挡土墙桩加固处理分析的论文[共五篇]

第一篇：挡土墙桩加固处理分析的论文

摘要：针对湖南某排桩挡土墙桩倾斜的情况，现场进行紧急处理，对倾斜的排桩经分析和动测确定其无断桩现象后，对其降级使用，在其后增加一排桩，使原桩仅承受新老两排桩之间的有限土体的土压力，并加固倾斜桩被动区，加强桩的嵌固条件。事实证明，该处理方法切实可行。

关键词：倾斜桩卸载加固

1、工程概况

湖南某特大企业的火力发电厂，场地标高123m，场地南面以挡土墙顶退后约5m的围墙外为当地一钢管厂土地，场地标高132m。

由于场地狭窄，原设计采用排桩挡土墙，桩径1.2m，桩距2.5m，为人工挖孔灌注桩，钢筋砼护壁。地面以上桩长最高9m，地面以下小于7m，嵌岩1m。桩顶冠梁截面1200×900，桩间靠近外侧240厚砖墙砌筑，表面水泥砂浆粉刷。由于场地地下水位低，未采取隔水措施。挡土墙竣工后，中段墙脚附近加了一条地下电缆隧道，电缆隧道基坑深4m。电缆隧道上拟建一条4m宽消防通道。挡土墙顶内侧有一条电缆沟，沟一面以墙顶冠梁为壁，另一面为砖砌体，内有重要工业电力电缆，绝对不允许断电。距挡土墙顶外侧约6m是两个水池，水池深约4m，由于使用问题常有水溢出并常年漏水。

2、地质情况

场地原始地貌属剥蚀残丘，略呈北高南低态势，勘孔内未见地下水，土层从上至下为(孔口标高132.2m)：

人工填土层：褐色或杂色，干~稍湿、稍密状态，层厚0~3m；含砾石粘土：褐黄~褐红色，硬塑状态，层厚8~14m；粘土：褐黄~棕红色，饱和，硬塑状态，层厚约2m；含角砾粘土：棕红色，饱和，可塑~软塑状态，层厚约4m；灰岩：青灰~灰白色，中等风化。

3、事故现象

事故发生后，笔者应邀迅速前往参与处理，在现场从挡土墙下可看到，桩间墙开了大量通长斜裂缝，部分桩间墙与桩相接处开有从上至下的竖直通长裂缝，缝宽20~40mm，墙根部砌体有两处已完全塌落形成墙洞，孔口内土体涌出，桩体地上部分除有两处粉刷层开裂外，未见明显破坏。整个挡土墙中段向外倾斜，经现场简单测量，桩顶最大位移约1m。桩顶冠梁在转角处附近应力集中导致外侧面完全压碎，顶面可见斜裂缝贯穿截面。

在挡土墙顶上可看到，墙顶围墙向挡土墙方向倒下，围墙后至水池间土体大面积塌陷，并有裂缝，最宽处缝宽达500mm以上。挡土墙内侧面的电缆沟砖砌体壁已倒塌，其上的4条电缆被埋入土中，固定于冠顶梁侧的3条电缆仍挂在梁上。坡顶两根已废除的水泥电线杆严重倾斜。

4、紧急措施

由于挡土墙变形较大，且变化速率很快，周边环境出现了沉降和开裂，当时正逢雨季，如天气起变化，破坏继续加剧，可能引起倒塌或严重破坏。同时坡顶的电缆如被损坏，将引起严重的停电事故，导致生产停产，甚至人员伤亡。情况比较危急，立即采取了应急措施，这些措施有：

(1)临时加固，立即征调毛石堆积于墙脚被动区，堆高3m；

(2)墙顶卸载，挖去挡土墙顶内侧主动区土，深度3m；

(3)抽除墙顶水池内的水，防止水对墙后土的继续浸润；

(4)在墙上设置监测点观察墙体的发展。

采取以上措施后，基本已控制了墙体的变位，为下一步设计争取了时间，创造了安全的施工条件。

5、原因分析

根据现场破坏情况，笔者通过定性分析，认为排桩倾斜的主要原因有以下几点：

(1)由于墙脚电缆隧道开挖时比较靠近桩，被动区原状土换成了人工填土，墙脚的被动土压大幅度降低，桩嵌固作用减弱，抗倾覆力矩降低。

(2)墙上按设计留有排水孔，但墙后的土为原状土，孔内未采取有效的滤水措施，排水不理想。此外，地勘时为枯水季节，土的内摩擦角φ和粘聚力c值较大，但由于雨季或坡顶水池漏、溢水，设计未采取隔水措施，在排水不畅的情况下，墙后粘性土在浸水后，其φ值降低，c值为0，同时产生水压力，墙后主动土压力大幅度增大，倾覆力矩增大。

(3)按照参考文献，桩间距一般不大于1.5D(D为桩径)，在地下水较低地区，中心距可稍大，但不宜超过2D，而本工程桩距2500mm，稍大于2倍桩径，安全储备较小。

