淺談房屋地基沉降處理中深層攪拌技術(shù)的運(yùn)用

余海艷　邢先花　馬曉燕

摘 要：在對(duì)房屋地基沉降進(jìn)行處理時(shí)，運(yùn)用深層攪拌法進(jìn)行施工具有施工便捷、造價(jià)低廉以及經(jīng)濟(jì)效益良好等優(yōu)勢(shì)。因此在條件滿足的狀況下對(duì)該技術(shù)的運(yùn)用最為適宜。文章主要從房屋地基沉降處理著手，論述了深層攪拌加固地基的原理及施工措施。

關(guān)鍵詞：房建施工；地基沉降；深層攪拌

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）21-0159-01

作為對(duì)軟粘土地基進(jìn)行加固的方法，深層攪拌法運(yùn)用石灰及水泥等材料，使其發(fā)揮加固劑的效果，與特定的深層攪拌機(jī)械相結(jié)合，就地對(duì)地基深處的軟弱土及固化劑進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，從而使兩者之間形成物理反應(yīng)的效果，進(jìn)一步提高地基達(dá)到水穩(wěn)性、整體性以及高強(qiáng)度。采用深層攪拌法對(duì)地基沉降進(jìn)行處理時(shí)，能夠促使沉降差得到減少，從而提升地基的承載力、擋水力度以及邊坡的穩(wěn)定性。

1 深層攪拌加固技術(shù)的特點(diǎn)

現(xiàn)階段，深層攪拌加固技術(shù)對(duì)軟土地基進(jìn)行處理已成為當(dāng)今運(yùn)用最為普遍的一種方法，該方法的運(yùn)用具有明顯的發(fā)展前景存在。該技術(shù)之所以能夠得到廣泛應(yīng)用，關(guān)鍵在于自身具備的特點(diǎn)，主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

①簡(jiǎn)單的施工工藝，具有較高的機(jī)械化程度以及顯著的處理效果。

②對(duì)比其他樁基，該技術(shù)的運(yùn)用具有簡(jiǎn)單的人員設(shè)備、單一的材料消耗、快速的施工進(jìn)度、較低的綜合造價(jià)以及處理后能夠被快速使用。

③在施工過(guò)程中不會(huì)有振動(dòng)及噪音產(chǎn)生，且不存在環(huán)境污染的現(xiàn)象，在近年來(lái)對(duì)建筑地理處理中占據(jù)關(guān)鍵地位。

④施工質(zhì)量較高，處理效果為檢測(cè)提供便利。若有不合格的現(xiàn)象發(fā)生，能夠簡(jiǎn)單的進(jìn)行補(bǔ)救。

目前，通常情況下采用的深層攪拌樁的樁徑都是500 mm，加固深度各部相同，從數(shù)米到數(shù)十米不等。能夠?qū)浲恋鼗休d力的增加中進(jìn)行使用，促使邊坡的沉降量得到減小，進(jìn)一步提升了邊坡的穩(wěn)定。一般在建筑地基、公路和壩基加固、大面積的碼頭、地下防滲墻等工程中被運(yùn)用。被處理過(guò)的復(fù)合地基的承載力能達(dá)到200 kPa。

2 深層攪拌加固的原理及作用

2.1 深層攪拌法的原理

軟土與水泥進(jìn)行加固的原理是在水泥和軟土出現(xiàn)物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的基礎(chǔ)上開展的。在施工過(guò)程中，攪拌機(jī)械會(huì)對(duì)軟土進(jìn)行切削，使其處于大小不同的團(tuán)塊狀。當(dāng)水泥漿在其中進(jìn)行添加后，水泥會(huì)對(duì)土團(tuán)進(jìn)行包裹。由于摻入的水泥量較少，促使和水泥和軟土之間無(wú)法得到充分混合，水泥土中會(huì)有較大強(qiáng)度及較好水穩(wěn)性的水泥區(qū)域及較低強(qiáng)度的土塊區(qū)域出現(xiàn)。水泥土在物化反應(yīng)中較為緩慢，土粒表面先于是你進(jìn)行反應(yīng)，其次則向土粒中間進(jìn)行擴(kuò)展。通過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展，在水泥水解產(chǎn)物滲透作用下，土團(tuán)內(nèi)的土顆粒的性質(zhì)會(huì)逐漸出現(xiàn)改變。所以，水泥和土之間通過(guò)強(qiáng)制攪拌會(huì)逐漸達(dá)到充分，通過(guò)粉碎土塊則越小，在土中水泥的分布則會(huì)達(dá)到均勻狀態(tài)，水泥土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度則會(huì)有較小的離散性，當(dāng)水泥滲入比增加時(shí)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度也會(huì)逐漸提升。

