水泥深層攪拌法在深層軟土地基運用探究

齊典永

摘? 要：在對沿海和中南部地區(qū)進(jìn)行建設(shè)時，對其軟土地基的加固需要花費很長的時間，水泥深層攪拌法是加固深層軟土地基時經(jīng)常采取的措施，對水泥深層攪拌法的適用范圍等方面進(jìn)行分析，然后對水泥深層攪拌樁對深層軟土地基運用進(jìn)行探究，同時指出其施工方法。研究表明，水泥深層攪拌樁對于深層軟土地基加固具有重要作用，能大大提高施工質(zhì)量，確保在軟土地基上的工程項目順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：深層軟土;水泥深層攪拌樁;地基加固

中圖分類號：TU472? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）04-0170-02

Abstract： In the construction of coastal and central and southern areas， it takes a long time to strengthen the soft soil foundation， and the cement deep mixing method is often taken to strengthen the deep soft soil foundation. This paper analyzes the applicable scope of the cement deep mixing method， then probes into the application of the cement deep mixing pile to the deep soft soil foundation， and points out its construction method. The study shows that cement deep mixing pile plays an important role in the reinforcement of deep soft soil foundation， which can greatly improve the construction quality and ensure the smooth progress of the project on the soft soil foundation.

Keywords： deep soft soil; cement deep mixing pile; foundation reinforcement

引言

隨著時代發(fā)展，國家也大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)，對于一些沿海，南部，中部地區(qū)，他們所處地區(qū)為軟土地區(qū)，當(dāng)進(jìn)行建設(shè)時，不可避免的要對于當(dāng)?shù)氐能浲恋鼗M(jìn)行處理，如何快速有效的對地基進(jìn)行加強，目前使用較多的方法為水泥深層攪拌法，水泥攪拌法在使用時，方便快捷，而且不排污，對于環(huán)境沒有危害，在施工時，也沒有很大的噪音，不會影響周圍人群[1]。

1 水泥深層攪拌法

1.1 水泥深層攪拌法的適用范圍

水泥深層攪拌法可用于加固軟土地基，例如黏土，和粉土。如果要加固的土壤還包含礦物石，例如高嶺石，則加固效果會更好[2]。當(dāng)加固含有水鋁英這些礦物質(zhì)時，它們的增強作用會減弱，如果需要用水泥深層攪拌法加固有機(jī)質(zhì)含量高的土?xí)r，或者呈現(xiàn)強酸性，需要另外做試驗來確定是否可以使用，如果遇到地表雜土過多的情況，需要清除表面土，對下臥土進(jìn)行加固。

1.2 水泥深層攪拌法的技術(shù)原理

水泥深層攪拌法的技術(shù)原理是通過深層攪拌機(jī)把水泥輸送到土中，并且進(jìn)行攪拌，此時水泥發(fā)生水化作用，與土顆粒結(jié)合，最后固結(jié)成水泥土體，從而提高強度，而原來的荷載也變?yōu)橛伤嗤翗逗退嗤翗吨g的軟土共同承擔(dān)。

1.3 水泥深層攪拌法技術(shù)特點

首先，水泥深層攪拌法施工工具比較簡單，而且施工工藝也比較成熟完善，其次，水泥深層攪拌法的適用范圍比較廣，對于不同類型軟土地基，此方法均可適用，再其次，使用水泥深層攪拌法可以對原軟土充分利用，減少棄土方，因為使用此方法需要水泥和原軟土充分?jǐn)嚢枳詈蠊探Y(jié)成水泥土體。最后，和其他方法相比，水泥深層攪拌法的不均勻沉降和施工完成后的沉降均比較低。

2 深層攪拌法加固軟土地基計算

2.1 樁基的分類

當(dāng)使用深層攪拌法對軟土地基進(jìn)行加固時，此時水泥土樁接受荷載，根據(jù)其承載特點可分為摩擦樁法和端承樁法，隨著深層攪拌法在軟土地基加固方面使用越來越多，通常我們使用低置換率水泥土樁，這個方法能夠使樁和土共同作用，能極大的提高軟土地基的承載力，減小地基沉降[3]。