在上述原因的共同作用下，桩的倾覆力矩大于抗倾覆力矩，桩根部发生小角度转动，墙顶土体沉降开裂，导致土体结构破坏而进一步加大主动区土压力，使挡土墙破坏速率变快，出现严重险情。

6、加固处理

采取了临时应急措施后，组织了有关人员讨论加固方案，提出了3种方案：最终采用笔者提供的方案，即墙顶卸载后，在现有墙后3m处，补挖一排桩，冠梁顶面低于现有挡墙顶3m，上砌3m重力式挡土墙，新老桩之间减载的土不再回填，形成了分段挡土墙。墙间表面用混凝土作地坪并设排水沟。新桩达到80%强度后，墙脚的临时加固毛石顶面降低至原设计消防通道标高以上1m，其上作0.5m厚刚性路面与原挡土墙紧密结合，该段拟建消防通道抬高1.5m并以6%斜坡与原路面相接，这样原桩有效嵌固深度比原设计加高了1.5m，老墙仅承受4.5m高，3m宽的有限土体的侧压力，原桩被降级使用。此外还采取了坡顶水池作防水处理；桩间墙用顶面0.5m宽，墙面垂直，墙背与现有桩斜度相同的片石砌体代替，消除现有挡墙的危险感；加强对墙体及周围设施的监测等一系列措施，该方案施工周期不长，同时利用了部分临时加固措施，较为经济。

现该项目已竣工，根据监测数据，加固措施效果可达到设计要求，证明处理是成功。

7、结语

(1)支挡结构作为永久性结构时，在设计时应注意地勘报告中的勘察条件，考虑气候和墙顶、墙脚区域使用性质等因素变化引起场地的水文、土质变化，原有参数发生变化，甚至计算公式不再适用。对于其它类似的地基基础设计时也应注意这一点。

(2)地下设施定位和施工时，必须首先查明周围现有构筑物、设施、地下管线等隐蔽工程的分布和使用、受力条件，并和有关专业充分协商，切不可盲目施工或设计。

(3)对边坡、挡土墙等支挡结构，必须重视施工及使用期间的监测工作，严格按有关规范规定的方法、项目、时间进行监测，发现安全隐患及时处理，避免小隐患变成大险情甚至酿成灾难，同时，处理难度和费用也将成倍甚至几十倍、几百倍增加。

第二篇：某排桩挡土墙桩倾斜加固处理

1、工程概况

湖南某特大企业的火力发电厂，场地标高123m，场地南面以挡土墙顶退后约5m的围墙外为当地一钢管厂土地，场地标高132m。

由于场地狭窄，原设计采用排桩挡土墙，桩径1.2m，桩距2.5m，为人工挖孔灌注桩，钢筋砼护壁。地面以上桩长最高9m，地面以下小于7m，嵌岩1m。桩顶冠梁截面1200×900，桩间靠近外侧240厚砖墙砌筑，表面水泥砂浆粉刷。由于场地地下水位低，未采取隔水措施。挡土墙竣工后，中段墙脚附近加了一条地下电缆隧道，电缆隧道基坑深4m。电缆隧道上拟建一条4m宽消防通道。挡土墙顶内侧有一条电缆沟，沟一面以墙顶冠梁为壁，另一面为砖砌体，内有重要工业电力电缆，绝对不允许断电。距挡土墙顶外侧约6m是两个水池，水池深约4m，由于使用问题常有水溢出并常年漏水。

2、地质情况

场地原始地貌属剥蚀残丘，略呈北高南低态势，勘孔内未见地下水，土层从上至下为(孔口标高132.2m)：人工填土层：褐色或杂色，干~稍湿、稍密状态，层厚0~3m；含砾石粘土：褐黄~褐红色，硬塑状态，层厚8~14m；粘土：褐黄~棕红色，饱和，硬塑状态，层厚约2m；含角砾粘土：棕红色，饱和，可塑~软塑状态，层厚约4m；灰岩：青灰~灰白色，中等风化。

3、事故现象

事故发生后，笔者应邀迅速前往参与处理，在现场从挡土墙下可看到，桩间墙开了大量通长斜裂缝，部分桩间墙与桩相接处开有从上至下的竖直通长裂缝，缝宽20~40mm，墙根部砌体有两处已完全塌落形成墙洞，孔口内土体涌出，桩体地上部分除有两处粉刷层开裂外，未见明显破坏。整个挡土墙中段向外倾斜，经现场简单测量，桩顶最大位移约1m。桩顶冠梁在转角处附近应力集中导致外侧面完全压碎，顶面可见斜裂缝贯穿截面。

在挡土墙顶上可看到，墙顶围墙向挡土墙方向倒下，围墙后至水池间土体大面积塌陷，并有裂缝，最宽处缝宽达500mm以上。挡土墙内侧面的电缆沟砖砌体壁已倒塌，其上的4条电缆被埋入土中，固定于冠顶梁侧的3条电缆仍挂在梁上。坡顶两根已废除的水泥电线杆严重倾斜。