2.2 深層攪拌加固中材料的作用

2.2.1 水泥具備的水解和水化作用

構(gòu)成硅酸鹽水泥的成本主要包括二氧化硅、三氧化二鐵、三氧化硫、氧化鈣、三氧化二鋁，該類氧化物又會(huì)對(duì)不同的水泥礦物得到構(gòu)成，例如：硅酸二鈣、鐵鋁酸四鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣以及硫酸鈣等。在軟土中采用水泥進(jìn)行加固時(shí)，水泥顆粒表面的礦物會(huì)與軟土中的水快速出現(xiàn)水化及水解，從而出現(xiàn)含水硫酸鈣、含水鐵酸鈣、氫氧化鈣、夯實(shí)鋁酸鈣等化合物。其中數(shù)你含量最高的則是硅酸三鈣，達(dá)到50%作用，是對(duì)其軟土強(qiáng)度造成影響的主要因素。其次則是硅酸二鈣的含量，也達(dá)到25%，對(duì)其后期強(qiáng)度造成影響。在水泥重量中，鋁酸三鈣占據(jù)10%，存在快速水化，對(duì)早凝發(fā)揮著促進(jìn)的作用。硫酸鈣在水泥比重中占據(jù)3%，與鋁酸三鈣相結(jié)合會(huì)和水出現(xiàn)反應(yīng)，從而形成水泥樣菌，在具有含水量較高的軟土中能夠發(fā)揮增加強(qiáng)度的作用。

2.2.2 粘土顆粒與水泥水化物的作用

①離子交換及團(tuán)化的作用。較小的土顆粒經(jīng)過(guò)離子交換能夠具有較大的土團(tuán)粒形成，通過(guò)土團(tuán)粒的相互結(jié)合，促使水泥土的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)得到形成，并對(duì)各土團(tuán)之間的空隙進(jìn)行封閉，實(shí)現(xiàn)結(jié)合的堅(jiān)固性。進(jìn)一步提高了水泥土的強(qiáng)度。

②凝固反應(yīng)。隨著水泥水化反應(yīng)的逐漸發(fā)展，促使一種不融水且穩(wěn)定的結(jié)晶化合物形成，在水中及空氣中該類化合物會(huì)趨于硬化，進(jìn)一步將水泥土的強(qiáng)度得到提升。該結(jié)晶化合物相對(duì)密實(shí)，水分侵入現(xiàn)象難度較大，從而提升了水泥土的水穩(wěn)定性。

2.2.3 碳酸化的作用

由于水泥水化物中具有氫氧化鈣，在二氧化碳發(fā)生的碳酸化反應(yīng)形成的無(wú)法與水相容的碳酸鈣進(jìn)行吸收。該反應(yīng)的出現(xiàn)能夠有效的將水泥土的強(qiáng)度得到提升，但卻存在較慢的速度及較小的幅度。

3 深層攪拌技術(shù)的施工

3.1 施工前的準(zhǔn)備

①與工程地質(zhì)勘測(cè)資料相結(jié)合，對(duì)配合比進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，參照設(shè)計(jì)中的要求，對(duì)水泥摻入的最佳數(shù)量進(jìn)行確定，并使攪拌施工工藝相關(guān)參數(shù)得到明確。

