淺談水泥土攪拌法在軟基處理工程中的應(yīng)用分析

郝冬冬

摘要：我國(guó)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)大范圍存在軟土地質(zhì)，且土層較厚，不易建造建筑物。軟土中含水量、空隙比大，在受到較大的荷載時(shí)，容易出現(xiàn)變形，不均勻的沉降等問(wèn)題，嚴(yán)重影響建筑物的整體質(zhì)量和安全。必須對(duì)軟基進(jìn)行加固處理，以滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基的要求。水泥土攪拌法在處理軟基工程中被廣泛應(yīng)用，技術(shù)上也較為成熟，是處理軟基工程的理想方法。

關(guān)鍵詞：水泥土攪拌法;軟土地基;處理工程;實(shí)際應(yīng)用

在軟土地基之上進(jìn)行工程建設(shè)，需要對(duì)軟土地基的地質(zhì)特性進(jìn)行系統(tǒng)詳細(xì)的勘察分析，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，對(duì)工程質(zhì)量造成較大影響。本文主要就水泥土攪拌法在軟土地基處理工程的應(yīng)用進(jìn)行研究分析。

1水泥土攪拌法的概述

（1）水泥土攪拌的定義。水泥土攪拌法是用于加固軟土地基的一種施工方法，其主要適用于飽和粘性土，采取水泥或水泥系材料為主要的固化劑，利用特制的攪拌設(shè)備將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，在攪拌的過(guò)程中軟土和水泥逐漸的凝聚、固化在一起，使得軟土轉(zhuǎn)化為具有一定水穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的水泥加固土，其地基抗壓強(qiáng)度和變形模量有明顯的提升。根據(jù)固化劑的加入狀態(tài)，可以將水泥土攪拌法分為漿液攪拌和粉體噴射攪拌兩種類(lèi)型。

（2）水泥土攪拌法在軟基處理中的主要優(yōu)勢(shì)。很好的利用了施工現(xiàn)場(chǎng)的原有土壤資源，振動(dòng)、噪音、污染、施工占地小，施工快，成本小，對(duì)其他建筑物和地下排水管道的影響小，提高了工程施工的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益;在選擇水泥土攪拌樁的方式時(shí)，可以根據(jù)上部結(jié)構(gòu)不同需求靈活應(yīng)對(duì)，有柱形、塊狀和格柵等多種方式。

2水泥土的固化機(jī)理

水泥土攪拌樁加固原理是水泥與土的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，與混凝土的硬化機(jī)理不同。混凝土的硬化主要是水泥與填充料的水解和水化反應(yīng)，而水泥土攪拌樁的加固機(jī)理是一序列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。水泥土加固機(jī)理主要由水泥中的礦物與軟土中水進(jìn)行水解和水化反應(yīng)，生成多種新的水化物。這些新生成的水化物一部分繼續(xù)與水反應(yīng)，直至不再有新生物形成，凝結(jié)成膠體，這是決定水泥土強(qiáng)度的主要因素;一部分水合物會(huì)與其周?chē)耐令w粒發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過(guò)離子交換和團(tuán)粒化作用，生成新的凝膠粒子，因其比表面積大，產(chǎn)生的強(qiáng)烈吸附力能使土粒結(jié)合成較大的土團(tuán)粒，從而大大增強(qiáng)水泥土的強(qiáng)度。當(dāng)水化反應(yīng)析出的鈣離子超過(guò)粒子交換的需求量后，軟土中部分礦物與鈣離子反應(yīng)生成穩(wěn)定的結(jié)晶化合物，加強(qiáng)了水泥土的強(qiáng)度，這就是水泥土的硬凝反應(yīng)。還有通過(guò)碳酸化作用，也能增強(qiáng)水泥土的強(qiáng)度，但這種反應(yīng)增強(qiáng)的速度和幅度都較小，一般不考慮，其反應(yīng)原理就是水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣與二氧化碳發(fā)生的碳酸化反應(yīng)。