4、紧急措施

由于挡土墙变形较大，且变化速率很快，周边环境出现了沉降和开裂，当时正逢雨季，如天气起变化，破坏继续加剧，可能引起倒塌或严重破坏。同时坡顶的电缆如被损坏，将引起严重的停电事故，导致生产停产，甚至人员伤亡。情况比较危急，立即采取了应急措施，这些措施有：

(1)临时加固，立即征调毛石堆积于墙脚被动区，堆高3m；

(2)墙顶卸载，挖去挡土墙顶内侧主动区土，深度3m；

(3)抽除墙顶水池内的水，防止水对墙后土的继续浸润；

(4)在墙上设置监测点观察墙体的发展。

采取以上措施后，基本已控制了墙体的变位，为下一步设计争取了时间，创造了安全的施工条件。

5、原因分析

根据现场破坏情况，笔者通过定性分析，认为排桩倾斜的主要原因有以下几点：

(1)由于墙脚电缆隧道开挖时比较靠近桩，被动区原状土换成了人工填土，墙脚的被动土压大幅度降低，桩嵌固作用减弱，抗倾覆力矩降低。(2)墙上按设计留有排水孔，但墙后的土为原状土，孔内未采取有效的滤水措施，排水不理想。此外，地勘时为枯水季节，土的内摩擦角φ和粘聚力c值较大，但由于雨季或坡顶水池漏、溢水，设计未采取隔水措施，在排水不畅的情况下，墙后粘性土在浸水后，其φ值降低，c值为0，同时产生水压力，墙后主动土压力大幅度增大，倾覆力矩增大。

(3)按照参考文献，桩间距一般不大于1.5D(D为桩径)，在地下水较低地区，中心距可稍大，版权声明：本文内容由专业老师自互联网搜集整理而来，仅供本校校园网内用户学习参考和交流之用，任何人不得将本文用于其他用途。

但不宜超过2D，而本工程桩距2500mm，稍大于2倍桩径，安全储备较小。

在上述原因的共同作用下，桩的倾覆力矩大于抗倾覆力矩，桩根部发生小角度转动，墙顶土体沉降开裂，导致土体结构破坏而进一步加大主动区土压力，使挡土墙破坏速率变快，出现严重险情。

6、加固处理

采取了临时应急措施后，组织了有关人员讨论加固方案，提出了3种方案：最终采用笔者提供的方案，即墙顶卸载后，在现有墙后3m处，补挖一排桩，冠梁顶面低于现有挡墙顶3m，上砌3m重力式挡土墙，新老桩之间减载的土不再回填，形成了分段挡土墙。墙间表面用混凝土作地坪并设排水沟。新桩达到80%强度后，墙脚的临时加固毛石顶面降低至原设计消防通道标高以上1m，其上作0.5m厚刚性路面与原挡土墙紧密结合，该段拟建消防通道抬高1.5m并以6%斜坡与原路面相接，这样原桩有效嵌固深度比原设计加高了1.5m，老墙仅承受4.5m高，3m宽的有限土体的侧压力，原桩被降级使用。此外还采取了坡顶水池作防水处理；桩间墙用顶面0.5m宽，墙面垂直，墙背与现有桩斜度相同的片石砌体代替，消除现有挡墙的危险感；加强对墙体及周围设施的监测等一系列措施，该方案施工周期不长，同时利用了部分临时加固措施，较为经济。

现该项目已竣工，根据监测数据，加固措施效果可达到设计要求，证明处理是成功。

7、结语

(1)支挡结构作为永久性结构时，在设计时应注意地勘报告中的勘察条件，考虑气候和墙顶、墙脚区域使用性质等因素变化引起场地的水文、土质变化，原有参数发生变化，甚至计算公式不再适用。对于其它类似的地基基础设计时也应注意这一点。

(2)地下设施定位和施工时，必须首先查明周围现有构筑物、设施、地下管线等隐蔽工程的分布和使用、受力条件，并和有关专业充分协商，切不可盲目施工或设计。

(3)对边坡、挡土墙等支挡结构，必须重视施工及使用期间的监测工作，严格按有关规范规定的方法、项目、时间进行监测，发现安全隐患及时处理，避免小隐患变成大险情甚至酿成灾难，同时，处理难度和费用也将成倍甚至几十倍、几百倍增加.版权声明：本文内容由专业老师自互联网搜集整理而来，仅供本校校园网内用户学习参考和交流之用，任何人不得将本文用于其他用途。

