论软土地基深层搅拌桩施工控制
摘要：阐述了深层搅拌桩加固法在软土地基处理中的应用特点、施工工艺流程、技术要求，以及施工中存在的问题和处理方法，提出了改进意见和看法，并指出此法机械化程度高，工期短，可有效提高地基的强度。
关键词：软土地基 深层搅拌桩 施工工艺 控制方法
深层搅拌加固软土地基是利用水泥或石灰等材料作为固化剂 ,通过特别的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂(浆体或粉体 )强制搅和 ,利用软土和固化剂发生一系列物理化学反应 ,使软土硬结而形成强度较高、水稳定性好的水泥加固体 ,使其与天然地基共同组成承载力较高、压缩性较低的复合地基。深层搅拌法处理软土地基是较为普通的一种地基处理方法 ,在地基加固过程中无振动、无噪音、对环境无污染、对土壤无侧向挤压力、对周边建筑物影响较小、施工工艺简单、机械化程度较高 ,处理效果显著。可有效提高地基强度 ,施工工期短 ,造价低廉 ,施工质量容易保证 ,处理效果容易检测 ,即使出现不合格桩 ,其补救方法也简单方便。深层搅拌法最适宜加固较深厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水率较高 ,塑性指数较低 ,土性较差且地基承载力不大于 120ｋＰａ的粘性土地基 ,对超软土效果更为显著。多用于 12 层以下的建筑楼房和基坑支护帷幕止水 ,以及地下防渗漏等工程，近年高速公路中应用也极为广泛。
1 施工工艺流程
（1）深层搅拌法的施工程序为 :桩机就位→预搅下沉→制作水泥浆 (水泥粉或石灰粉 )→喷浆 (粉 )搅拌 ,提升→重复搅拌下沉→重复搅拌提升直至孔口→关闭搅拌机 ,清洗→移至下一根桩。
（2）施工前期确定搅拌机械的灰浆泵输送量 ,灰浆输送到搅拌机喷浆口的时间和提升速度等施工工艺参数 ,并根据设计要求 ,通过试验确定灰浆的配合比。
（3）深层搅拌机的成孔速度控制在 0.57ｍ/ｍｉｎ～ 0.97ｍ/ｍｉｎ,随土质而定 ,到达设计桩底标高后 ,边搅拌、边喷浆、边提升、提升速度为 0.97ｍ/ｍｉｎ ,用同样的方法重复搅拌 ,应有专人记录时间。
（4）搅拌桩的垂直度偏差不得超过 1.5%,桩位偏差不得大于 50ｍｍ。
（5）基坑机械挖土时 ,桩顶标高上应该留 500ｍｍ以上的土层 ,待搅拌桩施工完毕后 ,利用人工将桩顶标高上 500ｍｍ超高的桩头凿掉。
2 深层搅拌桩的特性和加固原理
软土与水泥搅拌后 ,基于水泥加固土的物理化学反应 ,表现为水泥的水解水化反应 ,分解出氢氧化钙生成硅酸盐三钙 ,铝酸三钙 ,铁铝酸四钙 ,硫酸钙等水化物 ,有的自身硬化 ,形成水泥骨架 ,有的则与周围具有一定活性的粘土进行离子交换和硬凝反应和碳化作用等 ,使土颗粒固结 ,结团 ,颗粒间形成坚固的连接 ,并具备一定的强度。根据深层搅拌提高地基承载力的原理 ,影响水泥土强度的主要因素如下 :
2.1 水泥掺入比
水泥土的强度随水泥掺和量增加而增大 ,掺入量过小 ,固化反应弱 ,达不到固化的目的 ,掺入量过大也不行 ,一般掺入比为 10%～ 15%,有时可达 18%,效果比较理想。
2.2 地基土的含水量
地基土的含水量在 25%～ 70%之内 ,是较为理想的加固效果 ,水泥土无侧限抗压强度随土样含水量增加而降低 ,软土层含水量过高时 ,应采用水泥粉喷直接与软土搅拌效果理想一些。
2.3 有机质含量
有机质使土层具有较大的水容量和塑性 ,较大的膨胀性和低渗透性 ,并使土具有一定的酸性 ,这些都阻碍水化水解反应 ,从而影响加固效果 ,所以水泥土的强度随土样中有机含量的增高而降低。
