深層攪拌法在建筑工程中的運(yùn)用

文/張成　安徽建工地產(chǎn)有限公司　安徽合肥　230001

深層攪拌法是利用石灰、水泥等材料作為固化劑，通過特有的深層攪拌機(jī)械，在土層內(nèi)一邊鉆進(jìn)一邊噴射固化劑，經(jīng)鉆頭旋轉(zhuǎn)攪拌，使固化劑與軟土強(qiáng)行攪拌在一起，從而形成抗壓強(qiáng)度較高，整體性較好的復(fù)合地基。深層攪拌法常用于水利、市政、工程建筑中，因?yàn)槠涫┕は鄬啽?，工期短，成本相對較低等特點(diǎn)，常在工程建筑中作為基礎(chǔ)加固處理。

1、案例

某小區(qū)建筑工程，19#為多層建筑（共6層），框架結(jié)構(gòu)。19#樓與地下室最近距離為3.65m，其中19#基地標(biāo)高為42.1，地下室基地標(biāo)高為41.15，基礎(chǔ)埋深為-8.3?？紤]到一期預(yù)售和現(xiàn)場實(shí)際情況，所以19#優(yōu)先地下室進(jìn)行動工，并且19#樓回填土較深，待19#結(jié)構(gòu)封頂后進(jìn)行二期地下室施工。另外考慮到地下室比19#低95cm，擔(dān)心在地下室土方開挖中對19#基礎(chǔ)存在擾動，故經(jīng)多方研究決定采用深層攪拌樁對19#基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。

2、深層攪拌法原理

深層攪拌法適用于加固飽和粘性土和粉土等地基。利用水泥或石灰等原材料作為固化劑通過特定的攪拌機(jī)械，就地將軟土和固化劑進(jìn)行強(qiáng)行攪拌，使土體結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基土強(qiáng)度和增大變形模量。

本工程采用水泥與軟土進(jìn)行強(qiáng)行攪拌。

3、物理特點(diǎn)

一般來說，水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在0.3～3.0MPa之間，比天然軟土強(qiáng)度提高數(shù)十倍到數(shù)百倍，在砂層可高達(dá)5.0MPa以上的，它受很多因素影響。

3.1土質(zhì)。初始性質(zhì)較好的土，加固后強(qiáng)度增量較大，初始性質(zhì)較差的土，加固后強(qiáng)度增量較小。水泥土的強(qiáng)度與土的含砂量有關(guān)，當(dāng)含砂量為40%～60%時，加固土強(qiáng)度達(dá)最大值。在加固軟粘土?xí)r，若在固化劑中摻加適量的細(xì)砂，既可提高加固土的強(qiáng)度，又可節(jié)約水泥用量。由于本工程中回填土較厚，故在機(jī)械攪拌過程中，在水泥中加入適量的細(xì)砂形成水泥砂漿液，從而提高攪拌樁的自身強(qiáng)度。

3.2齡期。水泥土的抗壓強(qiáng)度隨其加固齡期而增長。我國《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）規(guī)定，取90d齡期試塊的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為加固土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。一般情況下，7d、28d、90d的水泥土強(qiáng)度之間有如下近似關(guān)系：qu(28d)≈1.49qu(7d)；q u(9 0 d)≈1.9 7 q u(7 d)；qu(90d)≈ 1.32qu(28d)。

3.3水泥摻入比。水泥摻入比通常指水泥摻入重量與被加固土天然濕容重的比（%）。

在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)水泥摻入比小于7%時，加固效果往往不能滿足工程要求，而當(dāng)摻入比大于15%時，加固費(fèi)用偏高。因此，我國《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）規(guī)定水泥的摻入比以7%-10%為宜。對含水率大于100%的土及孔隙率較大的雜填土，常采用較高的水泥摻入比。

4、適用范圍

深層攪拌法適用于加固淤泥質(zhì)土，含水量較大，回填土較厚且地基承載力較小的粉質(zhì)粘土，沙土等軟土地基。主要用于建筑物或構(gòu)筑物加固軟土地基，增大土體的抗剪強(qiáng)度。另外在攪拌樁中加入型鋼，可以增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度，用于深基坑土方開挖。