第三篇：浅谈桥梁桩基测量及缺陷桩加固处理

浅谈桥梁桩基测量及缺陷桩加固处理

1、工程地质概况

某拟建大桥场地位于江河面，南岸为一级阶地，北岸为二级阶地，地势抬高较快。根据钻探资料揭示，岸边场地土层自上而下的分布及岩土主要物理力学指标见表1。其中弱风化砂质泥灰岩为盐渍岩，一般呈灰褐～黑褐色夹白色条纹或白色团块状，中厚层状，节理裂隙发育，岩石较破碎，岩石中含有大量的钙硭硝、硬石膏及岩盐等，局部甚至为纯芒硝、硬石膏及绿化钠晶体。岩石中水平层理较发育，顺层理面泥质含量较高，易击断。全风化层岩性很软，岩芯呈可塑～硬塑粘土夹碎石状，厚0.00～7.60m。强风化层岩性较软，岩芯呈泥夹碎石或碎块状，厚0.00～5.90 m。场地内地下水主要是孔隙水(略有承压性)和基岩裂隙水，水量不大，稳定水位为地表下2.35～3.92ｍ。据所取水样水质分析结果及附近建筑经验，可知该地下水对混凝土具弱腐蚀性，为硫酸盐氯化钠型侵蚀性。

2、桩基础工程质量复合检测

2.1 桩基础类型的选择

综合分析场地工程地质勘察报告，设计采用端承桩基础，桩尖嵌入成岩状况较好的弱风化砂质泥灰岩中2.50～5.00m，考虑桩长均为25.00～30.00 m，设计为钻孔灌注桩单桩基础，一桩一柱，桩直径为1.5和2.0ｍ两种，岸边共32根桩，桩身混凝土强度等级为Ｃ25，桩剖面及构造图见图1(L 为桩长，l 为钢筋笼长，D 为桩径，D1为连接柱径)。

2.2 桩基工程质量复合检测

(1)桩基工程动测试验

对岸边上的32根钻孔灌注桩桩身完整性全部进行检测，检测采用小应变应力波反射波法和机械阻抗法相结合，根据应力波理论和反射波特征及导纳曲线综合分析，确定桩身完整性，检测结果表明2-1#，11-4#两根桩桩身不完整，存在缺陷，其余桩质量均合格。分析图2桩的导纳曲线，从图2(a)可以清楚地看出2-1#桩上波在断裂处重复反射，△ƒ =240Hz，△L = C/2△ƒ =4350/480≈9m，表明断桩约在9m处(波速取4350m/s)。由图2(b)中可以计算出断桩大致在11m处。

(2)桩静载荷试验

根据建筑桩基技术规范要求，任意抽选3根桩径为2.0ｍ的工程桩2-1#(L = 26.30 m)，4-2#(L =27.20m)和11-4#(L =28.12m)进行单桩静载试验，其Q-s 特征曲线见图3，其中2-1#，11-4#两根桩未达到设计要求，判定其极限承载力分别为7560和7800 kN；4-2#桩满足设计要求，其极限承载力达到8970 kN。这3根桩静载试验及动测结果见表2。

(3)桩身抽芯检测

为了进一步查明2-1#和11-4#桩的具体缺陷部位，决定对这2根事故桩进行钻孔抽芯检测。从抽取的芯样结果来看，2-1#桩在桩顶下9.00～10.23m存在断桩不胶结现象，11-4#桩在桩顶下11.00～12.41m也存在断桩不胶结情况，芯样均不成块，因钻进时破碎掉块，无法揭露破碎段的总长度，桩身其他部位混凝土胶结较好，经取样试验，其桩身混凝土强度符合设计要求。

2.3 桩基工程事故分析

分析动测、静载试验和抽芯3种复合检测的结果，结合现场施工记录和地质报告的实际情况，认为造成这2根桩的工程质量事故的主要原因如下：

(1)从图2的Q-s 关系曲线可以看出，2-1#桩在荷载加至7560kN 时，沉降量骤增，荷载无法稳定，Q-s 曲线为陡降形，动测结果判断其桩身在9.00m处存在断裂缺陷。沉降量骤增的原因可能是由于清孔时间过短或孔口泥浆比重没有测量准确(泥浆比重应小1.15)，造成孔底沉渣过厚(大大超过规范值50.00mm)；另一个重要的原因是与桩底基岩为白云灰质岩有关，在桩端部位遇到灰岩溶洞时，其桩端沉渣很可能为溶洞积淤涌入造成。

(2)对11-4#桩，静载试验中荷载加至7800kN时，沉降量骤增，荷载无法稳定，Q-s 曲线为陡降形，而且单桩竖向抗压极限承载力与设计值接近，与4-2#桩比较，存在异常现象。动测结果还显示11-4#桩在11.00m左右处也存在断裂、混凝土离析或胶结不良等缺陷。

(3)地下水位高、且丰富，导致场地内地下水压高，孔隙水压力不易消散，易使混凝土离析和胶结不良。另外在施工2-1#和11-4#桩基础过程中，浇筑混凝土到9.00m和11.00m左右处突然停电，施工被迫中断，致使隔水层凝固形成一层硬壳，后续混凝土无法灌入，导致该处有断裂缺陷。

