +10H2O=3CaO·AL2O3·6H2O+ 3CaO·Fe 2O4 ·6H2O
占水泥总量的10%，水化速度最快，促进早强
生成物溶于水中，其溶液达到饱和以后，生成物以胶 体析出，形成凝胶体。将大量自由水以结晶水的形式 固定。
（二）粘土颗粒与水泥土水化物的作用
4、渗透系数
水泥土的渗透系数与水泥掺入比和龄期有关。水泥掺入比越 大，龄期越长，渗透系数越小，一般可达10-5～10-8cm/s。
水泥土的物理性质
水泥掺入比 重度
0
16.6
3
5
16.8
0
10
17.1
0
15
17.1
0
含水量 61.4 51.4 47.6 46.3
相对密度 2.706 2.708 2.712 2.736
2
3 3 0
脆性破坏：裂隙沿轴向发展，土体
脆性破坏。水泥掺入比高，围压小
图1曲线1和2，图2中曲线3
塑性剪切破坏：裂
隙沿两个方向大量 出现，形成塑性流 动区，土体塑性破 坏。水泥掺入比低 或围压高。 图1曲线4、5，图2 中曲线1。
脆性剪切破 坏:介于两者
之间 图1曲线3， 图2中曲线2
水泥掺入比越高，强度越 高，但延性降低。
1、定义：利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特
制深层搅拌机械就地在地基深部将软土和固化剂强制拌和， 使软土硬结成加固体，从而提高地基强度和增大变形模量。
2、用途：
（1）建筑物或构筑物地基； （2）进行大面积地基加固，防止码头岸壁的滑动，基坑开挖 挡土，抗隆起； （3）加固道路、桥梁； （4）地下防渗墙，阻止地下水的渗透。
3、特点：
（1）基本不存在挤土效应，对周围地基扰动小。 （2）可根据不同的土质和工程设计要求，合理选择固化剂及 配方，应用灵活。 （3）施工无振动，噪音小，可在市区和建筑物密集地区施工 。
（4）土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层不致产 生过大附加沉降。 （5）结构形式多样性：根据工程需要，选用块状、柱 状、壁状、格栅状等。
二、加固机理 （一）水泥的水解和水化反应 （二）粘土颗粒与水泥土水化物的作用 （三）碳酸化作用
三、水泥土物理、力学性质 四、水泥土搅拌桩地基加固设计
（一）水泥的水解和水化反应
水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物（硅酸二 钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙）很快与 软土中的水发生反应，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
影响无侧限抗压强度的因素
qu
（1）水泥掺入比aw
指掺入土中的水泥质量与被加
固软土的湿质量比值的百分数。 aw越高，无侧限抗压强度越高。
aw
qu
（2）龄期
龄期越长，无侧限抗压强度qu
d
（3）水泥标号越高，无侧限抗压强度 qu 越高
水泥标号对水泥土强度的影响
在水泥中含量最高（占总量的50%），是决定 强度的主要因素。
2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO·2SiO23H2O+Ca(OH)2 在水泥中含量较高（占总量的25%），主要产生后期强度。
3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·AL2O3·3H2O 占水泥总量的10%，水化速度最快，促进早凝
图 一
图 二
σ1
-
σ3
1 aw 30%
1 2
2 aw 25%
3 aw 20%
4 aw 15%
3 5 aw 10%
4
5
3 392 kPa
1
3 196 kPa
2
3 3 0
围压增高，强度越高，延性越高。
2、无侧限抗压强度及其影响因素
水泥土无侧限抗压强度一般在0.3～0.4MPa之间。无侧限强 度较高的水泥土（1.5～2.0MPa）表现为脆性破坏，而对无 侧限抗压强度较低的水泥土表现为塑性破坏。
（三）水泥土的抗冻性能
（一）水泥土物理性质 1、含水量
D
水泥土在硬凝过程中，使部分自由σ水c线 以结晶水的形式固定下
i-1z
zi
来，所以水泥土含水量低于原状土的含水量，且随水泥掺入
比aw增加而减小。
Hi
σc(i-1) p 1i
σz(i-1) Δp1i
σz线 p1i=(σci+σc(i-1))/2
来自百度文库
计算下限
4、分类：
分类标准
固化剂 材料种
类
固化剂 材料形
态
类别
主要特点
水泥土深层搅拌
喷射水泥浆或雾状粉体
法 石灰粉体深层搅拌
法
喷射雾状石灰粉体
浆液喷射深层 搅拌法
粉体喷射深层 搅拌法
喷射水泥浆
喷射雾状石灰粉体或水泥粉体 、石灰水泥混合粉体
第一节水泥土深层搅拌法
一、适用条件：
