水泥土攪拌樁在軟弱地基處理中運用

【摘? 要】目前，我國是經濟迅猛發展的新時期，我國疆土面積幅員遼闊，土層性質也是復雜多變，為了滿足人們在各種軟弱土地基的建設，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。相關技術人員根據天然地質條件與現有的規范設計了相應的軟基處理方案，為保證水泥土攪拌樁能達到最佳施工質量和效果，在前期需要做好準備工作，施工過程中強化嚴格按照施工步驟進行。為此本文從水泥土攪拌樁的概念、樁身設計以及相關運用上進行探討。

【關鍵詞】水泥土攪拌樁;加固機理;軟弱地基;施工

引言

水泥土攪拌樁根據施工工藝，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。土層性質復雜多變，必須采取地基加固、補強等技術措施，改善地基土的工程性狀。水泥土攪拌樁在國內該類工程中廣泛應用。

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（應用較少）等材料做固化劑，通過特制的深層攪拌機將液狀的固化劑送入地基原狀軟土中，并與軟土進行強制攪拌，固化劑與土產生一系列物理化學反應，使土硬結成一整體，成為一個樁體，其強度視摻入的水泥（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合地基，適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及飽和松散的砂土等地基，不宜用于欠固結黏性土，因為欠固結黏性土對加固體會產生負摩擦力，降低加固體的承載力。當地基土的天然含水量小于30%（飽和黃土含水量小于25%）、大于70%或土的腐蝕性測試指標pH<4時，不宜采用干法。

2.水泥土攪拌樁在軟弱地基處理中運用

2.1施工前的準備工作

水泥土攪拌樁在軟弱地基加強處理中為保證工程順利進行需要在施工前做好準備工作，具體準備工作分為以下兩點：做好施工現場材料、設備等布置工作。首先，應確認工程使用原材料采購質量、運輸、儲存等是否符合施工現場需要，比如在采購材料時應檢測材料質量是否滿足施工需求，在運輸環節應避免與施工現場其他車輛的沖突，并注意材料進出時的散落問題影響其他車輛進出。其次，合理的選用員工生活區域，盡量選在遠離施工區域，保障人員安全。

2.2褥墊層的作用

在復合地基中，樁體和淺基礎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、級配砂石等，最大粒徑不宜大于20毫米。在復合地基中其有以下幾種作用：（1）保證樁、土共同承擔荷載，褥墊層的設置為復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）減少基礎地面的應力集中。（3）調整樁、土荷載分擔比。

2.3設計要點

a）水泥攪拌樁宜選用32.5級以上的硅酸鹽水泥，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）水泥攪拌樁的設計主要是確定樁的置換率和加固深度。一般地，宜穿透軟弱土層達到強度相對較高的土層;對于路堤軟弱土層的加固，為提高穩定性，其水泥攪拌樁樁長應超過危險滑弧以下2m。c）當采用水泥土攪拌樁處理軟弱地基時，為減小與未進行處理地基間的差異沉降，在段間設置10m～30m的緩和過渡段。d）在水泥土攪拌樁的樁頂一般應設置厚30cm～50cm的褥墊層，其材料可選用中礫、粗砂或碎石級配碎石。該層可以排水、調節樁土應力比以及防止樁間與基底脫開。e）樁長超過10m時，可采用變摻量設計。在全樁水泥總摻量不變的前提下，樁身上部1/3長范圍可適當增加水泥摻量;樁身下部1/3樁長范圍可適當減少摻量。

2.4成樁后的質量檢驗

為保障水泥土攪拌樁的施工質量，在施工過程中應隨時檢查施工記錄和計量記錄，確保施工質量從源頭上得到保證。水泥土攪拌樁復合地基承載力的檢驗應進行單樁或多樁復合地基靜荷載試驗和單樁靜荷載試驗。第一階段是施工前為設計提供依據的承載力試驗，第二階段是施工完成后的驗收檢驗。對重要的變形要求嚴格的工程或經觸探和靜荷載檢驗對樁身質量仍有懷疑的，應在成樁應在成樁28dd后鉆探取芯對水泥土抗壓后鉆探取芯對水泥土抗壓強度進行檢驗：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，樁長是否滿足設計要求等;最后基槽開挖后還應檢驗樁位、樁數與樁頂樁身質量，對不符合設計要求的應采取補強措施。

2.5施工質量控制

（1）水泥土攪拌樁施工現場事先應予以平整，必要須清理地上和地下的障礙物。遇有明浜、池塘及洼地時應抽水和清淤，回填粘性土并予以壓實，不得回填雜土或生活垃圾。水泥土攪拌樁施工前應根據設計進行工藝性試裝，不少于2根。當樁周為成土層時，應對相對軟弱土層增加攪拌次數或增加水泥摻量。在攪拌時應確保加固深度范圍內土體的任何一點均能經過20次以上的攪拌。（2）在水泥漿攪拌時（濕法），要嚴格按設計的配合比配置，要預先篩除水泥中的結塊，同時要防止水泥漿發生離析。要在水泥漿攪拌機中充分攪動。壓降階段不允許發生斷漿現象，如因故停漿，應將攪拌頭下沉至停漿點以下0.5米處，待恢復供漿時再噴漿攪拌提升。若停機超過三個小時，宜先拆卸輸漿管路，并妥加清洗。（3）水泥土攪拌樁（干法）噴粉施工機械必須配置經國家計量部門確認的具有能瞬時檢測并記錄出粉量的粉體計量裝置及攪拌深度自動記錄儀。成樁過程中因故停止噴粉，應將攪拌頭下沉至挺灰面以下1米處，待恢復噴粉時再噴粉攪拌提升。攪拌頭的直徑應定期復核檢查，其磨耗量不得大于16毫米。

2.6水泥土攪拌樁復合地基承載力評價

該樓水泥土攪拌復合地基共作單樁復合地基靜載荷試驗三個測點，復合地基承載力基本值均超過250kPa。按照《建筑地基處理技術規范》復合地基承載力特征值滿足設計要求的250Kpa。

2.7水泥攪拌樁的布設

依據地質勘察結果，確定在K15+100處構造物的基底采用水泥土攪拌樁（濕法）對地基進行加固。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。經計算，采用水泥土攪拌樁處理地基后，其樁土面積置換率為15.7%，復合地基承載力為154kPa，大于140kPa達到要求，該處的沉降亦符合規范要求。

3.結語

（1）水泥土攪拌樁可有效地提高地基強度，適用于加固較深較厚的淤泥、淤泥質土、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備簡單，施工方便，造價低廉，無振動，無噪聲，無泥漿廢水污染;對土無側向擠壓，對鄰近建筑物影響小，可在密集建筑群中施工。（3）和其他地基處理方法相比，水泥土攪拌樁可節約大量鋼材、混凝土等材料，造價低。

參考文獻

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[3]交通部第一公路勘察設計院.JTJ017-96 公路軟土地基路堤設計與施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，1997.

作者簡介：張永顥（1991.4-），男，漢族，河北唐山人，本科，初級職稱，研究方向為結構設計。