3、缺陷桩加固方案及处理效果

为了保证桩基工程质量，根据设计技术要求，对存在质量问题的2根桩进行技术处理，经过分析比较这2根桩的质量事故的类型，决定对2-1#桩先采用高压旋转喷射清除孔底沉渣，再补灌细石混凝土，将桩底充填密实以满足沉降要求，之后采用高压喷射注浆来处理混凝土离析或断裂部位。对11-4#桩采用高压喷射注浆方案处理桩的缺陷部位。

3.1 高压喷射注浆法处理桩基缺陷部位

(1)材料选用与配比

① 主材料为525#普通硅酸盐水泥，外检合格；

② 掺入化学剂：为了提高处理段的混凝土强度，在水泥中加入2%的NaCl；

③ 水灰比：0.4。

(2)施工注意事项

① 桩上钻孔应穿过缺陷段进入完整段1.5～2.0m，施工中应注意孔内水量的消耗情况；

② 孔口用水泥封固预埋一根长1.2m、直径73mm的岩芯管，高出桩顶0.4m，且带接箍，养护一周到一定强度后方可使用；

③ 插入注浆管至距孔底10～15cm，并与预埋管口连接部位安装一个变接头；

④ 注浆管上部与高压泵车接通；

⑤ 孔口与预埋管暂不连接封闭，先低压向孔内注浆，使注浆孔内清水突出，直到出现浓浆溢出即连接封闭预埋管加压注浆，使泵压提高到10MPa以上；

⑥ 记录注浆量、水泥用量、泵压、持续时间，直到泵压自动增高，不进浆或浆液从桩周溢出，待稳定20min 后停止送浆。稍后管内压力释放降低，卸开孔口连接管丝扣，提出送浆管，用清水冲洗注浆管，并在孔内灌满水泥浆，同时从孔口投入适量瓜子片碎石，一面投碎石一面用钢筋上下搅动。

3.2 桩底沉渣清除及混凝土的回灌

在2-1#桩中心孔旁侧施工一个排水、排浆孔，孔径φ110mm，深度以打穿桩身混凝土为准，并在中心孔和排水孔各预埋一根长1.2m、直径73mm岩芯管，带接箍。孔口安装旋喷钻机，在中心孔通过钻杆，底部配有高压旋喷钻头。启动高压泵，喷射高压水(15～20MPa)，从上到下来回旋转喷射，使孔底沉渣通过高压水从排水孔和中心孔排出，当沉渣清理符合要求时，停止喷射，回灌坍落度为16cm、强度为C25的瓜子片碎石混凝土。

3.3 缺陷桩处理效果

对缺陷桩加固的技术指标要求是：断桩破碎带压浆处理后强度要大于15MPa，而桩底沉渣段处理后强度也应达到15MPa 以上。

对2根缺陷桩进行处理后，仍采用低应变法检验加固后的桩身质量，检测结果显示2-1#桩的动刚度(740×107N/m)较大，根据平均波速(C =4350m/s)计算出桩长26.02m，与实际长度一致，可以判断桩身缺陷已修复。由检测数据计算11-4#桩的桩长为28.07m，也与实际桩长一致，表明桩身修复后完整性较好。再对这2根桩进行第2次静载荷试验，测得2-1#桩极限承载力为8150kN，比第1次静载试验的极限承载力提高22.2%，累计沉降值为21.2mm。测得11-4#桩极限承载力为8120 kN，承载力提高4%。这表明桩底沉渣的清除及回灌混凝土法和对桩身缺陷段采用高压注浆的方法是合理有效的。

4、结论

(1)利用静载、动测和抽芯试验等方法复合检测桩的工程质量是可行的，但是静载试验应当结合场地内地质资料、施工记录以及设计要求，有目的地抽选试桩，做到有的放矢。

(2)钻孔灌注桩在钻孔完毕后要及时清孔，务必清理孔底沉渣至符合桩基规范要求。

(3)在浇筑混凝土过程中，应当积极采取应急措施，以确保混凝土一次浇筑成功。

(4)采用高压喷射注浆法将浆液渗入桩身裂隙中，来处理桩身混凝土离析、断裂或胶结不良等缺陷以提高桩身完整性，其效果良好。采用高压旋转喷射气流清除孔底沉渣，及时回灌混凝土处理桩底沉渣过厚的措施得当，使桩基沉降量能满足设计要求。

第四篇：浅析石灰桩加固软弱地基处理方法

浅 析 石 灰 桩 加 固 软 弱 地 基 处 理 方 法

学

专

科

学

姓

校：河南城建学院

业：土木工程 目：地基处理技术

号：011210114

名：罗星

浅析石灰桩加固软弱地基处理方法

摘 要：石灰桩作为一种地基处理手段，其不仅应用于工业与民用建筑地基处理，还大量应用与公路路基，铁路路基以及港口软基处理。本文从桩间土和桩身两个方面详细分析了石灰桩加固软地基的机理，并介绍了该方法适宜的地质条件，结合工程实际，对施工工艺及施工过程中的注意事项进行了具体论述。 关键词：石灰桩、软地基、复合地基、加固、施工工艺、适用范围石灰桩的加固原理

