深层搅拌法在软土地基处理中的应用

　　关键词：深层搅拌法，软土地基，施工，加固

 

　　我国地域广大，有各种成因的软土层，这类软土一般具有含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透性差、沉降稳定时间长等特点，且分布范围广泛。近年来，随着我国城市化进程的加速，常常需要在这类软土地基上进行建筑施工。由于此类地基强度低，且一经扰动，土体结构便被破坏，强度随之削弱，因此必须进行人工加固。而深层搅拌法便是一种很好的加固软土地基的方法。实践证明，利用深层搅拌法处理地基，可大大增加地基承载力（深层搅拌法处理后的地基承载力可提高l～1.5倍），减小沉降差、提高边坡稳定性及挡水等，值得推广。

　　深层搅拌法是利用水泥或者石灰作固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处将软土和水泥(或石灰)浆液或粉体强制搅拌后水泥 (或石灰)和软土产生一系列物理化学反应，使软土硬结改性，形成水泥(石灰)土桩。改性后的软土强度大大高于其天然强度，压缩性、渗水性比天然软土大大降低。深层搅拌桩也称为水泥土搅拌桩或石灰搅拌桩。 

　　软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程。搅拌加固后减少了软土中的含水率，增加了颗粒之间的粘结力，增加了水泥土的强度和足够的水稳定性。在水泥加固土中，由于水泥掺量较小，一般占被加固土重的10～15％。水泥的水化反应完全是在土的围绕下进行，所以硬化速度较慢且作用复杂。 

　　生石灰(一般掺入比为6～18％)作固化剂时，软粘土的渗透系数随时间直线上升，适合于塑性指数较高的软粘土地基；水泥(1O％)作固化剂时，软粘土的渗透性系数随时间直线下降，适合于塑性指数较低的软土地基。

 

　　2.1施工准备

　　2.1.1 按照施工图设计的边坡，对搅拌桩施工基面以上的土方进行开挖，以减少不必要的空搅长度。平整好搅拌桩钻机的施工现场，地表过软时，应采取换土夯实或铺设垫板等措施，以防钻机失稳。 

　　2.1.2 按照施工图的设计，对各排桩的轴线和桩位进行测量放样，现场桩位布置与施工图设计的误差不得大于5cm。同时在钻机组装就位过程中，应注意起吊设备的平稳和导向架的垂直，以确保桩体施工的垂直度，其垂直度偏差应控制在 1.5％以内。 

　　2.1.3 了解各参数与水泥及外掺剂用量之间的关系：1)水泥。一般多采用新出厂的普通硅酸盐水泥，因其活性高，早期和后期强度均较好；2)外掺剂。在浆喷深层搅拌工艺中使用的水泥浆需要用灰浆泵输送，所以要求流动性较大，水灰比一般为0.5～0.6。根据试验，当水灰比为0.5时，掺加0.2％水泥用量的木质素磺酸钙，同时掺加2％水泥用量的石膏为宜；3）加固土体中含水量对强度的影响。发表论文，加固。土体中的含水量对水泥浆起稀释作用，使加固体的强度下降；4）不同龄期对强度增长的影响。混凝土强度在28d龄期基本上达到峰值，超过28d后，强度却有明显增长。龄期超过1O0d后，强度继续增长，但增长速度较为缓慢，一般以90d龄期的强度作为其设计强度。 

　　2.2 施工工法

　　2.2.1施工工艺流程 

　　定桩位→桩基就位→制备水泥浆→下沉搅拌→钻进→钻至设计深度后进行试喷→喷浆提升搅拌→二次喷浆搅拌钻进→复喷复搅提升→桩机移位至下—孔。发表论文，加固。 

　　由于实际条件的不同， 不同的工程所采用的具体施工措施也有区别，常用施工方法有：二喷四搅、三喷四搅、四喷四搅和三喷六搅等。 

　　2.2.2定桩位 

　　按设计图纸，放样确定桩位，并设置好控制线、控制点，在施工过程中检查纠正孔位偏差，保证孔位偏差不超过5cm。 

　　2.2.3桩机就位 

　　根据搅拌桩桩位安装搅拌机进行调平、对中，保证钻孔的孔位准确、垂直。 

　　2.2.4制备水泥浆

　　依照设计选定的配合比，由水泥浆搅拌系统制备水泥浆，浆液倒入集料斗时加筛过滤，确保无结块、无杂质，以免在喷浆时堵塞喷嘴。在输送到钻机灰浆桶后还要继续搅拌，防止产生沉淀，以备泵送压浆入桩。 

　　2.2.5搅拌钻进 

　　搅拌机调试正常后，沿导向杆下沉搅拌切土。当下沉速度过慢时，可用输浆系统补给清水以利钻进。桩长控制参照以往施工经验箱进沉入速度、电流大多小、桩机振动等情况报据桩机上的深度指示盘或电脑显示读数确定。开钻前调好深度指示盘读数为零，同时请质检人员检核。 

