5.3.1.2 適用范圍
水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0%(黃土含水量小于25%)大于70%或地下水的pH值小于4時(shí)不宜采用干法。
用于處理泥炭土、有機(jī)質(zhì)土塑性指數(shù)Ip大于25的黏土、地下水具有腐蝕性時(shí)以及無工程經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，必須通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。冬季施工時(shí)應(yīng)注意負(fù)溫對處理效果的影響。
5.3.2 加固機(jī)理
水泥土攪拌法加固機(jī)理包括對天然地基土的加固硬化機(jī)理(微觀機(jī)理)和形成復(fù)合地基 以加固地基土、提高地基土強(qiáng)度、減少沉降量的機(jī)理(宏觀機(jī)理)。
5.3.2.1 水泥土硬化機(jī)理(微觀機(jī)理)
當(dāng)水泥漿與土攪拌后，水泥顆粒表面的礦物很快與黏土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，在 顆粒間形成各種水化物。這些水化物有的繼續(xù)硬化，形成水泥石骨料，有的則與周圍具有一 定活性的黏土顆粒發(fā)生反應(yīng)。通過離子交換和團(tuán)粒化作用使較小的土顆粒形成較大的土團(tuán) 粒;通過硬凝反應(yīng)，逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定的結(jié)晶化合物，從而使土的強(qiáng)度提高。此外， 水泥水化物中的游離Ca(OH)2能吸收水中和空氣中的CO2，發(fā)生碳酸化反應(yīng)，生成不溶于水的CaCO3，這種碳酸化反應(yīng)也能使水泥土增加強(qiáng)度。通過以上反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有一定整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土。
5.3.2.2 復(fù)合地基加固機(jī)理(宏觀機(jī)理)
通過圖5.3-1所示的施工機(jī)械，在土中形成一定直徑的樁體，與樁間土形成復(fù)合地基承擔(dān)基礎(chǔ)傳來的荷載，可提高地基承載力和改善地基變形特性。有時(shí)，當(dāng)?shù)鼗凛^軟弱、地基承載力和變形要求較高時(shí)，也采用壁式加固，形成縱橫交錯(cuò)的水泥土墻，形成格柵形復(fù)合地基。甚至直接將擬加固范圍內(nèi)土體全部進(jìn)行處理，形成塊式加固實(shí)體。
【16】水泥土攪拌法的加固機(jī)理包括( )
A、水泥土硬化機(jī)理;B、復(fù)合地基加固機(jī)理;C、置換作用; D、擠密作用; 答案：A、B
5.3.3 設(shè)計(jì)
5.3.3.1 設(shè)計(jì)必須資料
工程地質(zhì)勘察應(yīng)查明填土層的厚度和組成，軟土層的分布范圍、含水量和有機(jī)質(zhì)含量， 地下水的侵蝕性質(zhì)等。深層攪拌設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行擬處理土的室內(nèi)配比試驗(yàn)，針對現(xiàn)場擬處理的最軟弱層軟土性質(zhì)，選擇合適的固化劑、外摻劑及其摻量，為設(shè)計(jì)提供各種齡期、各種配比的強(qiáng)度參數(shù)。對承受豎向荷載的水泥土強(qiáng)度宜取90d齡期試塊的立方體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值;對承受水平荷載的強(qiáng)度宜取28d齡期試塊的立方體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值。
5.3.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1 水泥摻量
水泥土攪拌法處理軟土的固化劑宜選用強(qiáng)度等級為32.5級以上的普通硅酸鹽水泥。水泥的摻量除塊狀加固時(shí)宜為被加固土質(zhì)量的7%~12%外，其余宜為12%~20%。濕法的水泥漿水灰比可選用0.45~0.55。
2 外摻劑
外摻劑可根據(jù)工程需要選用具有早強(qiáng)、緩凝、減水、節(jié)省水泥等性能的材料，但應(yīng)避免污染環(huán)境。外摻劑主要有木質(zhì)素磺酸鈣、石膏、磷石膏、三乙醇胺等。木質(zhì)素磺酸鈣是一種減水劑，試驗(yàn)表明，它對水泥土強(qiáng)度影響不大，石膏和三乙醇胺對水泥土的強(qiáng)度有增強(qiáng)作用，水泥~磷石膏對大部分軟黏土來說是一種經(jīng)濟(jì)有效的固化劑，一般可節(jié)省水泥26%。
3 置換率與加固深度
置換率指被加固土面積與擬加固場地面積的比率，主要取決于設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載 力大小。豎向承載的攪拌樁的長度應(yīng)根據(jù)承載力和變形的要求確定，并宜穿透軟弱土層到達(dá) 承載力相對較高的土層;為提高抗滑穩(wěn)定性而設(shè)置的攪拌樁，其樁長應(yīng)超過危險(xiǎn)滑弧以下 2m。此外，濕法的加固深度不宜大于20 m，干法不宜大于15m，水泥攪拌樁的樁徑不應(yīng)小于500 mm。
【17】某場地內(nèi)危險(xiǎn)滑動(dòng)面在基底以下6.0m，在采取地基處理時(shí)，樁長設(shè)計(jì)長度為( )。
A、6.0m; B、6.5m; C、7.5m; D、8.5m; 答案：D
【18】水泥土攪拌樁的直徑不應(yīng)小于( )。
A、300mm;B、400mm;C、500mm;D、600mm; 答案：C
4 承載力
豎向承載的攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確 定。初步設(shè)計(jì)時(shí)也可按下式估算：
【20】在利用公式Ra=ηfcuAp確定單豎向承載力時(shí)，fcu為( )。
A、 水泥土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下28d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值;
B、 水泥土試塊在自然養(yǎng)護(hù)條件下28d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值;
C、 水泥土試塊在自然養(yǎng)護(hù)條件下90d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值;