石灰搅拌桩是靠石灰与土之间发生一系列的物理化学反应而形成强度的，不同的土质会产生不同的加固效果。

深层搅拌石灰桩施工时通过机械搅拌，钻进时喷射压缩空气，使准备加固的土在原位受到扰动。钻进到设计标高后，钻机钻头反向旋转，边提升边由压缩空气输送生石灰，向着由钻头搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷入被搅拌的土体中，使土体和石灰进行充分拌和，形成具有整体性、水稳性和一定强度的石灰土桩，加固深度可以达到20m。

生石灰在土壤中与水结合的反应式如下： CaO+H2O→Ca(OH)2+热量 Ca(OH)2＋CO2→CaCO3

由分子式可知，石灰水化吸收了大量水分，并产生大量的热量，引起土中水分蒸发，使土壤含水量降低，有利于土壤的排水固结。

生石灰水化过程中，体积膨胀约为原来的2倍，在这个过程中桩周土颗粒受到挤压而使土壤密实度增大，这就是所谓的膨胀挤密作用，这使得非饱和土挤实，饱和土排水固结。Ca(OH)2与土中的CO2反应生成强度较高的CaCO3，使桩体承载力大大增加。上述化学反应主要发生在生石灰与土壤强制搅拌混合后的数小时内，是石灰对软粘土的早期基本作用。

熟石灰与粘土颗粒中的活性硅铝矿物进一步缓慢的发生化学作用，反应过程中又吸收熟石灰浆中的水分，形成一种复杂的不溶于水的、将土颗粒粘结在一起的硅酸盐及硅酸钙凝胶，改变了粘土的结构。硅酸钙凝胶起到包裹和联络的作用，形成网状结构，在土颗粒间相互穿插，使土颗粒联系得很牢固，大大改善了土的物理力学性质，进一步发挥石灰固化剂的强化作用。这一过程将持续数年，是石灰对软土的后期加固作用。

通过对一些施工过程中的石灰搅拌桩观测发现，施工期间桩体含水量总是很高，直观上表现为桩顶的垫层上有明显的圆形湿痕，表明桩体含水量及渗透系数大于桩间土。由于桩身材料拌和不均匀，以及配合比、掺和料不同，桩体的渗透系数一般在在4.07×10-3～10-5cm/s之间，相当于粉砂、细砂的渗透系数，比粘土、亚粘土的渗透系数大10倍至100倍，因此桩身排水固结作用较好。

地基的强度包括搅拌桩桩体的强度和桩周上粘聚力增强后的强度，搅拌桩与周围地基相比具有更高的抗剪强度。与搅拌桩相邻的桩周上，由于拌和时产生的高温和凝聚反应形成厚度达数厘米的高度硬壳，此硬壳的存在会阻碍搅拌桩的吸水和排水，尤其是后期排水，但在施工期内该硬壳尚未形成，排水作用可以发挥的。

石灰搅拌桩加固后的地基，桩体强度高于桩间土。因此，在工程结构载荷和车辆载荷作用下，土体被压缩，承载力主要靠桩体承担。由于土相对于桩有向下滑动的趋势，桩面对桩周土产生一向上的摩擦阻力，故靠近桩周土的压力值为向下的施工载荷值与向上的摩擦力两部分之和。因此，靠近桩边的土承担的压力最小，桩间地基土应力下降，而搅拌桩桩体产生应力集中现象。 施工工艺及注意事项

由于石灰桩的膨胀挤密效应和排水固结作用，石灰桩在设计过程中应采用小桩径、密布桩的原则。石灰桩常用桩径为250~400mm，最常用的桩径为300mm，石灰桩的加固深度、桩间距应经稳定验算、沉降验算确定，并满足工后沉降要求。相邻桩的净距应≤4.0倍桩径。用石灰桩处理软地基时，应进行稳定验算和沉降计算。

石灰桩施工工艺分管内成桩和管外成桩两种工艺，一般多采用管内成桩，在此简述管内成桩工艺。管内成桩是指用人工或机械成孔后，再填料夯实、封顶、自上而下成孔、自下而上填夯成桩。它包括人工挖孔成桩、冲击法成桩、螺旋钻成桩、沉管法成桩、爆扩法成桩等施工方法。工艺流程为：桩机就位－成孔至设计深度－填料－夯压实－封顶－完成－根桩的施工。石灰桩施工的要点主要有以下几个方面：

(1)桩体材料的选择。构成桩体的主材是生石灰和粉煤灰，生石灰的活性CaO应大于85%，灰块直径以5cm左右为宜，粉灰含量应小于20%，矸石含量小于5%；粉煤灰为SiO2、Al2O3活性元素含量较高的新鲜粉煤灰，含水量应小于40%。

(2)按合适的比例对桩体材料进行配比。在孔底有余水残浆时，桩端0.5m灰 比为1：1，0.5m以上桩体为1：2，桩端增加灰比解决了桩身密实度和施工安全，但留下了人为的软弱桩段，因此，在桩端0.5m掺入5%~7%的水泥，亦可消除人为膏化段。

