浅谈深层搅拌法在软土地基处理中的应用

浅谈深层搅拌法在软土地基处理中的应用

梁琼忠

广西建源机械施工有限公司梁琼忠

摘要：对深层搅拌加固法在软土地基处理中的应明特点、加固原理、适用范围、影响因素、施工工艺和质量控制等进闸述，指出了存在问题，并用实例说明深层搅拌法加固软土的效果。

关键词：深层搅拌法软土地基处理

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GuangxibuildingconstructionmachineryCo.,LTDLiangQiongZhongsource

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1．序言

软土在我国有广泛分布，包括环渤海地区长江三角洲地区、珠江三角洲地区及中原地区都是软土的主要分布区，各地软土特性有各自特点。所以在工程建设中遇到软基处理，可根据软土地基的不同特点选取合适的软基处理手段，以达到加固地基，满足工程建设要求的目的。普通的人工地基又受到周围环境、地下水位、处理深度等因素的限制在许多地质情况复杂条件下不能使用：而桩基础虽适应性较强，应用较为广泛，但造价较高。深层搅拌法因其承载力提高幅度可调范围较大．变形模量较高，桩体质量及耐久性有保证而逐步得到较广应用。

深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kpa的粘性土等地基，可增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性。常用于建(构)筑物地基、大面积的码头、公路和坝基加固及地下防渗墙等工程。

2．深层搅拌法加固软土机理

深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，使喷入软十中的固化剂与软土充分拌合，并产生物理化学作用，形成抗压强度比天然土强度高得多，并具有整体性、水稳性的水泥加固土桩桩体，并由土桩桩体和桩问士构成复合地基。

水泥土经搅拌后发生物理化学反应，主要包括三个方面的反应：①水泥的水解水化反应，形成凝胶体和水泥杆菌结晶体；②粘土颗粒与水泥水化物的作用。当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有‘定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粘作用、硬凝反应等，生成不溶于水的稳定结晶化合物，从而提高了水泥土的强度；③碳酸化作用。水泥水化物中游离的Ca(0H)2。吸收水及空气中的CO2，形成不溶于水的CaC03，使土的强度增加。

3．深层搅拌法适用范围

深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含量较高且地基承载力标准值不大于120kpa的粘性土等地基，可增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性。适用于体型简单的9层或9层以下的建筑物。通过水泥深层搅拌法处理，可以将松散的填土层或天然的软土层的地基承载能力提高到150～250kPa左右。

4．影响水泥土强度的因素

当其他条件相同时，在同一土层中水泥土的强度随水泥掺入比的增加而增加。但因场地士质与施工条件的差异，水泥掺入比的提高与水泥土强度的增加并非成正比。

水泥土的强度随着水泥标号的提高而增加，一般当水泥标号提高100号，水泥土的无侧限抗压强度可增人50％~90％。

不同的外加剂对水泥土强度有不同的影响，针对具体工程，选择合适的外加剂既可以提高水泥土强度又可以节约水泥用量。

水泥土强度随龄期的增加而增长。一般情况下，7d时水泥土强度可达标准强度的20~40％，30d强度可达到标准强度的60％~75％。龄期3个月后，水泥土的标准强度基本达到要求。《建筑地基处理技术规范》中规定将3个月的强度作为水泥土的标准强度。

5．深层搅拌法施工工艺

正式施工搅拌桩前，应进行现场采集土样的室内水泥土配比试验，当场地存在多层土时应取各层土样，至少应取最软弱层土样。通过配比试验测定各水泥土试块不同龄期、不同水泥掺人量、不同外加剂的抗压强度，为施工寻求满足设计要求的最佳水灰比、水泥掺人量及外加剂品种、掺量。再利用试验结果进行现场成桩试验，不得少于2根，以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。

根据对水泥深层搅拌桩设计要求，及场地岩土工程特征等，水泥搅拌桩的施工工艺如下：

①场地整平——②搅拌机定位——③搅拌喷浆下沉至设计桩底——④搅拌喷浆提升至桩顶标高——⑤重复搅拌喷浆下沉至设计桩底——⑥重复搅拌喷浆提升至地面——⑦关闭搅拌机械，结束此桩施工并移机至下一桩位。

