水泥土攪拌樁復合地基在土木工程施工中的實踐

胥陳浩

（延安大學，陜西 延安 716000）

水泥土攪拌樁復合地基在土木工程施工中的實踐

胥陳浩

（延安大學，陜西 延安 716000）

水泥土攪拌樁復合地基是土木工程中一種比較常見的地基形式，能夠提升基礎的強度和穩(wěn)定性，而且施工方便，對周邊環(huán)境的污染和破壞小，受到了工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注.本文從水泥土攪拌樁復合地基的內(nèi)涵和特點出發(fā)，對其在土木工程施工中的實踐進行了分析和討論.

水泥土攪拌樁；復合地基；土木工程；實踐

最近幾年，我國的城市化進程不斷加快，城市規(guī)模的迅速擴大以及城市布局的持續(xù)優(yōu)化，使得土地資源進一步壓縮，越來越多的建筑面臨著復雜的場地條件，對于基礎工程的施工提出了更加嚴格的要求.在土木工程施工中，應用水泥土攪拌樁復合地基，能夠提升軟弱基礎的強度和穩(wěn)定性，保障土木工程整體的質(zhì)量和安全.

1 水泥土攪拌樁復合地基概述

1.1 水泥土攪拌樁

水泥土攪拌樁，是一種針對軟弱土層進行加固的工藝技術(shù)，將水泥作為固化劑，通過攪拌設備，在地基深層對水泥和軟土層進行強制攪拌，通過相應的物理化學反應，使得軟土能夠固結(jié)成具備較高強度和穩(wěn)定性的優(yōu)質(zhì)基礎.水泥土攪拌樁的加固激勵，主要是利用了水泥與土層之間的物理化學反應，水泥的摻量相對較少，通常不會超過需要加固土體的15%，水泥本身與粘土的混合并不充分，粘土較大的比表面積以及活性會導致水泥土硬化速度緩慢，過程也較混凝土硬化更加復雜.通常來講，在土木工程中，水泥土攪拌樁的加固機理包括了三個過程：一是水泥水解和水化，但是其對于水的需求較大，如果土層中含水量低，同時選擇噴粉施工，會導致施工難度增大，水解反應和水化反應無法順利實現(xiàn)，從而影響加固效果；二是碳酸化，在施工環(huán)節(jié)，水泥攪拌樁由于水泥與土壤的不充分混合，必然會存在土塊和水泥塊，在這種情況下，想要提升總體強度，需要做好充分攪拌，確保水泥能夠均勻分布到土壤中；三是粘土顆粒與水泥水化物的反應，如離子交換反應、凝硬反應等，與水泥水化反應密切相關(guān)，要求土壤含水量適中[1].

1.2 復合地基

復合地基是著通過加固、置換等方式，對天然地基進行處理后形成的地基，包括了天然地基土體和增強體兩部分，共同承受荷載作用.依照荷載傳輸機理，可以將復合地基分為水平向增強復合地基和豎向增強體復合地基兩種類型，后者又可以細分為柔性樁復合地基、剛性樁復合地基以及散體材料樁復合地基三種.在土木工程施工中，比較常見的復合地基包括了高壓噴射注漿樁、水泥土攪拌樁、振沖樁、水泥粉煤灰碎石樁等，需要工程技術(shù)人員根據(jù)施工區(qū)域的土質(zhì)情況，合理進行選擇.

2 水泥土攪拌樁復合地基在土木工程施工中的實踐

以某公共建筑為例，該建筑分為地上6層和地下1層，整體呈矩形，采用混凝土框架結(jié)構(gòu).地質(zhì)勘查結(jié)果顯示，場地土層自上到下依次為人工填土、粉質(zhì)粘土、粉土、淤泥質(zhì)黏土等，土層的壓縮系數(shù)大，承載能力嚴重不足.同時，場地地下水位埋深在1.11m-1.88m左右，屬于孔隙潛水.

2.1 水泥土攪拌樁復合地基設計

2.1.1 抗壓強度試驗

為了確保水泥土攪拌樁負荷地基的合理應用，需要首先通過抗壓強度試驗，確定水泥的種類、摻入量、水灰比等參數(shù)，結(jié)合試驗確定水泥土強度增長的基本規(guī)律，為后續(xù)設計工作奠定良好的基礎條件[2].在試驗環(huán)節(jié)，選擇該工程施工現(xiàn)場的粉質(zhì)粘土，依次產(chǎn)假12%、15%、18%的普通硅酸鹽水泥，配置水泥土，對比其抗壓強度，發(fā)現(xiàn)15%摻入量的水泥土在90d齡期的抗壓強度最高，達到了2.5MPa，能夠滿足設計要求.

