用水泥深层搅拌法加固软土地基

建Ｉ筑ｌ工ｌ程　科　技信总　——黑龙江——　用水泥深层搅拌法加固软土地基　赵忠’舒畅　曲少萍。　（１、萝北县水利勘测设计队，黑龙江萝北１５４２００　２、黑龙江大学，黑龙江哈尔滨１５００８６）　摘要：重点阐述了水泥浆深层搅拌法的原理、施工技术、施工工艺及设计计算方法。　关键词：水泥深层搅拌法；加固；强度；软土地基　深层搅拌法是用特制的深层搅拌机械，在　地基深处不断旋转，同时将水泥浆或粉体不断　喷入地层，与软基相混合，硬化后形成水泥土　或灰土桩柱体。一般情况下。当桩身强度大与　８００ｋＰａ，桩长７～１０ｍ的单桩承载能力可达　２００～２５０ｋＮ，相对沉降量小于７ｍｍ，桩侧土的　平均摩擦阻力为８０—９０ｋＰａ。　深层搅拌法适用于饱和软粘土、淤泥质亚　粘土、沼泽地带炭土、沉积粉圭等土层的加　固，深层搅拌掺水泥格栅式哲挡土墙作为深基　坑支护、隔水帷幕以及道路、港口基础的软土　地基加固，土的承载力可由９０ｋＰａ提高到　２４８ｋＰａ。　ｌ水泥浆深层搅拌法的原理　３．１．２按照施工图的设计，对各排桩的轴　线和桩位进行测量放样，现场桩位布置与施工　图设计的误差不得大于５ｅｒａ。同时在钻机组装　就位过程中，应注意起吊设备的平稳和导向架　的垂直，以确保桩体施工的垂直度，其垂直度　偏差应控制在１．５％以内。　３．１－３了解各参数与水泥及外掺剂用量之　间的关系：　ａ．水泥。一般多采用新出厂的普通硅酸盐　水泥，因其活性高，早期和后期强度均较好。　试验表明，水泥加固土的强度随水泥掺入比　ａ　（掺加水泥重／被加固软土重ｘ１００％）的增　加而增大，当ａ／ｏ￣＝３％～５％时，水泥和土的反　应过弱，固化强度较低，一般取ｅｄｔｏ＝７％一　１５％：　折减系数，当桩端土为软土时，可取０．５～１．Ｏ；　当桩端土为硬土时。可取０．１￣ｏ．４；当不考虑　桩间土的作用时，可取Ｏ；　为单桩竖向承　载力标准植，应通过现场单桩荷载试验确定。　单桩竖向承载力标准值也可按下列二式计算，　取其中较小值。　Ｒ　，ｋＡｐ　水泥深层搅拌法是利用水泥浆作固化剂，　通过特制的深层搅拌机械，在加固深度内就地　ｂ．外掺剂。在浆喷深层搅拌工艺中使用的　将软土和水泥浆充分拌和，使软土硬结成具有　水泥浆需要用灰浆泵输送，所以要求流动性较　整体性、水稳定性和足够强度的水泥土的一种　大，水灰比一般为０．５—０，６。根据试验，当水　地基处理方法。水泥土的强度机理主要有两个　灰比为０．５时，掺加Ｏ，２％水泥用量的木质素磺　方面的作用：　酸钙，同时掺加２％水泥用量的石膏为宜；　ａ．水泥的骨架作用，水泥与饱和软粘土搅　ｃ．加固土体中含水量对强度的影响。土体　拌后，首先发生水泥的水解和水化反应，生成　中的含水量对水泥浆起稀释作用，使加固体的　水泥水化物，形成凝胶体一氢氧化钙，将土颗　强度下降；　粒或小土团凝结在一起，形成一种稳定的结构　ｄ．不同龄期对强度增长的影响。混凝土强　整体；　度在２８ｄ龄期基本上达到峰值，超过２８ｄ后，　ｂ．离子交换作用，水泥在水化过程中，生　强度却有明显增长。龄期超过１Ｏｏｄ后。强度　成的钙离子与土颗粒表面的钠离子（或钾离　继续增长，但增长速度较为缓慢，一般以９０ｄ　子）进行离子交换，生成稳定的钙离子，从而　龄期的强度作为其设计强度。　提高土体的强度。　３．２施工过程　２水泥浆深层搅拌法的施工技术　深层搅拌法的主要设备是深层搅拌机，有　２．１确定加固的形式　中心管输浆和叶片喷浆两种机械。　水泥浆深层搅拌法对地基加固的形式，可　深层搅拌法的施工流程是，首先根据施工　分为柱状、壁状和块状３类。