注意事项：

(1)做好施工准备工作，按规程要求平整、清理场地标定深层搅拌机械的灰浆泵输浆量、输浆速度、走浆时间、来浆时间、总的喷浆时间、搅拌提升速度等施工参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比和施工工艺。

②施工使用的固化剂和外掺剂必须通过加固土室内试验检验方能使用。固化剂浆液应严格按预定的配比拌制。制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数、固化剂和外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。

(3)应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，搅拌桩的垂直偏差不得超过1．5％，桩位偏差不得大于50ram。

(4)搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌机每米下沉提升的时间，深度记录误差不得大于50ram，时间记录误差不得大于5s，施工中发现的问题及处理情况均应注明。

6．深层搅拌法加固处理的质量控制

搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，检查重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等。(1)软土应完全预搅切碎后才喷浆搅拌，这样利于同水泥浆液均匀结合；(2)水泥浆液要严格按照配合比配置，不得发生离析；(3)保证搅拌桩的加固强度和均匀性；(4)保证搅拌桩的水平位置不得偏离轴线及垂直度。

深层搅拌桩在施工中和竣工后都难以直观桩的质量，只能通过其它手段进行间接判断。在施工阶段以施工记录、强度试验(触探、取芯等)、开挖检验三项为主对此，应严格按《建筑地基处理技术规范》的要求进行检查。具体要求如下：

(1)施工过程中应随时检查施工记录，并对每根桩进行质量评定，对不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况，分别采取补桩和加强邻桩措施；

(2)搅拌桩应在成桩后7d内用轻便触探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度，同时根据轻便触探击数用对比法判断桩身强度。检验桩的数量应不少于已完成桩数的2％；

(3)规范规定在下列情况下应进行取样、单桩载荷试验或开挖检验：

①经触探检验对桩身强度有怀疑的桩应钻取桩身芯样，制成试块并测定桩身强度。

②场地复杂或施工有问题的桩应进行单桩载荷试验检验其承载力。

③对相邻桩搭接要求严格的工程，应在桩养护到一定龄期时选取数根桩体进行开挖，检查桩顶部分外观质量。

④基槽开挖后，应检验桩位、桩数与桩顶质量，如不符合规定要求，应采取有效补救措施。

7．存在的问题

搅拌的均匀程度直接影响桩的强度，同样的水泥掺入量在实验室内由于搅拌均匀，水泥浆与土充分拌和可与土颗粒硬结形成强度很高的水泥石，而现场由于机具设备和施工工艺的限制，实际工程中加固土强度往往比试验值小，如何改进机具设备和施工工艺，提高桩的搅拌均匀程度，是提高复合地基承载力，减小建筑物沉降量的关键.

深层搅拌法利用原位土拌合，既有优点又存在弊端。由于桩身的强度与土质的关系非常密切，同样的掺入比，同样的工艺，在淤泥中和砂类土中其强相差可达10倍。当搅拌桩穿越不同土层时，很难避免桩体强度的差异，这种差异处理不当，往往造成不良后果。桩体强度差异问题较难解决，可在不同土质中采用不同的水泥掺入比的方法缩小桩体强度差异，如在淤泥中喷搅的固化剂用量可大于砂类土中的用量，但在实际施工时较难准确控制。

工程实例

已经建成通车的南宁市长湖东路延长线工程，连接南宁市凤翔路和厢竹大道，该道路原规划路幅范围区域覆盖层为随意填埋的淤泥土层和粉砂性杂填土层等软弱地基。为此,采用外加剂为425号水泥，水泥用量为加固干土重的12%，搅拌桩直径为60cm，桩心间距为1.0m的水泥深层搅拌法进行地基处理。该道路自建成通车以来，处理过的地基没有因地基承载力不足而出现下沉现象，地基处理效果良好！

7结论

南宁市长湖东路延长线工程采用水泥深层搅拌桩处理软弱地基的经验表明：只要严格按照施工工艺和注意事项控制好施工质量，就可以达到经济有效的目的。