3水泥土攪拌法的應(yīng)用范圍

水泥土攪拌法主要應(yīng)用在淤泥、淤泥質(zhì)土、砂質(zhì)土、粉土、泥炭土中。我國(guó)在水泥土攪拌法的發(fā)展初期，加固深度受攪拌機(jī)械性能和施工技術(shù)等因數(shù)限制，加固深度不夠，遠(yuǎn)不能達(dá)到工程需求，因此也大大限制了水泥土攪拌法的發(fā)展。但現(xiàn)在一些廠(chǎng)家生產(chǎn)的單軸和三軸攪拌機(jī)已經(jīng)接近國(guó)際先進(jìn)水平，在加固深度、機(jī)械效率、功率上有明顯提升，加固地基深度達(dá)35m，得到了廣泛應(yīng)用。水泥土攪拌法在形成復(fù)合地基、支護(hù)結(jié)構(gòu)、防滲帷幕等實(shí)際工程中被廣泛應(yīng)用。復(fù)合地基可以很好的提高原地基的承載力和變形模量，從而增加了地基的穩(wěn)定性，減少了地基的自然沉降量。其主要應(yīng)用在多層建筑、大型堆場(chǎng)、高速公路和機(jī)場(chǎng)跑道的軟基處理。支護(hù)結(jié)構(gòu)就是在軟土基坑開(kāi)挖時(shí)，通過(guò)水泥土攪拌法形成基坑支護(hù)重力式擋墻，其主要用于開(kāi)挖深度較淺的軟土基坑。防滲帷幕就是通過(guò)深層攪拌把原軟土加固成連續(xù)壁式結(jié)構(gòu)的水泥土，因加固土的滲透系數(shù)減小了很多，所以止水防滲能力較原狀地基有較大的提升。其中，防滲帷幕在配合淤泥質(zhì)沙質(zhì)土進(jìn)行真空預(yù)壓處理時(shí)，形成的封閉帷幕能大大提高其處理效果和質(zhì)量。

4工程實(shí)例

（1）工程概況。項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于江蘇省蘇州市，規(guī)劃用地面積約為100畝。場(chǎng)地屬長(zhǎng)江三角洲沖、湖積平原，其淤泥質(zhì)土層厚達(dá)15m。因廠(chǎng)房?jī)?nèi)原始地面承載力較低，不適作為設(shè)備基礎(chǔ)持力層。綜合考慮，采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基。

（2）工程地質(zhì)條件。場(chǎng)地的土層為新生界第四系地層，屬長(zhǎng)江三角洲沖、湖積相平原。擬建場(chǎng)地勘察深度范圍內(nèi)揭露的土層自上而下分為4個(gè)工程地質(zhì)層。

a.素填土：灰、灰黃色，松散，很濕-飽和，高壓縮性，層厚0.3～1.7m。

b.淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，流塑，飽和，干強(qiáng)度低，高壓縮性，低韌性，搖振反應(yīng)無(wú)，稍有光澤。層厚14.3～15m，平均含水量48.8%，fak=50kPa。

c.粉質(zhì)粘土夾粉土：灰、灰黃色，可塑，干強(qiáng)度中等，中壓縮性，中等韌性，搖振反應(yīng)無(wú)，稍有光澤，局部粉性增大，夾薄層粉土。層厚5.6～7.5m，平均含水量33.3%，fak=120kPa。

d.粉土：灰、青灰色，中密，飽和，局部砂性含量大，干強(qiáng)度低，中等壓縮性，低韌性，搖振反應(yīng)迅速，無(wú)光澤。本層未鉆穿，揭露厚度為9.35m，平均含水量30.9%，fak=200kPa。

（3）設(shè)計(jì)計(jì)算。廠(chǎng)房?jī)?nèi)地面地基處理采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基，水泥土攪拌樁樁長(zhǎng)22m，采用濕法工藝，水泥土攪拌樁的水泥采用32.5普通硅酸鹽水泥，水泥參量不小于加固天然土質(zhì)的20%。每根水泥土攪拌樁需破樁頭1m，樁頭鋪設(shè)0.3m厚的級(jí)配碎石作為褥墊層，碎石含量不小于30%。

a.取水泥土攪拌樁樁直徑0.5m，fcu根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定取值2.0MPa，η=0.5，計(jì)算單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值如下：

Pμ=η·Ap·fcu=196.25KN

b.正方形布樁，β=0.5，樁間距0.8，置換率m=0.3066，γR為分項(xiàng)系數(shù)取值為2，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土取fsk=50kPa，計(jì)算復(fù)合地基承載力如下：

fspk=mPuγRAp+β·（1-m）·fsk=170.635kPa

（4）質(zhì)量檢測(cè)。施工質(zhì)量控制應(yīng)貫穿整個(gè)過(guò)程，并做好施工記錄，以便有據(jù)可尋。施工過(guò)程中，需要對(duì)水泥滲入比、水灰比、送漿壓力、攪拌速度、復(fù)攪次數(shù)等認(rèn)真檢查并記錄。施工完成后，需進(jìn)行成果質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容有：?jiǎn)螛鹅o載荷試驗(yàn)、單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)、兩樁靜載荷試驗(yàn)等。

5結(jié)語(yǔ)

水泥土攪拌法在軟基處理中起到很好的效果，復(fù)合地基承載力也達(dá)到要求，其在軟基處理領(lǐng)域中占有一席之地，為軟基處理工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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