柱状形是由单独　布置图进行测量放样，并使搅拌机就位；当机　组成的桩群；壁状形是由许多搅拌桩搭成的壁　械就位后，进行预下沉，待机械冷却水循环正　状加固体。适用于深层基坑开挖时软土边坡加　常后启动电机，放进钢丝绳，使搅拌机沿着导　固，或条状基础下软土地基加固等场合；块形　向架切土下沉。下沉到一定深度后，开始按设　为纵横两个方向许多桩体搭接而形成一个加固　计配比制备水泥浆，在压浆前将水泥浆倒入集　块体，适用于荷载较大的建筑物地基及深层基　料斗中，当搅拌机下沉到设计深度后，开启灰　坑等场合。　浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同　２　２加固范围的确定　时严格按照设计的提升速度提升搅拌机。当搅　搅拌桩强度和刚度介于刚性体（钢筋混凝　拌机提升至设计加固顶面标高时，集料斗中的　土桩、木桩、钢钢桩等）和柔性桩（砂桩、碎　水泥浆应正好排完。为使软土和水泥浆搅拌均　石桩之间，但其承载性能与刚性相近，因此可　匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中。至设　仅在基础范围内布桩，不必像柔性桩那样，在　计加固深度后，再将搅拌机边旋转边提升出地　基础范围以外设置保护桩。　面。　３施工工艺　４设计计算方法　３．１施工前的准备工作　搅拌桩复合地基承载力标准值应通过现场　３．１．１按照施工图设计的边坡，对搅拌桩　复合地基荷载试验确定，也可按下式计算：　施工基面以上的土方进行开挖，以减少不必要　ＦｍＲ　Ａｐ＋Ｂ（１－ｍ）　，ｋ　的空搅长度。平整好搅拌桩钻机的施工现场，　式中　．　为复合地基的承载力标准值；１７１１　地表过软时，应采取换土夯实或铺设垫板等措　为面积置换率；Ａ。为桩的截面积；　．　为桩间　施，以防钻机失稳。　天然地基土承载力标准值；１３为桩间土承载力　．Ｒ　：ｑＩＵＪ＋　ＡＰｑｐ　式中，　．　为与搅拌桩身加固土配比相同　的室内加固土试块（边长为７０．７ｒａｍ的立方　体，也可采用边长为５０ｒａｍ的立方体）的无侧　限抗压强度平均值；　为强度折减系数，可取　０．３５—０．５０；ｑ。为桩周土的平均摩擦力，对淤泥　可取５－８ｋＰａ，对淤泥质土可取８－１２ｋＰａ。对枯　性土可取１２—１５ｋＰａ；Ｕ　为桩周长；ｌ为桩长；　ｑ。为桩端天然地基土的承载力标准值，可按国　家标准选定；　为桩端天然地基土的承载力折　减系数，可取０．４～０，６。　结语　（１）桩身的抗压强度一般为３００－－．４０００　ｋＰａ，其强度随着水泥掺量比的增高而增大，　施工时应将水泥掺入比大于５％为宜。此外，　还可使用外加剂及粉煤灰掺合料，以节约水　泥，提高强度。　（２）根据现场检测发现，水泥土试件冻结　前与冻结后强度几乎不变，仅少数试件的表面　有裂缝或局部有片状剥落。负温下水泥与水泥　土的反应减弱，但恢复正温后反应继续进行，　逐渐恢复到标准值。因此在地温高于一１Ｏ℃时，　可进行施工。　（３）加强质量检查，做好原始记录。及时　汇总分析和纠正不符合质量要求之处，在完成　定数量的桩体之后，取样试验，检测其性能　指标，以确定加固效果。在工程投入使用后应　定期进行沉降、侧向位移等的观测，直接检验　加固效果。　（４）深层搅拌法的施工是地基处理中的一　种化学处理方法，具有设备简单、操作方便、　工艺合理、技术可行、无振动、无噪音、无泥　浆、无废水污染环境、成本低、效果好等特　点。　一参考文献　川叶书麟．地基处理［Ｍ】．北京：中国建筑工　业出版社．　【２】卢肇钧．地基处理新技术【Ｍ】．北京：中国　建筑工业出版社．　责任编辑：王亚芳　一２４３—