2.4 地基土质不同的土层 ,具有不同的抗压强度 ,含粉砂较多 ,则固化强度大 ,粉粒含量高的则固化强度低。
2.5 水泥土龄期
水泥土的强度随龄期增加而增大 ,一般情况下水泥土强度 7ｄ时可达标准强度的 30%～ 50%，龄期 90ｄ的强度作为水泥搅拌桩的标准强度 ,但在淤泥质粘性土层，含有机质较多的土层龄期需要 180ｄ。
2.6 土性特征和地下水的侵蚀性
水泥更适合碱性环境 ,如土体或水的酸性较高就不适合搅拌桩。
3 施工中常遇见的问题及控制方法
3.1 分析地质条件
深层搅拌桩 ,桩身水泥土的强度及质量好坏 ,取决于搅拌水泥土的均匀程度 ,所以施工搅拌桩前 ,首先分析场地、地质条件。粉质粘土、粘土的内聚力相对较大 ,粘性较强。由于水泥、粘性土的分离现象 ,钻头上易产生土球 ,采取增加钻头叶片或钻头加长和上下叶片距离加大的处理措施。另外 ,根据情况可采取增加一次重复搅拌来提高水泥土的均匀性。在淤泥质土类 ,含水量较大 ,与水泥浆的融合性略差，一般情况下采取增加水泥用量、水泥浆的浓度及重复搅拌来提高搅拌桩的成桩效果。
3.2 土质不均匀及障碍桩的处理
在以前施工区域 ,有建筑垃圾 ,老宅地基 ,河道等情况 ,根据地基报告 ,划分区域 ,一般采用的处理方法是较浅时 ,利用人工清除 ,素土回填 ,较深时 ,通过设计单位同意 ,对邻桩加强或在周边补桩。在施工中遇硬土层 ,一般处理方法是改进钻头工艺 ,对最下部叶片增加一定间距的排爪 ,增加钻机的配重及钻头的压力。也可适量冲水 ,但冲水会对桩身强度有影响 ,一般慎重采用。
3.3 漏浆
漏浆的产生 ,一般在原施工区域内 ,堆积大量的建筑垃圾 ,在建筑垃圾中粘性土的含量很少 ,因地下潜水层渗流影响 ,使喷浆液流失渗漏 ,成桩效果很差 ,采用措施是在较浅部 ,可采取一定范围内换土回填。较深部 ,经设计单位同意一般采用重复上下搅拌 ,使水泥浆液渗透到周边的土层中 ,同时增加水泥浆液的浓度 ,或者可采用化学加固法等综合施工方法 ,降低水泥浆的渗透性 ,达到加固效果。
3.4 地基土含水率低
地基土含水率低 ,土性干燥 ,深层搅拌桩桩体强度低 ,有时形成豆腐渣状水泥土结构。处理方法是增加一定量的喷浆或增加一定量的喷水搅拌。提高地基土层的含水率 ,在土层的含水率处在最佳状态下成桩 ,成桩效果较好。
3.5 认识复搅的重要意义
深层搅拌桩是在摩擦理论基础上 ,考虑桩周摩擦力和桩端阻力共同受力 ,水泥加固土是介于刚性桩和柔性桩之间的具有一定压缩性桩体。多次检验试压结果表明 ,水泥搅拌桩达极限荷载后 ,桩身上部压缩变形大 ,摩阻力在上部充分发挥 ,桩身在上部因压缩变形而破坏 ,而桩端阻力很少发挥作用 ,建议搅拌桩的设计不宜过长 ,所以施工时特别注意桩的上部质量极为重要 ,根据实际经验 ,必须加强桩身上部 1/3 桩段的复搅质量 ,往往在施工时 ,桩的下段由于桩侧土具备一定的压力 ,喷浆质量很好 ,水泥加固土的强度高。桩上部桩土侧压力减小 ,水泥土搅拌不均匀而降低桩身强度。所以在施工时 ,必须制定一定的措施 ,加强上部 1/3 段的复搅质量 ,使桩体水泥土搅拌均匀 ,适当的加大水泥用量 (每ｍ增加 15ｋｇ～ 20ｋｇ),提高桩身上部的强度和刚度。
4 结束语
深层搅拌桩在处理软弱地基 ,及结构物基坑加固都有很好的效果 ,对周围环境无影响 ,目前较为普遍采用。
参考文献
[1]江正荣.地基与基础施工手册[Ｍ].北京：中国建筑工业文化出版社.
[2]宫必宁等.软土地基水泥深层搅拌加固土物理力学特性研究[Ｍ].南京：上海大学出版社.
