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搅拌桩支护PPT.ppt

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搅拌桩支护PPT

2.2.7 土钉支护 土钉支护是在基坑开挖过程中将较密排列的细长杆件土钉(钢筋)置于原位土体中,并在坡面上喷射钢筋混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作,形成复合土体。 二、密排桩与高压喷射水泥注浆桩的布置 1、密排桩可以紧密排列,也可以中间离开50-100mm,其间筑高压喷射水泥桩,如图2-9所示。 图2-9 密排桩与高压喷射水泥桩示意图 2、高压喷射桩的直径应以与密排桩的圆相切,目的是起止水作用,不让水渗入、坑内为原则。 深层搅拌法最适宜于各种成因的饱和软粘土,包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等。加固深度从数米至50-60m,国内最大深度可达15~18m。一般认为含有高岭石、多水高岭石与蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好;含有伊利石、氯化物等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。 上海地区5~7m开挖深度的基坑,其挡土结构过去多采用钢板桩。由于钢板桩打桩、拔桩时,施工噪声大、振动大、对土体扰动大,施工时产生较大的变形,隔水性能差,周围建筑物及地下管线会引起较大的沉降与位移。 我国宝钢工程在20世纪80年代初开始应用搅拌桩代替钢板桩作支护结构获得成功。国内多采用格栅形式,即重力坝式挡墙。这种支挡结构不透水,不设支撑,使基坑能在敞开的条件下开挖,而使用的材料仅水泥而已,因此具有较好的经济效益,深受欢迎。近几年来被广泛用于5~7m深基坑围护结构。 3.2水泥土的加固机理与特性 3.2.1 水泥土的加固机理 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水泥在粗细填充料中进行水解和水化作用,所以凝结速度较快。在水泥加固土时,由于水泥的掺量很小(仅占被加固土重的7%~15%),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,所以硬化速度缓慢且作用复杂,因此水泥加固土的强度增长过程也比混凝土缓慢。 水泥土加固基本原理是水泥与土经搅拌后发生一系列的化学反应而逐步硬化,其主要反应有: (1)水泥的水解和水化反应 普通硅酸盐水泥主要由氧化钙、二氧化硅等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、含水铝酸钙等化合物。 (2)粘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。 (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。 由水泥加固土的机理可见,由于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现象,土团之间的大孔隙基本上被水泥颗粒填满。所以加固后的水泥土中形成大小土团中没有水泥,其周围则水泥较多的情况。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,水泥土中不可避免地会有强度较大和水稳定性较好的水泥石区和强度较低的土块区。两者在空间相互交替,从而形成一种独特的水泥土结构。可以定性地讲,水泥和土之间的强制搅拌越充分,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,其宏观的总体强度也越高。 3.2.2 水泥土的特性 水泥土中一般采用425号普通硅酸盐水泥或矿渣水泥。水泥浆水灰比可选用0.4~0.5。水泥掺入量为所加固土重的7%~15%。 根据水泥土室内试验结果:水泥土的容重略大于软土,约比软土大0.7%~2.3%,含水量小于软土。无侧限抗压强度qu一般为0.5~4.0MPa。抗拉强度σt = 0.15~0.25 qu。内聚力c=0.2~0.3qu,内摩擦角φ=20o~30o。变形模量E50=120~150qu(E50为水泥土的应力达到破坏值的50%时的变形模量)。渗透系数k=10 -7~10 -6cm/s。 水泥土的无侧限强度比天然软土大几十倍至数百倍。应力——应变特性如图3-1所示,其变形特征随强度不同而介于脆性体与弹塑性体之间。 水泥土受力开始阶段,应力与应变关系基本上符合虎克定律。当外力达到极限强度的70%~80%时,试块的应力和应变关系不再继续保持直线关系。当外力达到极限强度时,对于强度大于2000kPa的水泥土很快出现脆性破坏,破坏后残余强度很小,此时的轴向应变约为0.8%~1.2%(如图3-1中的A20、A25试件) ;对于强度小于2000kPa的水泥土则表现为塑性破坏(图3-1中的A5、A10和A15

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