淺談水泥攪拌樁加固軟基技術(shù)

張柏青

[摘 要]水泥攪拌樁加固軟基技術(shù)與以往鋼筋混凝土樁基相比，節(jié)省了大量的鋼材，降低了成本，縮短了工期，可以有效提供地基的承載能力，體現(xiàn)出很大的發(fā)展空間。在本文中，筆者結(jié)合自身的工作實(shí)際和理論知識(shí)，從水泥攪拌樁的基本原理、適用范圍和水泥攪拌樁施工注意的問題等方面分析了該命題。

[關(guān)鍵詞]軟基處理 水泥攪拌樁 加固土體

中圖分類號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）10-0246-01

一、水泥攪拌樁加固軟基原理

水泥土攪拌法加固軟土地基主要采用噴漿型攪拌法：以水泥漿狀態(tài)拌入軟土中的水泥土攪拌法。首先，利用特制機(jī)械設(shè)備將水泥噴入需要處理的軟土地基內(nèi)，并在噴注過程中上下攪拌均勻，使水泥和土充分發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成水泥水化物的凝膠體。普通硅酸鹽水泥主要是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成，這些不間的氧化物分別組成了不同的水泥礦物：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣等。將水泥拌人軟土后，水泥顆粒表面的礦物很快與軟士巾的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣及水化鐵酸鈣等水化物凝膠體。由于凝膠體具有吸附性，可以將土顆粒或小土團(tuán)凝結(jié)在一起形成一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)整體。同時(shí)，土顆粒表面的鈉離子和水泥在水化過程中生成的鈣離子可以進(jìn)行離子交換，在其表面生成穩(wěn)定的鈣離子，從而進(jìn)一步提高土基的強(qiáng)度，大大提高軟土地基的承載力。

此外，工程中針對塑性指數(shù)較大，含水量較高的軟土地基，根據(jù)實(shí)際情況可采用噴粉型攪拌法。通過專用的粉體攪拌機(jī)械，用壓縮空氣將水泥粉或生石灰粉均勻地噴人所需加固的軟土地基中，憑借鉆頭翼片的旋轉(zhuǎn)攪拌使水泥粉和軟土充分混合，形成水泥土攪拌樁。CaO消解過程中能吸收水分，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱，能促進(jìn)土中水分的蒸發(fā)，又進(jìn)一步降低軟土中的含水量。石灰消解過程中體積將膨脹兩倍，也能促進(jìn)周圍土體的固結(jié)。需注意，為提高生石灰的加固效果，其中CaO的含量不能低于80%。

二、適用土質(zhì)

目前國內(nèi)常用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高且地基承載能力標(biāo)準(zhǔn)值不大的黏性土等?！督ㄖ鼗幚砑夹g(shù)規(guī)范》規(guī)定攪拌法適用于處理：正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)士、粉土、素填土、黏性土、飽和黃土以及無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。隨著施工機(jī)械的改進(jìn)，攪拌能力的提高，適用土質(zhì)范圍在擴(kuò)大。

需注意，當(dāng)土樣塑性指數(shù)大于25時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定其適用性。因?yàn)樗苄灾笖?shù)大于25后，土的黏性很強(qiáng)，極易在水泥土攪拌機(jī)的攪拌頭上形成一個(gè)大泥團(tuán)，將嚴(yán)重影響水泥和土粒的均勻攪拌，也就無法提高這種土的強(qiáng)度。另外，當(dāng)?shù)叵滤蛲翗拥膒H值小于4時(shí)，土樣呈酸性，將嚴(yán)重影響水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥水化的不完善將阻礙水泥與土顆粒發(fā)生一系列的物理—化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)然也就無法用水泥加固土。要加固這種土可在固化劑中摻加水泥用量5%的石灰，就可使水泥周圍的環(huán)境變成堿性，將大大有利于水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行。

三、適用工程

目前水泥土攪拌法常用于下列加固工程中：

（一）組成水泥土樁復(fù)合地基，提高地基展載力、增大變形模量、減少沉降量

將水泥與軟土充分?jǐn)嚢韬笮纬伤嗤?，其抗壓?qiáng)度比天然軟士提高幾十倍至數(shù)百倍，變形模量也增大數(shù)十到數(shù)百倍。因此由水泥土樁和周圍天然土層組成的復(fù)合地基能較大的提高承載力、減少沉降量，所以可應(yīng)用于：