(3)注意防止施工中地表水和临近水源渗透进入石灰桩身。

(4)打桩顺序应该“先外排后内排，先周边后中间”的原则，对单排桩应采用

“先两端后中间”的施工方式。桩机行驶路线宜采用前进式，并采用两遍跳打方式。(5)对填料和桩身密实应注意：①填料量宜为桩孔体积的1.5～2.0倍，算料时按米计算；②如有掺合料时，应按设计配合比与生石灰拌匀；③填料前应消除桩孔内的杂物和积水，在软土中施工宜在孔中先灌入50cm厚的砂；④采用夯击时，应分段夯填，每段高度50～100cm，由成桩试验决定。

(6)石灰桩填夯后必须立即用粘土等材料压实封顶，以增加上覆压力，防止地表水流入桩身和防止石灰桩因水化过分激烈而引起桩孔喷料现象。封顶长度一般≥1.0m，且必须夯实或压实。

(7)实践表明，为避免生石灰在地下水比较丰富的地区产生弱心点，掺入适量(石灰用量的10%)的粗砂及少量(石灰用量的3%)的水泥可以避免这种问题。原因是掺入粗砂，可有效的填充生石灰块间空隙，增强生石灰体积膨胀对土体的挤密作用。

(8)为了防止生石灰在地下水丰富地区消化速度过快，导致在施工成桩过程中冲出孔外，可选用过火生石灰。另外，施工时桩头应预留200mm左右的长度，填充烂泥，防止生石灰膨胀挤出桩孔。

(9)浇灌基础应在石灰桩达到一定强度后进行，一般为一月。 桩体强度的影响因素

3.1 生石灰的剂量

不同的生石灰剂量对各种土的单轴抗压强度均有影响。在同一生石灰含量的条件下，不同的土类具有明显不同的抗压强度。室内试验表明：①当生石灰含量在6%～18%的范围内变化时，石灰搅拌桩仍保持原来土壤的特性；②不同土性的石灰粉渗入量各有最佳渗入量区间，大于或小于这一区间的渗入量，都得不到经济的加固效果。

生石灰的膨胀力与生石灰的含量成正比，但膨胀应力的大小，则与生石灰有效含钙量、约束力的大小和方向、熟化的快慢有关，如采用有效氧化钙含量为85%～89%的生石灰，让其在近似完全约束的条件下熟化，测得其轴向膨胀力最高可达11.6Mpa，随着周围约束的放松，轴向膨胀力急剧减小，膨胀力所做的功转化为周围土变形位能而趋于平衡。总之，对于一般的地基，特别是软土，当生石灰用量超过一定界限时，其约束能力绝对不可能阻止生石灰搅拌桩的膨胀，巨大的膨胀力必将在相当范围内传布，这就是石灰搅拌桩真经增大的原因。 3.2 软粘土的含水量

石灰搅拌桩的强度能否形成和强度高低，与软粘土的含水量有关。生石灰转变为熟石灰以及继续水化，都要吸收和蒸发软粘土中的水分。因此，必须要有足够的水供生石灰水化，否则无法形成强度。另一方面，水又不能太多，以使处于饱和状态的软粘土能因脱水而转变成三相状态，软土中的空气才能为碳酸化反应提供足够的二氧化碳，从而形成使灰土反应生成有一定强度的胶结物质条件，形成较高的强度。由于石灰搅拌桩中的水分在强度形成中得到消耗，灰土含水量会大幅度减少，甚至由流动状态转变为硬塑乃至坚硬状态，从而提高石灰土的强度。

3.3 施工方法

另外值得注意的是，施工过程中所采用的施工方法对桩体的强度也有很大的影响。实践表明，施工中采用复搅和不复搅方法相比，复搅的桩体强度比不复搅的桩体强度提高60％以上，而空搅不喷灰测试结果与原地基土区别不大。 石灰桩的适用范围

石灰桩法师用于处理板和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基。用于地下水位以上的土层时，以增加掺合料的含水量并减少生石灰的用量，或采取土层浸水等措施。加固深度从数米到十几米。但此法不适用于有地下水的砂类土。

石灰桩法可用于提高软土低级的承载力、减少沉降量、提高稳定性，适用于以下工程：

(1)深厚软土地区7层以下，一般软土地区8层以下的住宅楼或相当的其他多层工业与民用建筑物。

(2)如配合箱基、筏基，在某些情况下，也可用于12层左右的高层建筑物。(3)有工程经验时，也可用于软土地区大面积堆载场地或大跨度工业与民用建筑独立柱基下的软弱地基加固。

(4)石灰桩法也可用于机器基础和高层建筑深基开挖的主动区和被动区加固。

(5)适用于公路、铁路桥涵后填土，涵洞及路基软土加固。(6)使用与潍坊地基加固。

结束语

通过理论分析和工程实践，可见石灰搅拌桩处理软土地基的作用是十分明显的。用石灰搅拌桩处理后的软地基，渗透性增大，石灰搅拌桩有助于排水固结，经处理后复合地基降低了软土含水量，增大了凝聚力，复合地基的强度得到提高，可以取得良好的经济效益，适宜于公路的挡土结构、桥涵、通道的软土地基处理。