5、施工工序

5.1準(zhǔn)備階段

5.1.1現(xiàn)場整平。由于19#樓與地下室之間存在較深的回填土，土質(zhì)較軟，為了便于機(jī)械施工和移動，所以在機(jī)械進(jìn)場前，現(xiàn)場整平夯實(shí)，并在地面鋪設(shè)10cm的細(xì)石墊層。

5.1.2施工備料。選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，由于該品種水泥相對來說凝結(jié)硬化快，抗凍性較好等優(yōu)點(diǎn)，故在地基加固過程中具有較好的優(yōu)勢。

5.1.3機(jī)械安裝及調(diào)試。深層攪拌機(jī)組裝，水泥漿液制備系統(tǒng)安裝以及進(jìn)出口處的連接。在機(jī)械組裝完成后進(jìn)行調(diào)試，注意觀察攪拌軸旋轉(zhuǎn)速度，輸送漿液管及供水管暢通等。

5.1.4施工放線。定位樁位中心點(diǎn)，打木樁做出標(biāo)記，從零點(diǎn)樁開始，沿施工方向每50米拉線放樣，拉線確定施工方向，并在放樣處依次標(biāo)定樁位。

5.2施工階段

5.2.1設(shè)備安裝到位。為確保機(jī)械施工中不過大振動偏位，所以機(jī)械應(yīng)加固牢靠。

5.2.2攪拌樁機(jī)定向移動，調(diào)平主機(jī)，鉆頭對準(zhǔn)孔位。

5.2.3啟動深層攪拌機(jī)械，進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)，鉆進(jìn)過程中為防止噴射口堵塞，應(yīng)適當(dāng)噴漿，同時減小負(fù)載扭矩。

5.2.4噴漿攪拌。攪拌機(jī)向下鉆進(jìn)過程中，連續(xù)噴入水泥漿液，在到設(shè)計樁長位置時，原地攪拌一分鐘，在勻速提升，避免底部攪拌不勻。

5.2.5提升噴漿攪拌，再重復(fù)攪拌，待鉆頭提升至樁頂30cm時，停止噴漿。

5.2.6成樁完成，接著進(jìn)行另一樁體施工。

6、優(yōu)缺點(diǎn)

6.1優(yōu)點(diǎn)

6.1.1充分利用原土。因?yàn)閿嚢铏C(jī)械直接深入土層進(jìn)行施工，所以避免了常規(guī)施工開挖土方，大大的降低了施工成本和安全隱患。

6.1.2攪拌時噪音相對較小，對臨近建筑物或構(gòu)筑物影響較小。

6.1.3樁體形式靈活多變?？刹捎弥鶢睢⒈跔?、塊狀等形式，根據(jù)成本和作用等方面選擇適用的樁體形式。

6.1.4與普通鋼筋混凝土樁相比，既可以節(jié)約原材料，也降低了鋼材的使用。

6.1.5相對來講施工簡便，施工速度快，所以最大限度的降低管理成本。

6.1.6利用機(jī)械代替人工，提高了效能，降低人工成本。

6.2缺點(diǎn)

6.2.1由于深層攪拌樁是地下隱蔽施工工程，所以在施工中不利于質(zhì)量控制，很容易存在攪拌不勻?qū)е聵扼w強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求。

6.2.2不易控制樁位偏差。攪拌成樁過程中，由于機(jī)械加固不牢，機(jī)械振動使樁體偏位。

6.2.3易造成成本浪費(fèi)?？赡芫植客翆哟嬖趫杂参镔|(zhì)，導(dǎo)致攪拌樁未到設(shè)計樁長位置，便停止作業(yè)，導(dǎo)致浪費(fèi)。

6.2.4檢測困難。因?yàn)槌Ｒ?guī)情況下取樣輕便觸探檢測，可能存在局部底下環(huán)境復(fù)雜，比如土層存在滲水，使該處樁體達(dá)不到設(shè)計強(qiáng)度。

結(jié)語：

深層攪拌法不但可以作為基礎(chǔ)加固處理，還具有支護(hù)和止水的作用。但由于深層攪拌法的局限性，該種方法相對而言在較深基坑開挖中不被廣泛采用。所以對深層攪拌法的深入研究，對建筑工程、水利及市政工程具有長遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

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