水泥深層攪拌法在地基中的應(yīng)用分析

【摘 要】水泥深層土攪拌法是利用水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度，是進(jìn)行軟處理的一種有效形式。

【關(guān)鍵詞】水泥深層攪拌法；地基；應(yīng)用

一、水泥深層攪拌法加固軟土地基的作用原理

水泥深層攪拌法利用深層攪拌機(jī)械，沿深度將固化劑（水泥漿或水泥粉，外摻一定的添加劑）與地基土強(qiáng)制攪拌，通過固化劑與地基土之間的一系列物理、化學(xué)作用，使地基土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性、較低滲透性和一定強(qiáng)度的水泥土體。深層攪拌樁樁體比周圍土體的剛度大，在荷載作用下等量變形時(shí)，地基中的應(yīng)力將按材料模量進(jìn)行分布。因此，樁體應(yīng)力比樁間土上的的應(yīng)力大，這樣就使得復(fù)合地基承載力比原地基有所提高，沉降量有所減小。深層攪拌樁與樁間土形成復(fù)合層，這一復(fù)合土層的力學(xué)特性優(yōu)于天然土體，起著換土、均勻應(yīng)力、增大應(yīng)力擴(kuò)散角的作用。在樁體沒有完全貫穿整個(gè)軟弱土層的地基中，墊層的作用尤為明顯。深層攪拌樁中的水泥具有吸水、發(fā)熱、膨脹作用，對(duì)樁周圍的土可起到擠密效果。深層攪拌樁還可以用來提高土體的抗剪強(qiáng)度，增加土坡的抗滑能力。土質(zhì)不同，其加固機(jī)理也有所差別。對(duì)于砂性土，水泥土的固化原理類似于水泥砂漿，具有很高的強(qiáng)度，固化時(shí)間也較短；對(duì)于粘性土，由于水泥摻量較小，水泥的水解和水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的土體圍繞下進(jìn)行的，所以土質(zhì)條件對(duì)于攪拌樁樁身質(zhì)量的影響較大。

二、水泥深層攪拌法加固軟土地基的優(yōu)點(diǎn)

加固后的地基可以立即承受上部荷重。經(jīng)深層攪拌加固后的地基，自然養(yǎng)護(hù)15～30d即可承受上部荷載；經(jīng)深層攪拌加固后的水泥土強(qiáng)度可達(dá)1000～2000kPa（即100～200t/m2）。當(dāng)水泥土攪拌樁與周圍軟土形成復(fù)合地基后，上層部位承受的荷載可通過剛性很大的復(fù)合地基將應(yīng)力可以擴(kuò)散到很大范圍的殘積土層上，地基沉降即可減少很多；而且水泥深層攪拌法施工不受氣候影響，深層攪拌施工不受雨天影響（臺(tái)風(fēng)、暴雨除外），在多雨地區(qū)施工不受影響；同時(shí)，水泥深層攪拌法施工速度快。每臺(tái)深層攪拌機(jī)械可打設(shè)攪拌樁250m/d。假如地基處理共布置攪拌樁22000根（樁徑按0.5m計(jì)算，樁長按8m計(jì)算，共計(jì)17.6*104m），工期按75d計(jì)，僅需配備10臺(tái)深層攪拌機(jī)即可完成全部加固施工；水泥深層攪拌法可充分利用原軟土，水泥攪拌樁是在原有軟土層上施工，不用挖棄原有軟土。此舉不用棄置滾動(dòng)狀態(tài)的淤泥而占用大量土地，對(duì)周圍環(huán)境影響小；特別是水泥深層攪拌法造價(jià)較低，當(dāng)水泥價(jià)格為360元/8h，施工每個(gè)深層攪拌樁（樁長按8m計(jì)，按50kg/m水泥計(jì)）的水泥費(fèi)用為186元。

三、水泥深層攪拌法工程實(shí)例

某單位擴(kuò)建地基處理工程地處盆地一二級(jí)階地上，地面坡度均為2°，場(chǎng)地標(biāo)高1213m～1254m，地勢(shì)平緩開闊，盆地前緣的緩坡堆積地貌。資料顯示，地層主要由黏土層組成，其中主要由硬塑～可塑粘土層組成厚0～1.7m，為場(chǎng)區(qū)內(nèi)的軟弱下臥層。場(chǎng)區(qū)地下水深0～1.4m具承壓性，靠大氣降水和地表水滲入，水位高，水量較大等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)充分考慮到水泥土攪拌樁在處理軟土地基中的顯著作用，及該工程周圍的具體條件，決定采用水泥土攪拌樁對(duì)該擴(kuò)建區(qū)進(jìn)行地基處理。地基處理方面，應(yīng)改善軟弱地基的透水性、減弱其滯水性、提高其地基承載力，減少工后剩余沉降，控制地基不均勻沉降。原地基經(jīng)過處理后復(fù)合承載力特征值≥150kPa，應(yīng)穩(wěn)定、均勻和密實(shí)。樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.2MPa，樁體動(dòng)力觸探（N63.5）≥6擊。同時(shí)，在設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)方面，采用單筒攪拌樁，樁徑φ=0.5m，樁長L=8.0m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)樁長L要穿透較軟弱的粘土層，進(jìn)入持力層粉質(zhì)粘土層l m，約6m～10m。樁長計(jì)算長度按L=80m考慮，樁間距1.5m，排距1.3m。水泥摻量則為50kg/m，置換率為10.6%。而且，施工要求深層攪拌機(jī)機(jī)頭提升速度為0.6m/min。嚴(yán)格按照規(guī)范施工，從施工過程上保證施工質(zhì)量。首先，事先平整施工場(chǎng)地，清除樁位處地上、地下大塊石、樹根和生活垃圾等障礙以便施工。整平場(chǎng)地時(shí)可采用回填粘土滿足施工平臺(tái)高出樁頂50cm左右。然后，在整平的地面上，按設(shè)計(jì)圖紙的要求，放出每根樁的具體位置，打人竹釬并作出明顯的標(biāo)志。第三，將深層水泥攪拌機(jī)運(yùn)到設(shè)計(jì)樁位，就位對(duì)中，檢查導(dǎo)向桿垂直度、清掃噴射口。第四，水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)用水清洗整個(gè)管道并檢驗(yàn)管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。為施工方便，防止堵塞噴射管口，在各種攪噴施工工藝實(shí)際操作過程中，正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度時(shí)同時(shí)噴漿攪拌。在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中，由于現(xiàn)有攪拌樁施工機(jī)械都配有液壓移動(dòng)機(jī)架，上一根樁施工完畢移到下一根樁就位對(duì)中開始攪噴的時(shí)間間隔很短，一般不會(huì)超過一分鐘，操作工人為了防止堵塞供漿管道，保持工作的連續(xù)性，往往從第一根樁開始鉆進(jìn)攪噴起到下班清洗管道，整個(gè)過程都不會(huì)停止供漿。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陳文學(xué)，張峰．深層水泥攪拌樁在軟土地基處理中的應(yīng)用[J]．建材與裝飾．2008（3）：166～167

[2]姚練，孫亞榮．深層攪拌法在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．江蘇建筑．2009（4）