　　2.2.6 喷浆搅拌提升

　　当搅拌机钻到设计深度后启动送浆泵和记录仪开始试喷，达到设计喷浆压力和流量时，边喷浆边搅拌提升，提升速度一般为O.2～1.Om／min，直到设计桩顶高程。发表论文，加固。需注意的事项有：开始注浆时，当浆液到达出浆口后，喷浆30s，使浆液完全到达桩端再开始搅拌提升。后台供浆必须保持连续，一旦因故停浆，必须立即通知前台，为防止断桩和缺浆，应将搅拌钻头下沉至停浆点以下0.5 m，待恢复供浆时再喷浆提升。为保证桩头均匀密实搅拌机提升至地面以下 1m时，用慢速提升，当喷浆口即将出地面时，应停止提升并搅拌数秒。 

　　2.2.7 二次喷浆搅拌钻进

　　第二次启动搅拌机下沉边喷浆边搅拌下沉，直至设计桩底。发表论文，加固。 

　　2.2.8 复喷复搅提升

　　复搅、喷浆至设计桩底高程后，再一次以适当速度旋转、提升、喷浆，直至达到停浆面终止。

 

　　3.1喷浆不正常

　　3.1.1产生原因：注浆泵坏；喷浆口被堵塞，如有硬结块及杂物，造成管路堵塞；水泥浆水灰比稠度不合适。

　　3.1.2防治措施:施工前应对注浆泵、搅拌机等试运转，喷浆口采用逆止阀(单向球阀)；在钻头喷浆口上方设置越浆板，解决喷浆孔堵塞问题；泵与输浆管路用完后要清洗干净，并在集浆池上都设细筛过池，防止杂物及硬块进入各种管路，选用合适的水灰比。

　　3.2搅拌体不均匀

　　3.2.1产生原因：施工工艺不合理；搅拌机械、注浆机械中途发生故障，造成注浆不连续，供水不均匀，使软钻土被扰动，无水泥搅拌和，搅拌机械提升速度不均匀。

　　3.2.2 防治措施：选择合理的施工工艺；施工前对搅拌机械、注浆设备、制浆设备等进行检查维修，使其处于正常状态。发表论文，加固。灰浆拌和机搅拌时间一般不少于2 min，增加拌和次数，保证拌和均匀，不使浆液沉淀；提高搅拌转数，降低钻进速度，边搅拌、边提升，提高拌合均匀性；注浆设备要定好，单位时间内注浆量要相等，不能忽多忽少，更不得中断。重复搅拌下沉及提升各一次，以反复搅拌法解决钻时速度快与搅拌速度慢的矛盾。拌制固化剂时不得任意加水，以防改变水灰比(水泥浆)，降低拌合强度。

　　3.3桩顶强度低

　　3.3.1产生原因：表层加固效果差；由于地基表面覆盖压力小，在拌合时土体上提，不易拌合均匀。

　　3.3.2 防治措施：在桩顶墙告lm内作好加强段，进行一次复拌加注浆，并提高水泥掺量，一般为15%左右；在设计桩顶标高时，应考虑需凿除0.5m，以加强桩顶强度。

　　3.4 抱钻、冒浆

　　3.4.1产生原因：施工工艺选择不当。钻土颗粒之间粘结力强，不易拌合均匀，搅拌过程中易产生抱钻。有些土层虽不是钻土，容易拌合均匀，但由于其上复压力较大，持浆能力差，易出现冒浆。

　　3.4.2 防治措施：对不同土层选择合适的不同工艺。搅拌机沉入前，桩位处要注水，使搅拌头表面湿润。地表为软钻土时，还可掺加适量砂子，改变土中钻度，防止土抱搅拌头；由于在输浆过程中土体持浆能力的影响出现冒浆，使实际输浆量小千设计最，这时应采用“输水搅拌→输浆拌合→搅拌”工艺，并将搅拌转速提高到50r/min，转进速度降到lm/min，使拌合均匀，减小冒浆。

 

　　总之，深层搅拌法处理软粘士和淤泥质粘土地基效果显著，且具有设备简单、操作方便、工艺合理、技术可行、无振动、无噪音、无泥浆、无废水污染环境、成本低等优点，但我们需注意的是，进行深层搅拌法施工时，应详细编制一套施工质量保证体系并严格按此执行。发表论文，加固。在大批量施工前，可对已施工的桩进行试桩检测，保证批量生产的质量。同时如若发现问题应分析原因及时处理，以保证工程质量。

 

【1】朱慧强.用深层搅拌法对房屋地基沉降的处理【J】.今日科苑.2008，（06）

【2】梁俊清.深层搅拌法在房屋地基沉降处理中的应用【J】.企业科技与发展.2009，（16）

【3】李拱宸.房屋地基沉降的处理办法分析【J】.科技创新导报.2008，（05）