②參考設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)深層肩膀施工的方案進(jìn)行編制，布置出現(xiàn)場(chǎng)的平面狀態(tài)，對(duì)打樁施工的流水操作進(jìn)行合理安排，設(shè)置水泥漿的配置和泵送系統(tǒng)，使其泵送距離保持在低于100 m最為適宜。

③施工現(xiàn)場(chǎng)的平整，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)影響鉆進(jìn)的地表障礙物進(jìn)行清除，例如雜草及樹根等。

④對(duì)樁位進(jìn)行確定時(shí)，應(yīng)必須結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行操作，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量放線使得每個(gè)樁位得到明確的測(cè)定，并對(duì)小木樁進(jìn)行打入。

3.2 施工過(guò)程中的要求

①在進(jìn)行深層攪拌施工之前應(yīng)先對(duì)攪拌試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)施，結(jié)合電流的變化情況，使其變化范圍控制在40～80 A左右，也就是樁基鉆頭應(yīng)依次從填筑土、中砂、淤泥質(zhì)土、中砂、粉砂質(zhì)泥巖通過(guò)，以此作為樁長(zhǎng)進(jìn)行施工，使其能夠滿足下列要求：

為了使水泥的用量達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，在施工之前應(yīng)先對(duì)拌漿筒的體積進(jìn)行量出，并結(jié)合拌漿筒內(nèi)水分的體積，對(duì)水泥的摻入量進(jìn)行合理控制，促使水泥漿水灰比達(dá)到1：1即可。攪拌應(yīng)均勻，使成樁速度得到控制，采用低速檔位對(duì)第一次下沉攪拌進(jìn)行實(shí)施，不得運(yùn)用中高速檔位。當(dāng)在第一、二次上升及第二次下沉?xí)r即可采用中速檔位進(jìn)行操作，促使每次上升及下沉?xí)r都應(yīng)對(duì)其成樁速度達(dá)到均勻狀態(tài)，禁止中途出現(xiàn)換擋的現(xiàn)象發(fā)生，從而防止樁身水泥滲入，形成不均勻現(xiàn)象。

②在施工之前，應(yīng)先對(duì)鉆桿長(zhǎng)度進(jìn)行丈量，并運(yùn)用顯著的標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)注，促使鉆桿鉆入的深度及復(fù)攪深度得到掌握，進(jìn)一步保證了設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)達(dá)到施工要求。

③在對(duì)漿液進(jìn)行泵送之前，應(yīng)使管路達(dá)到潮濕狀態(tài)，為輸漿提供便利。

4 室內(nèi)試驗(yàn)的步驟

現(xiàn)階段，深層攪拌法無(wú)論是施工工藝還是設(shè)計(jì)計(jì)算都處于完善階段。所以，應(yīng)對(duì)水泥土的室內(nèi)外試驗(yàn)進(jìn)行關(guān)注。其試驗(yàn)的工序主要包括以下幾步：

①為了使試驗(yàn)的準(zhǔn)確性得到保證，采用雙層厚塑料袋對(duì)現(xiàn)場(chǎng)挖掘的天然軟土進(jìn)行及時(shí)封存，使其天然含水量得到基本保持。

②按照施工要求的試驗(yàn)配方及程序，對(duì)水泥、土、水及外摻劑進(jìn)行分別稱量，并在容器中進(jìn)行均勻攪拌，根據(jù)要求對(duì)其實(shí)施振動(dòng)，當(dāng)試塊制成之后，采用塑料布對(duì)其進(jìn)行覆蓋，避免水分過(guò)快蒸發(fā)，并根據(jù)相關(guān)要求采用合理的養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行實(shí)施。

5 結(jié) 語(yǔ)

深層攪拌法通常在對(duì)地基沉降及軟土處理時(shí)具有顯著的效果。在建筑工程地基沉降處理中能夠促使施工成本得到降低，進(jìn)一步縮短施工周期，該方法在對(duì)基礎(chǔ)處理中具有較高的經(jīng)濟(jì)性及科學(xué)性，因此能夠得到進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。

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