论滨海地区深层搅拌法地基处理技术

论滨海地区深层搅拌法地基处理技术

王振杰

天津第一市政公路工程有限公司天津300163

摘要：地基处理主要分为基础工程措施和岩土加固措施。地基处理工程的设计和施工质量直接关系到建筑物的安全，如地基处理不当，往往发生工程事故，且事后补救大多比较困难。滨海地区地层多为软土淤泥，其含水量大、压缩性大、灵敏度大、强度低、有机物含量高，如采用传统的排水固结法和置换法多不能满足或者取得良好的加固效果，还将产生软土的第二次沉降。因此选择合理的地基处理施工方法，对工程的质量能否达标十分重要。

关键词：地基处理；基础工程；滨海地区；工程质量

21世纪以来，建筑技术发展方兴未艾，新技术、新工艺、新材料、新器具设备和新的技术管理经验层出不穷；特别是在地基与基础、墙体、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢结构、防水、装饰装修等方面迅速发展，使建筑施工技术有了很大的进步和创新。本文根据已有的理论研究成果并结合实践提出深层搅拌桩地基处理中的原理、过程和影响范围等最后得出自己的结论。

一、深层搅拌桩地处理原理

深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和，使软基硬结而提高地基强度。该方法适用于软弱地基处理，效果尤其显著，处理后可成桩、墙等。通过深层搅拌机在地基深部，就地将软土和固化剂（浆体或粉体）强制拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。

1.1深层搅拌桩的特点

深层搅拌桩地基处理方法的特点是：在地基加固过程中无振动、无噪音，对环境无污染；对土无侧向挤压，对邻近建筑物影响很小；可按建筑物要求作成柱状、壁状、格栅状和块状等加固形状；可有效地提高地基强度（当水泥掺量为8%和10%时，加固体强度分别为0.24和0.65MPa，而天然软土地基强度仅0.006MPa）；在道路、地下室基坑挡土止水帷幕基坑重力式挡土墙、软土地区厂房基础等项目中成功地应用，并取得了较好的经济效益。

1.2深层搅拌桩的适用范围

深层搅拌桩地基处理方法适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土和含水量较高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墙下条形基础、大面积堆料厂房地基；在深基开挖时用于防止坑壁及边坡塌滑、坑底隆起等，以及作地下防渗墙等工程上。

二、深层搅拌桩施工方法

施工前应确定搅拌机械的压浆泵的输出量、浆液经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间以及设备提升速度等参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比等方面参数和工艺要求。为保证桩端施工质量，当浆液到达喷浆口后应在桩底标高处停留不少于30秒以确保浆液完全到达桩端。

施工程序：搅拌机械就位（调整水平度和垂直度）、预搅下沉、（搅拌机预搅下沉时不宜冲水；当遇较硬土质下沉困难时，方可适量加水，但应考虑加水后的水灰比变化对桩身强度的影响）。喷浆搅拌提升-喷浆复搅下沉-复搅提升到地面。（为确保浆液能切实渗入土体，宜采用低流量输浆，快速上下往复搅拌）-关闭搅拌与输浆机械；移至下一桩位。

2.1施工前期准备

2.1.1深层搅拌桩的设计

根据滨海地区地质资料和附近其他工程的实践经验，滨海地区工程深层搅拌桩采用如下设计参数：（1）桩型及桩径：深层搅拌桩采用单头喷浆搅拌，桩径Ф=500mm；（2）桩长：根据地质资料，从现状地面至全风化碳质泥岩的厚度一般为18m左右。为保证搅拌桩穿透渗透系数较大的细砂层，搅拌桩必须大于6.5m，现设计桩长为9m，搅拌桩深入相对不透水层约2.5m；（3）桩位布置：设计桩间距1.0m，呈正多边形布置；（4）水泥用量即要求：水泥掺量60kg/m，约占被加固湿土质量的17％，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比选用0.45～0.5；（5）桩体强度要求：设计单桩承载力要求不小于85KN，桩体水泥土90天龄期的无侧限抗压强度不小于1.0Mpa。

2.1.2施工材料要求

深层搅拌桩加固软土的固化剂可选用水泥、掺入量一般为加固土重的7%~15%，每加固1立方米土体掺入水泥约110~160kg。

2.2施工工艺要点

在深层搅拌桩地基处理施工过程中，采取湿法施工技术，具体施工工艺流程如下：

（1）制备水泥浆：按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗。

（2）场地应先整平，清除桩位处地上、地下一切障碍物（包括大块石、树根和生活垃圾等），场地低洼处用粘性土料回填夯实，不得用杂填土回填。

（3）施工前应标定搅拌机械的灰浆泵输送量、灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数，并根据设计要求通过试验确定搅拌桩的配合比。

（4）施工时，开动电动机，搅拌机叶片相向而转，借设备自重，以0.38~0.75m/min的速度沉至要求加固深度；再以0.3~0.5m/min的均匀速度提起搅拌机，与此同时开动浆泵将浆从深层搅拌中心管不断压入土中，由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，边搅拌边喷浆直到提至地面，即完成一次搅拌过程。用同法再一次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆上升，即完成一根柱状加固体。

（5）搅拌机预搅下沉时，不宜冲水；当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。

（7）每天加固完毕，用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道以备再用。

3.3质量控制

深层搅拌桩下卧层地基承载力复核方法：在深层搅拌桩地基处理工程中，质量控制工作是这样进行的：（1）施工前检查水泥及外掺剂的质量，桩位、搅拌机工作性能、各种计量设备完好程度。（2）施工中应检查机头提升速度，水泥浆或水泥注入量，搅拌桩的长度及标高。（3）施工结束后应检查桩体强度、桩体直径及地基承载力。（4）进行强度检验时，对承重水泥土搅拌桩应取90d后的试件；对支护水泥土搅拌桩应取28d后的试件，试件可钻孔取芯，或其他规定方法取样。（5）对不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况，分别采取补桩或加强邻桩等措施。

三、总结

通过研究分析，目前滨海地区，出现很多建于软土地基上的建筑，结构不对称，荷载分布不均匀，采用天然地基很难满足地基承载力设计要求。滨海地区沉积地层多为软土淤泥，其含水量大、压缩性大、灵敏度大、强度低、有机物含量高，如采用传统的排水固结法和置换法多不能满足或者取得良好的加固效果，还将产生软土的第二次沉降。搅拌桩就地成桩，土体的初始结构强度不发生破坏或者降低，后续沉降一般都比较小。桩土之间实际极限承载力一般也比天然地基的极限承载力大，具有造价低、布桩灵活、对桩尖下卧层要求不高等优点外，还具有施工中无振动、无噪音、无地面隆起和对周围建筑物的影响小等优点，因此可以在滨海地区大量推广和使用深层搅拌桩。

参考文献：

[1]姚刚主编.土木工程施工技术[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]毛鹤琴主编.土木工程施工[M].武汉：武汉理工大学出版社，2004.