5.3.2　加固机理

　　水泥土搅拌法加固机理包括对天然地基土的加固硬化机理(微观机理)和形成复合地基以加固地基土、提高地基土强度、减少沉降量的机理(宏观机理)。

　　5.3.2.1　水泥土硬化机理(微观机理)

　　当水泥浆与土搅拌后，水泥颗粒表面的矿物很快与黏土中的水发生水解和水化反应，在颗粒间形成各种水化物。这些水化物有的继续硬化，形成水泥石骨料，有的则与周围具有一定活性的黏土颗粒发生反应。通过离子交换和团粒化作用使较小的土颗粒形成较大的土团粒；通过硬凝反应，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物，从而使土的强度提高。此外，水泥水化物中的游离Ca(OH)2能吸收水中和空气中的CO2，发生碳酸化反应，生成不溶于水的CaCO3，这种碳酸化反应也能使水泥土增加强度。通过以上反应，使软土硬结成具有一定整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土。

　　5.3.2.2　复合地基加固机理(宏观机理)

　　通过图5.3-1所示的施工机械，在土中形成一定直径的桩体，与桩间土形成复合地基承担基础传来的荷载，可提高地基承载力和改善地基变形特性。有时，当地基土较软弱、地基承载力和变形要求较高时，也采用壁式加固，形成纵横交错的水泥土墙，形成格栅形复合地基。甚至直接将拟加固范围内土体全部进行处理，形成块式加固实体。

　　【16】水泥土搅拌法的加固机理包括（　　）

　　A、水泥土硬化机理；

　　B、复合地基加固机理；

　　C、置换作用；

　　D、挤密作用；

　　答案：A、B

　　5.3.3　设计

　　5.3.3.1　设计必须资料

　　工程地质勘察应查明填土层的厚度和组成，软土层的分布范围、含水量和有机质含量，地下水的侵蚀性质等。深层搅拌设计前应进行拟处理土的室内配比试验，针对现场拟处理的最软弱层软土性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量，为设计提供各种龄期、各种配比的强度参数。对承受竖向荷载的水泥土强度宜取90d龄期试块的立方体无侧限抗压强度平均值；对承受水平荷载的强度宜取28d龄期试块的立方体无侧限抗压强度平均值。

　　5.3.3.2　设计内容

　　1　水泥掺量

　　水泥土搅拌法处理软土的固化剂宜选用强度等级为32.5级以上的普通硅酸盐水泥。水泥的掺量除块状加固时宜为被加固土质量的7%~12%外，其余宜为12%~20%。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45~0.55。

　　2　外掺剂

　　外掺剂可根据工程需要选用具有早强、缓凝、减水、节省水泥等性能的材料，但应避免污染环境。外掺剂主要有木质素磺酸钙、石膏、磷石膏、三乙醇胺等。木质素磺酸钙是一种减水剂，试验表明，它对水泥土强度影响不大，石膏和三乙醇胺对水泥土的强度有增强作用，水泥~磷石膏对大部分软黏土来说是一种经济有效的固化剂，一般可节省水泥26%。

　　3　置换率与加固深度

　　置换率指被加固土面积与拟加固场地面积的比率，主要取决于设计要求的复合地基承载力大小。竖向承载的搅拌桩的长度应根据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。此外，湿法的加固深度不宜大于20m，干法不宜大于15m，水泥搅拌桩的桩径不应小于500mm。

　　【17】某场地内危险滑动面在基底以下6.0m，在采取地基处理时，桩长设计长度为（　　）。

　　A、6.0m；

　　B、6.5m；

　　C、7.5m；

　　D、8.5m；

　　答案：D

　　【18】水泥土搅拌桩的直径不应小于（　　）。

　　A、300mm；

　　B、400mm；

　　C、500mm；

　　D、600mm；

　　答案：C

　　4　承载力

　　竖向承载的搅拌桩复合地基承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计时也可按下式估算：

　　式中：pz为搅拌桩复合土层顶面的附加压力值(kPa)；Pzl为搅拌桩复合土层底面的附加压力值(kPa)；Esp为搅拌桩复合土层的压缩模量(MPa)；Ep为搅拌桩的压缩模量，可取(100~120)fcu(kPa)，对桩较短或桩身强度较低者可取低值，反之可取高值；Es为桩间土的压缩模量(MPa)。桩端以下未处理土层的压缩变形值可按国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的有关规定确定。