水泥土搅拌桩在软弱地基处理中运用
【摘 要】目前，我国是经济迅猛发展的新时期，我国疆土面积幅员辽阔，土层性质也是复杂多变，为了满足人们在各种软弱土地基的建设，水泥土搅拌桩成为了软弱地基工程中重要的一种施工技术。相关技术人员根据天然地质条件与现有的规范设计了相应的软基处理方案，为保证水泥土搅拌桩能达到最佳施工质量和效果，在前期需要做好准备工作，施工过程中强化严格按照施工步骤进行。为此本文从水泥土搅拌桩的概念、桩身设计以及相关运用上进行探讨。
【关键词】水泥土搅拌桩;加固机理;软弱地基;施工
引言
水泥土搅拌桩根据施工工艺，可分为深层搅拌法（湿法）和粉体喷搅法（干法），前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。土层性质复杂多变，必须采取地基加固、补强等技术措施，改善地基土的工程性状。水泥土搅拌桩在国内该类工程中广泛应用。
1.水泥土搅拌桩的加固原理与适用条件
水泥土搅拌桩法分为湿法（也叫深层搅拌桩法）和干法（也叫粉喷桩法）。湿法是利用水泥或石灰（应用较少）等材料做固化剂，通过特制的深层搅拌机将液状的固化剂送入地基原状软土中，并与软土进行强制搅拌，固化剂与土产生一系列物理化学反应，使土硬结成一整体，成为一个桩体，其强度视掺入的水泥（或石灰）量而定。干法与湿法所不同的是，前者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌，后者是用水泥浆或石灰浆液和地基土搅拌。水泥土搅拌桩法形成的水泥土搅拌单桩对提高软弱地基承载力，减少地基的沉降量有明显效果，它可与周围土体形成竖向承载的复合地基，适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及饱和松散的砂土等地基，不宜用于欠固结黏性土，因为欠固结黏性土对加固体会产生负摩擦力，降低加固体的承载力。当地基土的天然含水量小于30%（饱和黄土含水量小于25%）、大于70%或土的腐蚀性测试指标pH<4时，不宜采用干法。
2.水泥土搅拌桩在软弱地基处理中运用
2.1施工前的准备工作
水泥土搅拌桩在软弱地基加强处理中为保证工程顺利进行需要在施工前做好准备工作，具体准备工作分为以下两点：做好施工现场材料、设备等布置工作。首先，应确认工程使用原材料采购质量、运输、储存等是否符合施工现场需要，比如在采购材料时应检测材料质量是否满足施工需求，在运输环节应避免与施工现场其他车辆的冲突，并注意材料进出时的散落问题影响其他车辆进出。其次，合理的选用员工生活区域，尽量选在远离施工区域，保障人員安全。
2.2褥垫层的作用
在复合地基中，桩体和浅基础之间的褥垫层是不可或缺的过渡层。褥垫层厚度可取200～300毫米。其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20毫米。在复合地基中其有以下几种作用：（1）保证桩、土共同承担荷载，褥垫层的设置为复合地基在受荷载后提供了桩上、下刺入得条件。即使桩端位于硬土层上，至少可以提供上刺入条件，以保证桩间土始终参与工作。（2）减少基础地面的应力集中。（3）调整桩、土荷载分担比。
2.3设计要点
a）水泥搅拌桩宜选用32.5级以上的硅酸盐水泥，水泥掺量宜为被加固湿土重12%～20%。湿法的水泥浆水灰土可选用0.45～0.55。b）水泥搅拌桩的设计主要是确定桩的置换率和加固深度。一般地，宜穿透软弱土层达到强度相对较高的土层;对于路堤软弱土层的加固，为提高稳定性，其水泥搅拌桩桩长应超过危险滑弧以下2m。c）当采用水泥土搅拌桩处理软弱地基时，为减小与未进行处理地基间的差异沉降，在段间设置10m～30m的缓和过渡段。d）在水泥土搅拌桩的桩顶一般应设置厚30cm～50cm的褥垫层，其材料可选用中砾、粗砂或碎石级配碎石。该层可以排水、调节桩土应力比以及防止桩间与基底脱开。e）桩长超过10m时，可采用变掺量设计。在全桩水泥总掺量不变的前提下，桩身上部1/3长范围可适当增加水泥掺量;桩身下部1/3桩长范围可适当减少掺量。