2.1.2 單樁承載力計算

依照現(xiàn)場地質(zhì)勘查資料，水泥攪拌樁可以被放置在粘土層，這里將樁間土的承載力確定為80kPa，依照試驗得到了水泥土強度增長規(guī)律，選擇15%的水泥摻入量90d無側(cè)限抗壓強度取值為2.5MPa.通過查閱相關(guān)資料，得到樁周摩擦阻力均值為12kPa，a=0.5，依照公式進行計算，單樁承載力不能超過150kN，這里從穩(wěn)定性考慮，選擇較為保守的140kN.

2.1.3 復合地基承載力設計

豎向承載水泥土攪拌樁負荷地基本身的承載力可以通過單樁或多樁復合地基載荷試驗確定，初步設計樁長為8m，樁徑600mm，依照常用轉(zhuǎn)換率0.2機型計算，最后得到復合地基設計承載力數(shù)值為180kPa[3].

2.1.4 樁長及布樁形式設計

對于水泥土攪拌樁而言，有效樁長指在豎向在和作用下，樁側(cè)摩阻力沿樁長逐步減少，如果樁身長度和截面承載力足夠，則上部樁側(cè)摩阻力會達到極限，下部某個位置的側(cè)摩阻力為零，則該深度即為水泥土攪拌樁的有效樁長.不過，在實際施工中，通常選擇樁體強度為無限樁長剛度90%時的樁長，或者樁身軸力為荷載10%深度的近似長度作為有效樁長.在該工程中，設計樁長為8m，不過施工人員發(fā)現(xiàn)，部分區(qū)域粉質(zhì)粘土層較厚，8m的樁長并不能確保樁底深入到堅硬的粘土層中，因此對部分水泥土攪拌樁的長度進行了重新設計，使得其達到了10m.

水泥土攪拌樁的布樁形式對于復合地基的強度和穩(wěn)定性影響巨大，必須得到足夠的重視.在該工程中，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件以及上部結(jié)構(gòu)的荷載要求，從現(xiàn)有的工藝技術(shù)出發(fā)，選擇柱狀布樁形式[4].

2.2 水泥土攪拌樁復合地基施工

2.2.1 前期準備

水泥攪拌樁復合地基實際應用時間較短，無論是加固機理、設計理論又或者施工工藝都有待完善，加上不同地區(qū)地質(zhì)土壤條件的差異，在實際施工前，需要做好必要的準備工作，以保證施工的順利開展.一是圖紙審核，對設計施工圖紙進行全面細致的審核，確保圖紙的合理性和可操作性，如果發(fā)現(xiàn)問題，需要督促設計單位及時進行整改，為施工提供有效的指導；二是現(xiàn)場清理，清除地面存在的雜物、石塊等，為施工提供一個良好的場地條件；三是測量放線，對照施工圖紙，明確所有水泥土攪拌樁的位置，做好標記，保證放線的準確性；四是技術(shù)交底，在施工前，必須有技術(shù)人員做好相應的技術(shù)交底工作，確?，F(xiàn)場施工人員和管理人員都能夠明確水泥攪拌樁復合地基施工的流程和技術(shù)要求，對于關(guān)鍵環(huán)節(jié)和容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，更是應該重點強調(diào)，為施工的順利進行提供良好的保障.

2.2.2 施工流程

一是樁機就位，在完成測量放線工作，確定水泥土攪拌樁的位置和布局后，需要將攪拌樁機運輸?shù)较鄳奈恢?，進行對中和調(diào)平操作，調(diào)平可以使用水準儀.調(diào)整結(jié)束后，需要對攪拌樁機進行固定，避免施工中出現(xiàn)振動或者位移的情況[5]；二是導向架調(diào)整，可以利用吊線錘或者經(jīng)緯儀，對導向架的垂直度進行調(diào)整和控制，依照工程設計要求，導向架的垂直度不能超過1%樁長；三是漿液預拌，在深層攪拌機預攪拌下沉時，應該同步進行水泥漿液的預先拌制，在壓漿前，將拌制好的水泥漿液放入集料斗中.在該工程中，選擇425#普通硅酸鹽水泥，依照配比設計，將水灰比控制為0.45，然后依照設計要求，確保水泥土攪拌樁的水泥用量不小于50kg/m；四是攪拌下沉，在所有工作確認無誤后，可以啟動深層攪拌機，等到攪拌頭的轉(zhuǎn)速達到正常標準，沿導向架引導鉆桿下沉，下沉的過程中需要同步攪拌，并且通過檔位對下沉速度進行調(diào)整，確保設備工作電流在額定值以內(nèi)；五是攪拌提升，當攪拌頭下沉到設計深度后，可以開啟噴漿泵，利用管路將預先配置好的漿液傳輸?shù)綌嚢桀^出漿口，等到確認出漿后，啟動攪拌樁機，收緊鏈條裝置，依照設計環(huán)節(jié)計算得到了提升速度（0.7m/min），一邊噴漿一邊攪拌一邊提升鉆桿，確保水泥漿液可以和土體均勻混合；六是重復下沉，當攪拌鉆頭提升到樁頂上約400mm的高度時，可以關(guān)閉灰漿泵，重復攪拌下沉操作，下沉的速度需要控制在設計要求的數(shù)值范圍內(nèi)；七是重復提升，即對攪拌提升環(huán)節(jié)的重復，這里不再贅述.當水泥土攪拌樁施工完成后，需要將攪拌樁機移動到下一根樁位處，重復上述流程[6].