2.2 單樁強度設(shè)計

樁身強度和地基土是影響單樁強度的兩個決定性因素，通常我們要求土對樁所作用的支持力與樁自身的承載力相等或者近似相等，但是從經(jīng)濟(jì)的方面考慮，我們要求后者盡量大于前者。但是在實際情況中，在進(jìn)行水泥深層攪拌時，其攪拌加固程度還會受到當(dāng)?shù)赝临|(zhì)條件和施工時的機(jī)械限制，此時要最先確定樁長和樁徑，然后再通過所確定的樁長和樁徑來計算單樁所具有的承載力Ra和水泥土具有的抗壓強度fcu[4]。計算公式如下：

其中，Ra-單樁承載力（kN）;Up-樁的周長（m）;qsi-樁中第i層的土所存在的側(cè)阻力的特征值;li-樁中第i層土所具有的厚度（m）;α-樁頂端土所存在的承載力折減系數(shù)，正常情況下取0.4-0.6;qp-樁下端地基沒有經(jīng)過修正時的承載力特征值（kPa）;Ap-樁的截面的面積;n-在樁的長度范圍所具有的土層個數(shù);fcu-使用與水泥深層攪拌法所得到水泥土相同配合比制備室內(nèi)試件的抗壓強度（kPa）;？濁-樁自身強度所存在的折減系數(shù)。

如果在進(jìn)行水泥深層攪拌時，其攪拌加固程度不受限制時，我們可以先在實驗室進(jìn)行配合比試驗確定加入水泥的量，從而再確定樁身的抗壓強度，通過樁身的抗壓強度計算承載力Ra，再計算樁的長度。計算方法如下：

其中，F(xiàn)cu-需要加固物體的抗壓強度;？濁-樁自身強度的折減系數(shù);Ap-樁自身的周長;qs-樁周圍土存在的摩阻力的平均值的特征值;L-樁身的長度。

2.3 復(fù)合地基沉降計算

本文主要計算復(fù)合地基沉降加固區(qū)土層壓縮量，但是在實際情況時會遇到各種不同的情況，所有計算此壓縮量，我們用應(yīng)力修正法和樁身壓縮量法來計算，計算方法如下。

應(yīng)力修正法：

其中，p-作用與復(fù)合地基上的平均荷載;m-復(fù)合地基置換率;n-在復(fù)合地基中樁土之間應(yīng)力比;？駐Psi-第i層水泥土樁之間土的附加應(yīng)力;Esi-第i層水泥土樁之間土的壓縮模量;Hi-加固地基中第i層的土的高度。

樁身壓縮量法：

其中，p-作用與復(fù)合地基上的平均荷載;n-在復(fù)合地基中樁土之間應(yīng)力比;m-復(fù)合地基置換率;l-樁身長度;？滋p-應(yīng)力集中系數(shù);Pbo-水泥土樁底端的承力密度;Ep-樁自身材料的變形模量;Cr-土的再壓縮系數(shù);H-土層厚度;e0-初始孔隙比;？滓′vo-樁底端土體中存在的初始應(yīng)力;S-沉降量。

3 水泥深層攪拌法施工

3.1 施工準(zhǔn)備

在進(jìn)行施工時需在地面平整處施工，且如果樁位處存在障礙物，需要將其清除，如果場地存在低洼的地方，則需要對低洼處進(jìn)行抽水處理同時用粘性土分層次的把低洼處填平，禁止用雜填土，施工場地的排水系統(tǒng)也需要做好，確保施工時能夠順利進(jìn)行。還要組織對施工人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)，使他們對于施工的圖紙及施工流程充分了解。同時檢查施工所用的儀器設(shè)備是否完好，確保不會影響接下來的施工。

3.2 試樁

通常施工時使用的水泥是PO42.5，使用之前需要對水泥質(zhì)量進(jìn)行檢查，只有檢查合格才能使用，通過試樁可以在一定程度上確定水泥用量，泵送壓力等等，使接下來水泥深層攪拌能夠順利進(jìn)行。選擇具有代表性的地方作為試樁點，通常在試樁時，宜試5次，水泥用量一般在10%～20%之間。試樁經(jīng)過28d之后，檢測所選試樁的承載力、復(fù)合地基承載力以及樁體強度等。施工過程中的參數(shù)，比如水灰比，水泥摻量等等，需要根據(jù)檢測結(jié)果確定。

