水泥土攪拌樁在軟弱地基處理中運(yùn)用

【摘? 要】目前，我國是經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的新時(shí)期，我國疆土面積幅員遼闊，土層性質(zhì)也是復(fù)雜多變，為了滿足人們?cè)诟鞣N軟弱土地基的建設(shè)，水泥土攪拌樁成為了軟弱地基工程中重要的一種施工技術(shù)。相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)天然地質(zhì)條件與現(xiàn)有的規(guī)范設(shè)計(jì)了相應(yīng)的軟基處理方案，為保證水泥土攪拌樁能達(dá)到最佳施工質(zhì)量和效果，在前期需要做好準(zhǔn)備工作，施工過程中強(qiáng)化嚴(yán)格按照施工步驟進(jìn)行。為此本文從水泥土攪拌樁的概念、樁身設(shè)計(jì)以及相關(guān)運(yùn)用上進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】水泥土攪拌樁;加固機(jī)理;軟弱地基;施工

引言

水泥土攪拌樁根據(jù)施工工藝，可分為深層攪拌法（濕法）和粉體噴攪法（干法），前者是用水泥漿和地基土攪拌，后者用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌。土層性質(zhì)復(fù)雜多變，必須采取地基加固、補(bǔ)強(qiáng)等技術(shù)措施，改善地基土的工程性狀。水泥土攪拌樁在國內(nèi)該類工程中廣泛應(yīng)用。

1.水泥土攪拌樁的加固原理與適用條件

水泥土攪拌樁法分為濕法（也叫深層攪拌樁法）和干法（也叫粉噴樁法）。濕法是利用水泥或石灰（應(yīng)用較少）等材料做固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)將液狀的固化劑送入地基原狀軟土中，并與軟土進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，固化劑與土產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使土硬結(jié)成一整體，成為一個(gè)樁體，其強(qiáng)度視摻入的水泥（或石灰）量而定。干法與濕法所不同的是，前者是用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌，后者是用水泥漿或石灰漿液和地基土攪拌。水泥土攪拌樁法形成的水泥土攪拌單樁對(duì)提高軟弱地基承載力，減少地基的沉降量有明顯效果，它可與周圍土體形成豎向承載的復(fù)合地基，適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及飽和松散的砂土等地基，不宜用于欠固結(jié)黏性土，因?yàn)榍饭探Y(jié)黏性土對(duì)加固體會(huì)產(chǎn)生負(fù)摩擦力，降低加固體的承載力。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0%（飽和黃土含水量小于25%）、大于70%或土的腐蝕性測試指標(biāo)pH<4時(shí)，不宜采用干法。

2.水泥土攪拌樁在軟弱地基處理中運(yùn)用

2.1施工前的準(zhǔn)備工作

水泥土攪拌樁在軟弱地基加強(qiáng)處理中為保證工程順利進(jìn)行需要在施工前做好準(zhǔn)備工作，具體準(zhǔn)備工作分為以下兩點(diǎn)：做好施工現(xiàn)場材料、設(shè)備等布置工作。首先，應(yīng)確認(rèn)工程使用原材料采購質(zhì)量、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等是否符合施工現(xiàn)場需要，比如在采購材料時(shí)應(yīng)檢測材料質(zhì)量是否滿足施工需求，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)應(yīng)避免與施工現(xiàn)場其他車輛的沖突，并注意材料進(jìn)出時(shí)的散落問題影響其他車輛進(jìn)出。其次，合理的選用員工生活區(qū)域，盡量選在遠(yuǎn)離施工區(qū)域，保障人員安全。

2.2褥墊層的作用

在復(fù)合地基中，樁體和淺基礎(chǔ)之間的褥墊層是不可或缺的過渡層。褥墊層厚度可取200～300毫米。其材料可選用中砂、粗砂、級(jí)配砂石等，最大粒徑不宜大于20毫米。在復(fù)合地基中其有以下幾種作用：（1）保證樁、土共同承擔(dān)荷載，褥墊層的設(shè)置為復(fù)合地基在受荷載后提供了樁上、下刺入得條件。即使樁端位于硬土層上，至少可以提供上刺入條件，以保證樁間土始終參與工作。（2）減少基礎(chǔ)地面的應(yīng)力集中。（3）調(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比。

2.3設(shè)計(jì)要點(diǎn)

a）水泥攪拌樁宜選用32.5級(jí)以上的硅酸鹽水泥，水泥摻量宜為被加固濕土重12%～20%。濕法的水泥漿水灰土可選用0.45～0.55。b）水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)主要是確定樁的置換率和加固深度。一般地，宜穿透軟弱土層達(dá)到強(qiáng)度相對(duì)較高的土層;對(duì)于路堤軟弱土層的加固，為提高穩(wěn)定性，其水泥攪拌樁樁長應(yīng)超過危險(xiǎn)滑弧以下2m。c）當(dāng)采用水泥土攪拌樁處理軟弱地基時(shí)，為減小與未進(jìn)行處理地基間的差異沉降，在段間設(shè)置10m～30m的緩和過渡段。d）在水泥土攪拌樁的樁頂一般應(yīng)設(shè)置厚30cm～50cm的褥墊層，其材料可選用中礫、粗砂或碎石級(jí)配碎石。該層可以排水、調(diào)節(jié)樁土應(yīng)力比以及防止樁間與基底脫開。e）樁長超過10m時(shí)，可采用變摻量設(shè)計(jì)。在全樁水泥總摻量不變的前提下，樁身上部1/3長范圍可適當(dāng)增加水泥摻量;樁身下部1/3樁長范圍可適當(dāng)減少摻量。