目前，石灰桩的研究工作仍在进一步深入，研究重点是各种施工工艺的完善和实测总结设计所需的各种参数，式设计施工更加科学化，规范化。与此同时，各地正在努力扩大石灰桩的应用范围，以取得更好的经济效益和社会效益。

第五篇：挡土墙分析实验报告

《工程力学A2》小组作业报告

挡土墙分析

院 系：土木建筑工程学院 组 名：第三组 组 长：侯森磊

成 员：侯森磊 符维滨 孙铭锴 日 期：20151212

摘要：灵活运用《理论力学》和《材料力学》里的力学知识分析本报告通过分析一道经典的挡土墙问题，得到其荷载应力状态，得出相应的结论，解决相应的问题，并进行的一系列讨论和总结，最终理解挡土墙问题。

一、简介

图示一混凝土挡土墙，墙高4m，已知墙背承受的土压力F=137kN，并且与铅垂线成角，混凝土的密度为2.35×103kg/m3,其他尺寸如图所示。取1m长墙体作为研究对象，试计算作用在截面AB上点A和点B处的正应力。又砌体的许用压应力为3.5MPa，需用拉应力为0.14MPa，（1）试作强度校核。

（2）如果以点A作为转动轴，试验算坝体是否会倾覆

（3）如果坝体后面有地下水，地下水面距坝顶2m，此时由于地下水的浮力作用，墙背承受的土压力变小，变为，并且与铅垂线成角,试计算分析此时坝体底面AB截面的应力分布情况。（提示，需要考虑水压力）

二、解决思路与方法

解决思路：

（1）强度校核：先分析1m长的挡土墙上承受的外力，然后分析AB截面上的轴力和弯矩最后进行强度校核（2）可以先求出A轴的力矩，判断其大小和方向，可以试验算坝体是否 倾覆

（3）水的压强在同一深度,各个方向的压强都一样且水的压强垂直作用在坝上，其余求解过程如（1）

具体过程 <1>（1）1m长的挡土墙上承受的外力[图(b)]为

F1x=F1sin45.7°=137kN×0.716=98.1kN

F1y=F1cos45.7°=137kN×0.698=95.6kN

F2=1m×4m×0.6m×2.35×103kg/m3×9.8N/kg=55.3kN

（2）AB截面上的轴力和弯矩分别为

FN=F1y+F2+F3=224.6kN

M=F1x×1m+F2×0.8m-F3×0.033m-F1y×0.7m

=73.0kN·m

故A点和B点处的正应力分别为

(3)强度校核 因为

所以 强度合格 <2> MA = F1x ×1m-F2×0.3m-F3×(1.1+0.033)m-F1y×(1.1+0.7)m

=-174.1kN·m

(顺时针)因为MA 为顺时针 所以不会倾覆 <3> 水的压强：

在同一深度,各个方向的压强都一样 ，水的压强垂直作用在坝上，如图(c)所示。

图（C）

F1x=F1sin41.7°=110kN×0.665=73.2kN F1y=F1cos41.7°=110kN×0.747=82.2kN

F2=1m×4m×0.6m×2.35×103kg/m3×9.8N/kg=55.3kN

F4x=F4sin68.2=26.1kN F4y=F4cos68.2=10.4kN FN=F1y+F2+F3+F4y=212.6kN M=F1x1m+F20.8m-F30.033m-F1y0.7m-F4y×1.3m+

F4x×0.7m=62.2kN·m

故A点和B点处的正应力分别为

三、结论与讨论

图示的混凝土挡土墙设计合理，无论是否存在地下水，该挡土墙的强度都符合要求。而且，不会倾覆。

前两问考察的是《理论力学》和《材料力学》的结合，只要对力学知识掌握熟练，便可轻易解出。第三问主要是加入了水的压力，只要了解到水的压强在同一深度,各个方向的压强都一样，便可理解为多了一个已知力，很容易解出答案

四、总结

本实验报告主要是通过灵活运用《理论力学》和《材料力学》里的力学知识分析一道经典的挡土墙问题，得到其荷载应力状态，最终得出相应的结论，解决相应的问题，即该挡土墙符合强度要求，不会倾覆。而且还进行了一系列讨论和总结，还有解决大作业的心得和体会。

五、心得与体会

解决大作业时，各成员没有进行好交流和沟通。刚开始没有确定好分工，导致大作业进展缓慢,后来又有小组成员不与其他成员沟通，到后期直接退出，打乱了大作业的进展。总之，无论是做任何事，参与者之间的沟通很重要。

通过本次大作业，小组全体成员既加强了对《理论力学》《材料力学》的运用，同时也使小组成员对《土力学》有了一定的接触和了解，使以后对《土力学》的学习更加轻松。