3.3 水泥深層攪拌法的施工流程

（1）樁位放樣。在進(jìn)行樁位放樣時，不應(yīng)該盲目進(jìn)行，需要根據(jù)圖紙來進(jìn)行放樣，而且需要通過控制樁來確定拌合樁相應(yīng)的樁位，并對各個樁位做好標(biāo)記，為接下來拌合機(jī)進(jìn)場做好準(zhǔn)備。（2）攪拌機(jī)到位。水泥攪拌機(jī)進(jìn)場之后還要對樁基各方面性能進(jìn)行檢查，同時根據(jù)檢查的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，保證開始工作時機(jī)械能夠順利開動。同時對于各類儀表進(jìn)行標(biāo)記，盡可能避免在施工過程中由于測量失誤而造成的施工質(zhì)量問題。（3）拌合下沉至設(shè)計位置。在攪拌機(jī)到達(dá)指定位置后打開電動機(jī)，慢慢松開鋼絲繩，使攪拌機(jī)以0.38m/min～0.77m/min左右的速度下降，同時打開灰漿泵，保證水泥漿可以壓入到地基，此時嚴(yán)禁用水沖刷，若在下沉過程中有停漿的情況，可以采取將攪拌機(jī)停在停漿點上方0.5m處的方式來處理，等供漿恢復(fù)正常再繼續(xù)下沉。（4）水泥漿的制備。隨拌隨用是在水泥漿制備中需要遵循的原則，而且在攪拌過程中，需要保證均勻，不存在團(tuán)塊，如果制備完成的水泥漿開始初凝，則不得再使用，而且每次打一個樁，所需要拌合的水泥漿應(yīng)超過一個樁所需要的水泥漿的數(shù)量，灌漿前，應(yīng)將水泥漿倒入集料斗，并嚴(yán)格計算水泥漿中的水泥，摻合料等量，拌合時間也應(yīng)通過實驗來確定[5]。（5）提升噴漿攪拌。隨著攪拌機(jī)慢慢下沉，當(dāng)?shù)揭欢ㄉ疃葧r，此時為了使水泥漿進(jìn)入涂層中，需要打開灰漿泵，在進(jìn)行噴漿的同時進(jìn)行反旋轉(zhuǎn)，提升速度約為0.3m/min～0.5m/min，并且在進(jìn)行注漿時，應(yīng)保證注漿量均勻，不存在塊狀，注漿過程也應(yīng)連續(xù)。當(dāng)攪拌機(jī)完成施工所需要的深度時，為了提高施工質(zhì)量，應(yīng)將攪拌機(jī)再次下沉到施工所需要的深度，此時結(jié)束單樁的施工。（6）機(jī)械的清洗。當(dāng)施工結(jié)束后，需要對施工機(jī)械進(jìn)行清洗，清洗集料斗時，可以在其中加入一定量的水，同時打開灰漿泵，清洗殘留在其中的水泥漿，如果攪拌機(jī)的攪拌頭有殘留水泥漿，也需要清洗干凈。

3.4 施工注意點

在要準(zhǔn)備施工時，需要先用清水清洗一下管道，使在正常施工期間不會出現(xiàn)管道堵塞的情況，同時管道內(nèi)壁盡量不要干燥，不利于后續(xù)輸漿，在進(jìn)行施工的攪拌樁也要保持垂直，如果存在偏差，則偏差應(yīng)控制在1%之內(nèi)，在壓漿之前需要對水泥漿充分?jǐn)嚢?，而且需觀察其是否出現(xiàn)離析現(xiàn)象，初次下沉攪拌樁旋轉(zhuǎn)速度可以放慢一些，進(jìn)行復(fù)攪時可以適當(dāng)加快。

4 結(jié)束語

根據(jù)上文，可以發(fā)現(xiàn)深層攪拌法在加固軟土中起到重要作用，而且水泥土強度是正常軟土強度的十幾倍，滲透性也小很多，同時根據(jù)上文公式可以發(fā)現(xiàn)用水泥土代替軟土，地基承載力有顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

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