D、 水泥土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值; 答案：D
5 沉降
豎向承載攪拌樁復(fù)合地基的變形包括攪拌樁復(fù)合土層的平均壓縮變形和樁端以下未處理 土層的壓縮變形。其中復(fù)合土層的壓縮變形值Sl可按下式計(jì)算：
5.3.3.3 其他
1 加固范圍
豎向承載水泥攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)，攪拌樁平面布置可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及對地基承 載力和變形的要求，采用柱狀、壁狀、格柵狀、塊狀等處理形式。可只在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁，獨(dú)立基礎(chǔ)下樁數(shù)不宜少于三根。柱狀處理可采用正方形或等邊三角形等布樁形式，其樁數(shù)可 按下式計(jì)算：
n=mA/Ap 5.3-6
式中：n為樁數(shù);A為基礎(chǔ)底面積，Ap為樁截面面積。
2 褥墊層
豎向承載攪拌樁復(fù)合地基應(yīng)在基礎(chǔ)和樁之間設(shè)置褥墊層。褥墊層厚度可取200~300 mm。其材料可選用中砂、粗砂、級配砂石等，粒徑不宜大于20 mm。褥墊層有利于發(fā)揮樁間土承載力，同時(shí)，可降低樁頂應(yīng)力的集中，此外，還有使樁頂受力趨于均勻，避免由于樁頂剔鑿不平、基礎(chǔ)與樁頂直接接觸時(shí)樁體中產(chǎn)生局部過大應(yīng)力使樁體過早破壞的作用。
3 深層攪拌壁狀處理用于地下臨時(shí)擋土結(jié)構(gòu)時(shí)，可按重力式擋土墻設(shè)計(jì)。為了加強(qiáng)其整體性，相鄰樁搭接寬度宜大于100mm。
5.3.4 施工
5.3.4.1 基本要求
水泥土攪拌樁施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性試樁，數(shù)量不得少于2根。當(dāng)樁周為成層土 時(shí)，應(yīng)對相對軟弱土層增加攪拌次數(shù)或增加水泥摻量。 攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度、與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升速度應(yīng)相互匹 配，以確保加固深度范圍內(nèi)土體任一點(diǎn)均能經(jīng)過20次以上的攪拌。豎向承載攪拌樁施工時(shí)，停漿(灰)面應(yīng)高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高300~500mm厚的土層。開挖基坑時(shí)，應(yīng)將上部質(zhì)量較差樁段挖去。施工中應(yīng)保證攪拌樁機(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的豎直，攪拌樁的垂直度偏差不得超過1%;樁位偏差不得大于50mm，樁直徑和樁長不得小于設(shè)計(jì)值。
5.3.4.2 施工順序
如圖5.3-1所示，深層攪拌施工可按下列步驟進(jìn)行：①攪拌機(jī)械就位、調(diào)平;②預(yù)攪下沉至設(shè)計(jì)加固深度;③邊噴漿(粉)、邊攪拌提升至預(yù)定的停漿(灰)面;④重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)加固深度;⑤根據(jù)設(shè)計(jì)要求，噴漿(灰)或僅攪拌提升直至預(yù)定的停漿(灰)面;⑥關(guān)閉攪拌機(jī)械。
在預(yù)(復(fù))攪下沉?xí)r，也可采用噴漿(灰)的施工工藝，但必須確保全樁長上下至少重復(fù)攪拌一次。 此外，攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r不宜沖水，當(dāng)遇到較硬土層下沉太慢時(shí)，方可適量沖水，但應(yīng) 考慮沖水成樁對樁身強(qiáng)度的影響。攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝的要求，應(yīng)有專人記錄。
5.3.5 質(zhì)量檢驗(yàn)
1 施工質(zhì)量檢驗(yàn)
攪拌樁應(yīng)在成樁后7d后，采用淺部開挖樁頭(深度宜超過停漿(灰)面下0.5m)，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑。檢查量為總樁數(shù)的5%。成樁3d內(nèi)，可用輕型動(dòng)力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性。檢驗(yàn)樁的數(shù)量應(yīng)不少于已完成樁數(shù)的1%，且不少于3根。 經(jīng)觸探和載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)后對樁身質(zhì)量有懷疑時(shí)，應(yīng)在成樁28d后，用雙管單動(dòng)取樣器鉆取芯樣做抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量為施工樁總數(shù)的0.5%，且每項(xiàng)單體工程不得少于3點(diǎn)。
2 竣工驗(yàn)收
豎向承載的水泥土樁復(fù)合地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁 載荷試驗(yàn)。載荷試驗(yàn)必須在樁身強(qiáng)度滿足試驗(yàn)的條件時(shí)，并宜在成樁28d后進(jìn)行。檢驗(yàn)數(shù)量為施工樁總數(shù)的0.5%~1%，且每項(xiàng)單體工程不得少于3點(diǎn)。
【21】當(dāng)采用N10對水泥土攪拌樁進(jìn)行樁體均勻性檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在成樁( )天內(nèi)進(jìn)行。
A、1; B、2; C、3; D、4; 答案：C
【22】竣工驗(yàn)收時(shí)，對于豎向承載的水泥土攪拌樁，其承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用( )。
A、應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn); B、應(yīng)采用單樁載荷試驗(yàn);
C、應(yīng)采用地基土載荷試驗(yàn); D、應(yīng)采用N10檢驗(yàn)樁體均勻性及密實(shí)度; 答案：A、B