黃伯樂(lè) 郭 燕

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0 前言

土層性質(zhì)復(fù)雜多變，必須采取地基加固、補(bǔ)強(qiáng)等技術(shù)措施，改善地基土的工程性狀。水泥土攪拌樁在國(guó)內(nèi)該類(lèi)工程中廣泛應(yīng)用。

1 水泥土攪拌樁相關(guān)概念及機(jī)理

1.1 水泥土攪拌樁的概念

水泥土攪拌樁根據(jù)施工工藝，可分為深層攪拌法（濕法）和粉體噴攪法（干法），前者是用水泥漿和地基土攪拌，后者用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌。水泥土攪拌樁是利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理—化學(xué)反應(yīng)，使軟土結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基強(qiáng)度和增大變形模量。

1.2 水泥土攪拌樁復(fù)合地基加固機(jī)理

水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與混凝土的硬化機(jī)理不同，混凝土的硬化主要是由粗填充料中進(jìn)行水解和水化作用，所以凝結(jié)速度較快。而在水泥加固土中，由于水泥摻量很小，水泥的水解和水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的介質(zhì)—土的圍繞下進(jìn)行，所以水泥加固土的強(qiáng)度增長(zhǎng)過(guò)程較混凝土為緩慢。

水泥加固土的主要機(jī)理有：（1）水泥的水解和水化反應(yīng)，用水泥加固軟土?xí)r，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，如果天然土的含水量過(guò)低而又采用粉體噴攪法施工，不但施工難度大，而且水泥不能得到充分的水解和水化反應(yīng)，勢(shì)必會(huì)影響水泥土的加固效果。（2）土顆粒與水泥水化物的作用。（3）碳酸化作用。從水泥土加固機(jī)理分析，水泥和地基土兩者在空間上相互交替，從而形成一種獨(dú)特的水泥土結(jié)構(gòu)。攪拌機(jī)械攪拌越充分，土塊被粉碎得越小，水泥分布到土中越均勻，則水泥土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的離散性越小，其宏觀(guān)的總體強(qiáng)度也最高。

2 水泥土攪拌樁的設(shè)計(jì)

2.1 樁身參數(shù)設(shè)計(jì)

固化劑宜選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥。水泥摻量除塊狀加固時(shí)可用被加固濕土質(zhì)量的7%～12%外，其余宜為12%～20%。濕法的水泥漿水灰比可選用0.45～0.55。

水泥土攪拌法的設(shè)計(jì)，主要是確定攪拌樁的置換率和長(zhǎng)度。豎向承載攪拌樁的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對(duì)承載力和變形的要求確定，并宜穿透軟弱土層到達(dá)承載力相對(duì)較高的土層；為提高抗滑穩(wěn)定性而設(shè)置的攪拌樁，其樁長(zhǎng)應(yīng)超過(guò)危險(xiǎn)滑弧以下2米。濕法的加固深度不宜大于20米；干法不宜大于15米。水泥土攪拌樁的樁徑不應(yīng)小于500毫米。

2.2 樁體布置形式

樁體的平面布置形式對(duì)軟弱地基的加固有很大的影響，樁體的平面布置形式通常有兩種：正方形布置和等邊三角形布置。在水泥土攪拌樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)，一般是通過(guò)對(duì)復(fù)合地基承載力的計(jì)算，先求出面積置換率m，再確定樁體的直徑和間距。對(duì)散體樁、低粘接強(qiáng)度樁復(fù)合地基還要按密室加固的要求確定樁體的直徑和間距。

2.3 褥墊層的作用

在復(fù)合地基中，樁體和淺基礎(chǔ)之間的褥墊層是不可或缺的過(guò)渡層。褥墊層厚度可取200～300毫米。其材料可選用中砂、粗砂、級(jí)配砂石等，最大粒徑不宜大于20毫米。在復(fù)合地基中其有以下幾種作用：（1）保證樁、土共同承擔(dān)荷載，褥墊層的設(shè)置為復(fù)合地基在受荷載后提供了樁上、下刺入得條件。即使樁端位于硬土層上，至少可以提供上刺入條件，以保證樁間土始終參與工作。（2）減少基礎(chǔ)地面的應(yīng)力集中。（3）調(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比。

