水泥土搅拌桩地基处理技术应用研究_开题报告

一、文献综述

上世纪80年代以来，国民经济飞速增长，经济相对更发达的沿海地区，城市建筑物更加密集，超高层建筑越来越多。市政交通水利等基础设施和地下空间也得到开发利用，地铁工程、地下商业街、人防工程接踵而来。但沿海沿江地区普遍处于软土地区、淤质海岸。软土具有的高含水量、低强度、低渗透性、高压缩性、高灵敏度的特点，根本不能满足工程建设的需要，导致建筑物在建成后，很长一段时间仍在沉降，有的地方甚至产生不均匀沉降，严重影响了建筑物的正常使用。给工程建设带来了严竣的挑战，对地基处理技术提出了更高的要求。

水泥搅拌桩技术是国内外最常用的地基处理方法之一，水泥土搅拌桩复合地基具有造价低廉、施工简单、质量容易控制，现已普遍应用于软弱土地基处理中。

水泥搅拌桩适用土质类型广，加固深度大。适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种成因的饱和软粘土、含水量高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土等地基。对泥炭土或地下水PH值较低、有机质含量高的粘性土，宜通过试验确定其适用性。加固深度主要取决于使用搅拌机的动力大小及地基反力。

水泥搅拌桩技术加固软土地基的主要机理是来自于水泥的水解与水化、离子交换、凝结与硬化、碳酸化作用等四个方面。利用硅酸盐水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将地基土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和土体之所产生的一系列物理、化学反应，使地基土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固体，提高地基强度、增大变形模量和减少地基沉降量。

水泥土搅拌法是深层”搅拌法的一种类型，固化剂采用的有水泥浆液和干水泥粉。因此有湿法和干法之分，即水泥浆搅拌法和粉体喷射搅拌法。粉体喷射搅拌法由于不再向地基中注入附加水分，能充分吸收软土中的水分，使地基初期强度较高，对含水量高的软土处理效果显著。搅拌施工中无噪声、无污染、对周围环境和建筑物无不良影响，也使该技术得到推广应用。

搅拌桩技术起源于美国，称为mixed-in-place(MIP工法)。1953年日本从美国引进搅拌桩技术称此法为cement deep mixing method(CDM工法)。目前，日本有海上和陆上两种施工机械，陆上机械为双轴，成孔直径1000mm、最大钻深达40米，海上机械有多种类型，成孔最大直径2000mm，最多轴有8根，可一次成孔8个，最大钻深达70米。

我国于1977年开始由冶金工业部建筑研究总院和交通部水运规划设计院引进开发双轴水泥搅拌桩技术，研制出国内第一台SJB-1型双搅拌轴中心管输浆的搅拌机械，由江阴市江阴振冲器厂生产，通过鉴定后用于各类工程。目前SJB-2型加固深度可达18米，成孔直径700mm。2002年又研制出三轴钻孔搅拌机ZKD65-3型和ZKD85-3型，钻孔深度达30米，成孔最大直径850mm。与此同时，上海申元岩土工程有限公司和上海航天局研制出“施工监控自动化-SJC型水泥搅拌桩注浆量监测记录仪”，在测定水泥量的同时，可控制并记录出水泥量在桩身范围内分布的均匀程度，有效地解决了水泥土搅拌桩施工质量失控的难题，使施工质量得到了可靠保证。

日本对粉体喷射搅拌桩的研究始于1978年，现有单轴和双轴两种粉喷机械，成孔直径800mm-1000mm，钻孔深度15-33米。日本羽田机场跑道的软土地基就是采用粉体喷射搅拌法处理的。

我国铁道部与上海探矿机械厂于1987年研制出GPP-5型步履式粉喷机，成孔直径500mm，加固深度12米。后又研制生产出GPP-7型粉喷机，目前粉喷机成桩直径700mm，成孔深度达18米。

水泥搅拌桩的优点分析，水泥搅拌桩将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，最大限度地利用了原土。水泥搅拌桩施工搅拌时无振动、无噪声和无污染，可在市区和密集建筑群中进行施工，对周围环境影响小。搅拌时不会产生地基侧向挤出，对周围建筑物及地下结构影响很小。水泥搅拌桩形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、基坑工程围护挡墙、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等。设计灵活，可根据不同地基土的性质和工程设计要求，合理选择固化剂及其配方。根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式。与钢筋混凝土桩基相比，能节约大量的钢材，从而降低造价。

水泥搅拌桩的缺点分析，由于设计方法比较保守。置换率高达40%-80%，桩体设计强度取值一般不超过03MPa，同时由于理论研究投入不够，没有取得完整的应力场和变形场数据，使其设计计算方法不尽人意，应加强桩土应力比及组合水泥土的工作机理研究，完善复合地基的变形计算方法。

砼芯水泥土搅拌桩是种改良型的搅拌桩，具有水泥搅拌桩和预制混凝土桩的优势。砼芯水泥土搅拌桩用预制钢筋混凝土小方桩作为受力核心插入水泥搅拌桩中形成复合材料桩，并用连梁连接，形成空间门架式结构体系。这种结构有较大的侧向刚度，可有效限制围护结构的侧向变形。砼芯水泥土搅拌桩作为承压桩，已广泛应用于高等级公路软基处理和房建工程的地基处理。

水泥搅拌桩技术的发展和加固机理，从可持续发展的角度来看，存在高能耗、高二氧化碳排放和不可再生资源消耗。目前的发展方向是：1.以工业副产品废料替代硅酸盐水泥作为搅拌桩固化剂；2.研发低能耗、低二氧化碳排放和可循环利用的新型固化剂/固化方法。3.对现行搅拌桩施工技术和设计理论进行改进和优化，研发新设备、新工艺和新桩型，以提高搅拌桩加固效率，减少水泥使用量。

二、^范文提纲

1 绪论

2 概述

2.1水泥土搅拌桩的概念

2.1.1水泥土搅拌桩的发展概况

2.1.2水泥土搅拌桩的特点

2.1.3水泥土搅拌桩的适用范围

2.2水泥土搅拌桩复合地基加固机理

2.2.1水泥的水解和水化反应

2.2.2粘土颗粒与水泥水化物的作用

2.2.3碳酸化作用

3 设计计算

3.1水泥土搅拌桩的设计计算

3.2柱状水泥土搅拌桩复合地基的设计计算

3.3拱形水泥土搅拌桩挡墙的设计计算

3.4长短桩复合地基的设计

3.5扩大支盘搅拌劲芯桩技术

4 施工工艺技术分析

4.1湿法

4.2干法

4.2.温法与干法的优缺点

4.3施工机械设备

4.4常见典型水泥土搅拌桩施工的重难点和关键技术环节分析

5 工程案例分析

5.1案例一

5.2案例二

5.3案例三

6 结束语

三、参考文献

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[8]陈一平 张季超 陈小宝 王可怡 地基处理新技术与工程实践[M]北京：科学出版社 2010年

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