加固淤泥、淤泥质土和地基承载力标准值不大于 120kPa的粘性土和粉土地基。
孔隙比 1.63 1.44 1.34 1.34
（二）水泥土的力学性能 1、水泥土的破坏特征
水泥土的破坏与水泥掺
入比aw及围压有关
图
一
1
2
1 aw 30%
图
2 aw 25%
二
3 aw 20%
4 aw 15%
σ1
3 5 aw 10%
-
4
σ3
5
3 392 kPa
1
3 196 kPa
1、离子交换和团粒化作用
水泥水化生成的氢氧化钙中的Ca2+和粘土颗粒表面Na+、k+
进行当量离子交换，使土颗粒分散度降低，产生聚结，形 成较大团粒，土体抗剪强度提高。
2、硬凝作用
Ca2+数量超过离子交换的需求量后，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Ca2+
产生化学反应并逐渐生成不溶于水的稳定的铝酸钙、硅酸 钙的结晶水化物。
σci
σzi
Δpi=(σzi+σz(i-1))/2
2、重度
σc
σz=0.2或0.1σc
掺入软土中的水泥浆重度与软土重度相近，所以水泥土的重 度与天然软土的重度相差不大。故采用水泥搅拌法加固厚层 软土地基时，加固部分对下卧层不致产生过大的附加沉降。
3、相对密度
水泥土的相对密度为3.1,稍大于一般软土的相对密度 (2.65～2.75)。
（三）碳酸化作用
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
CaCO3 提高水泥土的强度，但增长较慢，幅度也较小。
三、水泥土物理、力学性质
（一）水泥土物理性质
1、含水量 2、重度 3、相对密度 4、渗透系数 （二）水泥土的力学性能
1、水泥土的破坏特征 2、无侧限抗压强度及其影响因素 3、抗拉强度 4、抗剪强度 5、变形模量、压缩系数和压缩模量
4CaO·Al2O3 ·Fe 2O4+2Ca(OH)2 +10H2O=3CaO·AL2O3·6H2O+ 3CaO·Fe 2O4 ·6H2O
占水泥总量的10%，水化速度最快，促进早强
生成物溶于水中，其溶液达到饱和以后，生成物以胶 体析出，形成凝胶体。将大量自由水以结晶水的形式 固定。
（二）粘土颗粒与水泥土水化物的作用
4、渗透系数
水泥土的渗透系数与水泥掺入比和龄期有关。水泥掺入比越 大，龄期越长，渗透系数越小，一般可达10-5～10-8cm/s。
水泥土的物理性质
水泥掺入比 重度
0
16.6
3
5
16.8
0
10
17.1
0
15
17.1
0
含水量 61.4 51.4 47.6 46.3
相对密度 2.706 2.708 2.712 2.736
2
3 3 0
脆性破坏：裂隙沿轴向发展，土体
脆性破坏。水泥掺入比高，围压小
图1曲线1和2，图2中曲线3
塑性剪切破坏：裂
隙沿两个方向大量 出现，形成塑性流 动区，土体塑性破 坏。水泥掺入比低 或围压高。 图1曲线4、5，图2 中曲线1。
脆性剪切破 坏:介于两者
之间 图1曲线3， 图2中曲线2
水泥掺入比越高，强度越 高，但延性降低。
1、定义：利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特
制深层搅拌机械就地在地基深部将软土和固化剂强制拌和， 使软土硬结成加固体，从而提高地基强度和增大变形模量。
2、用途：
（1）建筑物或构筑物地基； （2）进行大面积地基加固，防止码头岸壁的滑动，基坑开挖 挡土，抗隆起； （3）加固道路、桥梁； （4）地下防渗墙，阻止地下水的渗透。
3、特点：
（1）基本不存在挤土效应，对周围地基扰动小。 （2）可根据不同的土质和工程设计要求，合理选择固化剂及 配方，应用灵活。 （3）施工无振动，噪音小，可在市区和建筑物密集地区施工 。
（4）土体加固后，重度基本不变，软弱下卧层不致产 生过大附加沉降。 （5）结构形式多样性：根据工程需要，选用块状、柱 状、壁状、格栅状等。
二、加固机理 （一）水泥的水解和水化反应 （二）粘土颗粒与水泥土水化物的作用 （三）碳酸化作用
三、水泥土物理、力学性质 四、水泥土搅拌桩地基加固设计
（一）水泥的水解和水化反应
水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物（硅酸二 钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙）很快与 软土中的水发生反应，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
影响无侧限抗压强度的因素
qu
（1）水泥掺入比aw
指掺入土中的水泥质量与被加
固软土的湿质量比值的百分数。 aw越高，无侧限抗压强度越高。
aw
qu
（2）龄期
龄期越长，无侧限抗压强度qu
d
（3）水泥标号越高，无侧限抗压强度 qu 越高
水泥标号对水泥土强度的影响