3 水泥土攪拌樁的施工及質(zhì)量控制

3.1 水泥土攪拌樁主要施工步驟

（1）攪拌機(jī)就位、調(diào)平。（2）預(yù)攪下沉至設(shè)計(jì)加固深度。（3）邊噴漿（粉）、邊攪拌提升至預(yù)定的停漿（灰）面。 （4）重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)加固深度。（5）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，噴漿（粉）或僅攪拌提升直至預(yù)定的停漿（灰）面。（6）關(guān)閉攪拌機(jī)械。

3.2 施工質(zhì)量控制

（1）水泥土攪拌樁施工現(xiàn)場(chǎng)事先應(yīng)予以平整，必要須清理地上和地下的障礙物。遇有明浜、池塘及洼地時(shí)應(yīng)抽水和清淤，回填粘性土并予以壓實(shí)，不得回填雜土或生活垃圾。水泥土攪拌樁施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性試裝，不少于2根。當(dāng)樁周為成土層時(shí)，應(yīng)對(duì)相對(duì)軟弱土層增加攪拌次數(shù)或增加水泥摻量。在攪拌時(shí)應(yīng)確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點(diǎn)均能經(jīng)過(guò)20次以上的攪拌。（2）在水泥漿攪拌時(shí)（濕法），要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的配合比配置，要預(yù)先篩除水泥中的結(jié)塊，同時(shí)要防止水泥漿發(fā)生離析。要在水泥漿攪拌機(jī)中充分?jǐn)噭?dòng)。壓降階段不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，如因故停漿，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5米處，待恢復(fù)供漿時(shí)再?lài)姖{攪拌提升。若停機(jī)超過(guò)三個(gè)小時(shí)，宜先拆卸輸漿管路，并妥加清洗。（3）水泥土攪拌樁（干法）噴粉施工機(jī)械必須配置經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門(mén)確認(rèn)的具有能瞬時(shí)檢測(cè)并記錄出粉量的粉體計(jì)量裝置及攪拌深度自動(dòng)記錄儀。成樁過(guò)程中因故停止噴粉，應(yīng)將攪拌頭下沉至挺灰面以下1米處，待恢復(fù)噴粉時(shí)再?lài)姺蹟嚢杼嵘嚢桀^的直徑應(yīng)定期復(fù)核檢查，其磨耗量不得大于16毫米。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)

水泥土攪拌樁的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在施工的全過(guò)程，并應(yīng)堅(jiān)持全程的施工監(jiān)理。施工過(guò)程中必須隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄，并對(duì)照規(guī)定的施工工藝對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。檢查重點(diǎn)是：水泥用量、樁長(zhǎng)、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度、停漿處理方法等。水泥土攪拌樁沉樁7天后，采用淺部開(kāi)挖樁頭（深度宜超過(guò)停漿（灰）面下0.5米），目測(cè)檢查攪拌的均勻性，量測(cè)成樁直徑。檢查量為總樁數(shù)的5%。水泥土攪拌樁加固軟土地基的工程投入使用后，要定期進(jìn)行沉降、側(cè)向位移等觀(guān)測(cè)，是對(duì)設(shè)計(jì)施工的最終檢測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）水泥土攪拌樁可有效地提高地基強(qiáng)度，適用于加固較深較厚的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高且地基承載力不大于120kPa的粘性土地基。（2）水泥土攪拌樁具有設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低廉，無(wú)振動(dòng)，無(wú)噪聲，無(wú)泥漿廢水污染；對(duì)土無(wú)側(cè)向擠壓，對(duì)鄰近建筑物影響小，可在密集建筑群中施工。（3）和其他地基處理方法相比，水泥土攪拌樁可節(jié)約大量鋼材、混凝土等材料，造價(jià)低。