1、建（構(gòu)）筑物的地基加固：如6～12層多層住宅，辦公樓，單層或多層工業(yè)廠房基礎(chǔ)等；

2、高速公路、鐵道和機(jī)場場道以及高填方堤基等；

3、大面積堆場地基，包括室內(nèi)和露天；

（二）形成水泥土（石灰土）支擋結(jié)構(gòu)物

軟土層中的基坑開挖、管溝開挖或河道開挖的邊幫支護(hù)和防止底部管涌、隆起。當(dāng)采用多排水泥土樁形成擋墻時(shí)常采用格柵狀的布樁形式；

（三）形成防滲止水帷幕

由于水泥土結(jié)構(gòu)致密，其滲透系數(shù)可小于1 10-9～1 10-11cm/s，因此可用于軟土地基基坑開挖'和其他水利工程的防滲帷幕；

（四）其他的應(yīng)用

進(jìn)行大面積加固后可防止碼頭岸壁的滑動(dòng)；減少軟土中的地下構(gòu)筑物的沉降和振動(dòng)下沉，防止地基液化；對樁側(cè)或板樁背后軟土的加固以增加側(cè)向承載能力；對于較深的基坑開挖還可將鋼筋混凝土樁和水泥土樁構(gòu)成復(fù)合壁體共同承受水、土壓力。

四、施工質(zhì)量控制

（一）保證施工質(zhì)量的措施

1、施工現(xiàn)場應(yīng)予平整，必須清除地上和地下一切障礙物，明浜、暗塘及場地低洼時(shí)向應(yīng)抽水和清淤，分層夯實(shí)時(shí)應(yīng)回填粘性土料，不得回填雜填土或生活垃圾。開機(jī)前必須調(diào)試，檢查樁機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和輸料管暢通情況。

2、根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，水泥土攪拌法在施工到頂端0.3～0.5m范圍時(shí)，因上覆土壓力較小，攪拌質(zhì)量較差，其場地整平標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)確定的基底標(biāo)高再高出0.3～0.5m，樁制作時(shí)仍施工到地面，待開挖基坑時(shí)，再將上部0.3～0.5m的樁身質(zhì)量較差的樁段挖去。當(dāng)基礎(chǔ)埋深較大時(shí)，取下限；反之，則取上限。攪拌樁的垂直度偏差不得超過l%，樁位布置偏差不得大于50mm，樁徑偏差不得小于設(shè)計(jì)值。

3、施工前應(yīng)確定攪拌機(jī)械的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)；并根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過成樁試驗(yàn)，確定攪拌樁的配比等各項(xiàng)參數(shù)和施工工藝。宜用流量泵控制輸漿速度，使注漿泵出門壓力保持在0.4～0.6MPa，并應(yīng)使攪拌提升速度與輸漿速度同步。制備好的漿液不得離折，泵送必須連續(xù)。水泥漿應(yīng)在制漿機(jī)中不斷攪拌，直至壓漿時(shí)，才可緩慢地將其注入集料斗中。拌制漿液的罐數(shù)、固化劑和外摻劑的用量以及泵送漿液的時(shí)間等應(yīng)有專人記錄。

4、為保證樁端施工質(zhì)量，當(dāng)漿液達(dá)到出漿口后，應(yīng)噴漿座底30s，使?jié){液完全到達(dá)樁端。特別是設(shè)計(jì)中考慮樁端承載力時(shí)，這點(diǎn)尤為重要。攪拌次數(shù)以一次噴漿二次攪拌或三次噴漿三次攪拌為宜，且最后一次提升攪拌宜采用慢速提升。當(dāng)噴漿口到達(dá)樁頂標(biāo)高時(shí)，宜停止提升，攪拌數(shù)秒，以保證樁頭的均勻密實(shí)。施工時(shí)因故停漿，宜將攪拌機(jī)下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿提升，若停機(jī)超過3h，為防止?jié){液硬結(jié)堵管，宜先拆卸輸漿管路，妥為清洗。

五、結(jié)語

水泥攪拌樁通過特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。這種方法適用于處理軟土，處理效果顯著，處理后可很快投入使用，在建筑工程施工中確保工程質(zhì)量的前提下能有降低施工成本、縮短了基礎(chǔ)處理施工工期，在工期緊、出于成本考慮不易進(jìn)行基坑大開挖或基礎(chǔ)土質(zhì)換填，考慮采用水泥攪拌樁進(jìn)行基礎(chǔ)處理應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的施工方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃小軍.淺談水泥攪拌樁施工技術(shù)探析[A].科技咨詢導(dǎo)報(bào)，1673-0534（2007）10（b）-0078-01.

[2] 師磊.淺析水泥攪拌樁法的應(yīng)用現(xiàn)狀[A].建材世界（36卷，6期），2010.

[3] 梁寧.水泥攪拌樁施工工藝簡介[C].黑龍江交通科技（177期），1008-3383（2008）11-0012-01.