2.4成樁后的質(zhì)量檢驗(yàn)

為保障水泥土攪拌樁的施工質(zhì)量，在施工過程中應(yīng)隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄，確保施工質(zhì)量從源頭上得到保證。水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力的檢驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行單樁或多樁復(fù)合地基靜荷載試驗(yàn)和單樁靜荷載試驗(yàn)。第一階段是施工前為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的承載力試驗(yàn)，第二階段是施工完成后的驗(yàn)收檢驗(yàn)。對(duì)重要的變形要求嚴(yán)格的工程或經(jīng)觸探和靜荷載檢驗(yàn)對(duì)樁身質(zhì)量仍有懷疑的，應(yīng)在成樁應(yīng)在成樁28dd后鉆探取芯對(duì)水泥土抗壓后鉆探取芯對(duì)水泥土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)：水泥漿與軟土的拌和程度可直接通過樁體中的鉆探取芯觀察，樁長是否滿足設(shè)計(jì)要求等;最后基槽開挖后還應(yīng)檢驗(yàn)樁位、樁數(shù)與樁頂樁身質(zhì)量，對(duì)不符合設(shè)計(jì)要求的應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)措施。

2.5施工質(zhì)量控制

（1）水泥土攪拌樁施工現(xiàn)場事先應(yīng)予以平整，必要須清理地上和地下的障礙物。遇有明浜、池塘及洼地時(shí)應(yīng)抽水和清淤，回填粘性土并予以壓實(shí)，不得回填雜土或生活垃圾。水泥土攪拌樁施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性試裝，不少于2根。當(dāng)樁周為成土層時(shí)，應(yīng)對(duì)相對(duì)軟弱土層增加攪拌次數(shù)或增加水泥摻量。在攪拌時(shí)應(yīng)確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點(diǎn)均能經(jīng)過20次以上的攪拌。（2）在水泥漿攪拌時(shí)（濕法），要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的配合比配置，要預(yù)先篩除水泥中的結(jié)塊，同時(shí)要防止水泥漿發(fā)生離析。要在水泥漿攪拌機(jī)中充分?jǐn)噭?dòng)。壓降階段不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，如因故停漿，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5米處，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿攪拌提升。若停機(jī)超過三個(gè)小時(shí)，宜先拆卸輸漿管路，并妥加清洗。（3）水泥土攪拌樁（干法）噴粉施工機(jī)械必須配置經(jīng)國家計(jì)量部門確認(rèn)的具有能瞬時(shí)檢測并記錄出粉量的粉體計(jì)量裝置及攪拌深度自動(dòng)記錄儀。成樁過程中因故停止噴粉，應(yīng)將攪拌頭下沉至挺灰面以下1米處，待恢復(fù)噴粉時(shí)再噴粉攪拌提升。攪拌頭的直徑應(yīng)定期復(fù)核檢查，其磨耗量不得大于16毫米。

2.6水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力評(píng)價(jià)

該樓水泥土攪拌復(fù)合地基共作單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)三個(gè)測點(diǎn)，復(fù)合地基承載力基本值均超過250kPa。按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》復(fù)合地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求的250Kpa。

2.7水泥攪拌樁的布設(shè)

依據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，確定在K15+100處構(gòu)造物的基底采用水泥土攪拌樁（濕法）對(duì)地基進(jìn)行加固。采用樁徑d=0.5m，樁中心距S=1.2m，樁長L=10.0m。樁位按等邊三角形布設(shè)。經(jīng)計(jì)算，采用水泥土攪拌樁處理地基后，其樁土面積置換率為15.7%，復(fù)合地基承載力為154kPa，大于140kPa達(dá)到要求，該處的沉降亦符合規(guī)范要求。

3.結(jié)語

（1）水泥土攪拌樁可有效地提高地基強(qiáng)度，適用于加固較深較厚的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高且地基承載力不大于120kPa的粘性土地基。（2）水泥土攪拌樁具有設(shè)備簡單，施工方便，造價(jià)低廉，無振動(dòng)，無噪聲，無泥漿廢水污染;對(duì)土無側(cè)向擠壓，對(duì)鄰近建筑物影響小，可在密集建筑群中施工。（3）和其他地基處理方法相比，水泥土攪拌樁可節(jié)約大量鋼材、混凝土等材料，造價(jià)低。

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作者簡介：張永顥（1991.4-），男，漢族，河北唐山人，本科，初級(jí)職稱，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。