2.4成桩后的质量检验
为保障水泥土搅拌桩的施工质量，在施工过程中应随时检查施工记录和计量记录，确保施工质量从源头上得到保证。水泥土搅拌桩复合地基承载力的检验应进行单桩或多桩复合地基静荷载试验和单桩静荷载试验。第一阶段是施工前为设计提供依据的承载力试验，第二阶段是施工完成后的验收检验。对重要的变形要求严格的工程或经触探和静荷载检验对桩身质量仍有怀疑的，应在成桩应在成桩28dd后钻探取芯对水泥土抗压后钻探取芯对水泥土抗压强度进行检验：水泥浆与软土的拌和程度可直接通过桩体中的钻探取芯观察，桩长是否满足设计要求等;最后基槽开挖后还应检验桩位、桩数与桩顶桩身质量，对不符合设计要求的应采取补强措施。
2.5施工质量控制
（1）水泥土搅拌桩施工现场事先应予以平整，必要须清理地上和地下的障碍物。遇有明浜、池塘及洼地时应抽水和清淤，回填粘性土并予以压实，不得回填杂土或生活垃圾。水泥土搅拌桩施工前应根据设计进行工艺性试装，不少于2根。当桩周为成土层时，应对相对软弱土层增加搅拌次数或增加水泥掺量。在搅拌时应确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。（2）在水泥浆搅拌时（湿法），要严格按设计的配合比配置，要预先筛除水泥中的结块，同时要防止水泥浆发生离析。要在水泥浆搅拌机中充分搅动。压降阶段不允许发生断浆现象，如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5米处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过三个小时，宜先拆卸输浆管路，并妥加清洗。（3）水泥土搅拌桩（干法）喷粉施工机械必须配置经国家计量部门确认的具有能瞬时检测并记录出粉量的粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪。成桩过程中因故停止喷粉，应将搅拌头下沉至挺灰面以下1米处，待恢复喷粉时再喷粉搅拌提升。搅拌头的直径应定期复核检查，其磨耗量不得大于16毫米。
2.6水泥土搅拌桩复合地基承载力评价
该楼水泥土搅拌复合地基共作单桩复合地基静载荷试验三个测点，复合地基承载力基本值均超过250kPa。按照《建筑地基处理技术规范》复合地基承载力特征值满足设计要求的250Kpa。
2.7水泥搅拌桩的布设
依据地质勘察结果，确定在K15+100处构造物的基底采用水泥土搅拌桩（湿法）对地基进行加固。采用桩径d=0.5m，桩中心距S=1.2m，桩长L=10.0m。桩位按等边三角形布设。经计算，采用水泥土搅拌桩处理地基后，其桩土面积置换率为15.7%，复合地基承载力为154kPa，大于140kPa达到要求，该处的沉降亦符合规范要求。
3.结语
（1）水泥土搅拌桩可有效地提高地基强度，适用于加固较深较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的粘性土地基。（2）水泥土搅拌桩具有设备简单，施工方便，造价低廉，无振动，无噪声，无泥浆废水污染;对土无侧向挤压，对邻近建筑物影响小，可在密集建筑群中施工。（3）和其他地基处理方法相比，水泥土搅拌桩可节约大量钢材、混凝土等材料，造价低。
参考文献
[1]张留俊，王福胜，刘建都.高速公路软土地基处理技术[M].北京：人民交通出版社，2002.
[2]交通部第二公路勘察设计院.路基[M]，第2版.北京：人民交通出版社，1996.
[3]交通部第一公路勘察设计院.JTJ017-96 公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，1997.
作者简介：张永颢（1991.4-），男，汉族，河北唐山人，本科，初级职称，研究方向为结构设计。
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