2.2.3 質(zhì)量控制

首先，在正式施工前，需要做好必要的技術(shù)交底工作，確?，F(xiàn)場施工人員和管理人員都能夠明確水泥土攪拌樁的施工流程和質(zhì)量要求，嚴格依照標準和規(guī)范進行施工操作；其次，需要設置多級質(zhì)量管控體系，如施工人員自檢、質(zhì)量檢測員復檢、項目負責人終檢等，切實保證每一道工序的施工質(zhì)量；再次，應該做好設備和原材料的控制，確保攪拌樁機運行穩(wěn)定，沒有帶病作業(yè)的情況，水泥的保存嚴格，避免受潮變質(zhì)問題，水泥漿液嚴格依照設計配比進行配置，避免隨意更改的情況；然后，在施工過程中，需要做好檢查工作，對施工記錄進行分析，對每一根水泥土攪拌樁的質(zhì)量進行測定，如果發(fā)現(xiàn)不合格樁體，需要從實際情況出發(fā)，進行相應的補樁或者臨樁加固作業(yè)；最后，在成樁后7d內(nèi)，可以利用觸探器，提取樁身加固土樣，對其攪拌的均勻性進行分析，也可以結(jié)合輕型動力觸探試驗，對水泥土攪拌樁的均勻性和強度進行檢驗，如果樁身7d齡期強度超過天然土強度的1倍以上，則可以判定合格.檢驗可以采用抽樣的方式，抽樣數(shù)量不能小于已完成樁數(shù)量的2%[7].

2.2.4 安全管理

安全問題是工程施工中必須關(guān)注的核心問題之一.在土木工程水泥攪拌樁復合地基施工中，施工單位需要安排現(xiàn)場安全管理人員，做好施工現(xiàn)場和施工全過程的安全管理工作.一是用電安全，水泥攪拌樁施工中的許多設備都需要用電，必須重視對于用電安全的管理，避免私拉亂扯的現(xiàn)象，對臨時線路進行統(tǒng)一規(guī)劃，設置絕緣管和保護裝置，避免觸電風險；二是消防安全，需要設置相應的消防器材和消防水池，消除現(xiàn)場火災隱患；三是人員安全，基礎施工雖然不存在高空墜物風險，但是施工現(xiàn)場同樣存在許多可能威脅施工人員人身安全的因素，如設備、泥漿池、已經(jīng)開挖的樁孔等，需要設置安全警示標志，提醒現(xiàn)場作業(yè)人員.

3 結(jié)束語

總而言之，在土木工程施工中，經(jīng)常會遇到軟弱地基的情況，從保障工程穩(wěn)定性和安全性的角度，需要做好軟弱地基的加固處理.水泥土攪拌樁復合地基具有施工便捷、成本低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，將之應用到土木工程施工中，能夠起到良好的地基加固效果.

〔1〕鞏燕,李晶晶,葛飛,等.水泥攪拌樁負荷地基分析與應用[J].科技視界,2013(15):57.

〔2〕劉堅.水泥土攪拌樁復合地基在中小型水利工程的應用[D].華南理工大學,2011.

〔3〕王江.水泥土攪拌樁復合地基在某綜合辦公樓中的應用[J].山西建筑,2014,40(5):78-79.

〔4〕孫桐.淺析水泥土攪拌樁復合地基在土木工程的應用[J].科技致富向?qū)?2012(9):317.

〔5〕肖青春.水泥土攪拌樁復合地基的分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2010(10):61.

〔6〕楊曉強.某工程水泥土攪拌樁復合地基設計及檢測實踐[J].山西建筑,2011,37(34):83-84.

〔7〕林偉.水泥土攪拌樁與CFG樁在復合地基中的應用[J].江西建材,2015(2):101.

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2017-09-20