水泥深层搅拌法在深层软土地基运用探究

齐典永

摘  要：在对沿海和中南部地区进行建设时，对其软土地基的加固需要花费很长的时间，水泥深层搅拌法是加固深层软土地基时经常采取的措施，对水泥深层搅拌法的适用范围等方面进行分析，然后对水泥深层搅拌桩对深层软土地基运用进行探究，同时指出其施工方法。研究表明，水泥深层搅拌桩对于深层软土地基加固具有重要作用，能大大提高施工质量，确保在软土地基上的工程项目顺利进行。

关键词：深层软土;水泥深层搅拌桩;地基加固

中图分类号：TU472         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）04-0170-02

Abstract： In the construction of coastal and central and southern areas， it takes a long time to strengthen the soft soil foundation， and the cement deep mixing method is often taken to strengthen the deep soft soil foundation. This paper analyzes the applicable scope of the cement deep mixing method， then probes into the application of the cement deep mixing pile to the deep soft soil foundation， and points out its construction method. The study shows that cement deep mixing pile plays an important role in the reinforcement of deep soft soil foundation， which can greatly improve the construction quality and ensure the smooth progress of the project on the soft soil foundation.

Keywords： deep soft soil; cement deep mixing pile; foundation reinforcement

引言

隨着时代发展，国家也大力发展基础建设，对于一些沿海，南部，中部地区，他们所处地区为软土地区，当进行建设时，不可避免的要对于当地的软土地基进行处理，如何快速有效的对地基进行加强，目前使用较多的方法为水泥深层搅拌法，水泥搅拌法在使用时，方便快捷，而且不排污，对于环境没有危害，在施工时，也没有很大的噪音，不会影响周围人群[1]。

1 水泥深层搅拌法

1.1 水泥深层搅拌法的适用范围

水泥深层搅拌法可用于加固软土地基，例如黏土，和粉土。如果要加固的土壤还包含矿物石，例如高岭石，则加固效果会更好[2]。当加固含有水铝英这些矿物质时，它们的增强作用会减弱，如果需要用水泥深层搅拌法加固有机质含量高的土时，或者呈现强酸性，需要另外做试验来确定是否可以使用，如果遇到地表杂土过多的情况，需要清除表面土，对下卧土进行加固。

1.2 水泥深层搅拌法的技术原理

水泥深层搅拌法的技术原理是通过深层搅拌机把水泥输送到土中，并且进行搅拌，此时水泥发生水化作用，与土颗粒结合，最后固结成水泥土体，从而提高强度，而原来的荷载也变为由水泥土桩和水泥土桩之间的软土共同承担。

1.3 水泥深层搅拌法技术特点

首先，水泥深层搅拌法施工工具比较简单，而且施工工艺也比较成熟完善，其次，水泥深层搅拌法的适用范围比较广，对于不同类型软土地基，此方法均可适用，再其次，使用水泥深层搅拌法可以对原软土充分利用，减少弃土方，因为使用此方法需要水泥和原软土充分搅拌最后固结成水泥土体。最后，和其他方法相比，水泥深层搅拌法的不均匀沉降和施工完成后的沉降均比较低。

2 深层搅拌法加固软土地基计算

2.1 桩基的分类

当使用深层搅拌法对软土地基进行加固时，此时水泥土桩接受荷载，根据其承载特点可分为摩擦桩法和端承桩法，随着深层搅拌法在软土地基加固方面使用越来越多，通常我们使用低置换率水泥土桩，这个方法能够使桩和土共同作用，能极大的提高软土地基的承载力，减小地基沉降[3]。

2.2 单桩强度设计

桩身强度和地基土是影响单桩强度的两个决定性因素，通常我们要求土对桩所作用的支持力与桩自身的承载力相等或者近似相等，但是从经济的方面考虑，我们要求后者尽量大于前者。但是在实际情况中，在进行水泥深层搅拌时，其搅拌加固程度还会受到当地土质条件和施工时的机械限制，此时要最先确定桩长和桩径，然后再通过所确定的桩长和桩径来计算单桩所具有的承载力Ra和水泥土具有的抗压强度fcu[4]。计算公式如下：

其中，Ra-单桩承载力（kN）;Up-桩的周长（m）;qsi-桩中第i层的土所存在的侧阻力的特征值;li-桩中第i层土所具有的厚度（m）;α-桩顶端土所存在的承载力折减系数，正常情况下取0.4-0.6;qp-桩下端地基没有经过修正时的承载力特征值（kPa）;Ap-桩的截面的面积;n-在桩的长度范围所具有的土层个数;fcu-使用与水泥深层搅拌法所得到水泥土相同配合比制备室内试件的抗压强度（kPa）;？浊-桩自身强度所存在的折减系数。

如果在进行水泥深层搅拌时，其搅拌加固程度不受限制时，我们可以先在实验室进行配合比试验确定加入水泥的量，从而再确定桩身的抗压强度，通过桩身的抗压强度计算承载力Ra，再计算桩的长度。计算方法如下：

其中，Fcu-需要加固物体的抗压强度;？浊-桩自身强度的折减系数;Ap-桩自身的周长;qs-桩周围土存在的摩阻力的平均值的特征值;L-桩身的长度。

2.3 复合地基沉降计算

本文主要计算复合地基沉降加固区土层压缩量，但是在实际情况时会遇到各种不同的情况，所有计算此压缩量，我们用应力修正法和桩身压缩量法来计算，计算方法如下。

应力修正法：

其中，p-作用与复合地基上的平均荷载;m-复合地基置换率;n-在复合地基中桩土之间应力比;？驻Psi-第i层水泥土桩之间土的附加应力;Esi-第i层水泥土桩之间土的压缩模量;Hi-加固地基中第i层的土的高度。

桩身压缩量法：

其中，p-作用与复合地基上的平均荷载;n-在复合地基中桩土之间应力比;m-复合地基置换率;l-桩身长度;？滋p-应力集中系数;Pbo-水泥土桩底端的承力密度;Ep-桩自身材料的变形模量;Cr-土的再压缩系数;H-土层厚度;e0-初始孔隙比;？滓′vo-桩底端土体中存在的初始应力;S-沉降量。

3 水泥深层搅拌法施工

3.1 施工准备

在进行施工时需在地面平整处施工，且如果桩位处存在障碍物，需要将其清除，如果场地存在低洼的地方，则需要对低洼处进行抽水处理同时用粘性土分层次的把低洼处填平，禁止用杂填土，施工场地的排水系统也需要做好，确保施工时能够顺利进行。还要组织对施工人员进行专门的培训，使他们对于施工的图纸及施工流程充分了解。同时检查施工所用的仪器设备是否完好，确保不会影响接下来的施工。

3.2 试桩

通常施工时使用的水泥是PO42.5，使用之前需要对水泥质量进行检查，只有检查合格才能使用，通过试桩可以在一定程度上确定水泥用量，泵送压力等等，使接下来水泥深层搅拌能够顺利进行。选择具有代表性的地方作为试桩点，通常在试桩时，宜试5次，水泥用量一般在10%～20%之间。试桩经过28d之后，检测所选试桩的承载力、复合地基承载力以及桩体强度等。施工过程中的参数，比如水灰比，水泥掺量等等，需要根据检测结果确定。

3.3 水泥深层搅拌法的施工流程

（1）桩位放样。在进行桩位放样时，不应该盲目进行，需要根据图纸来进行放样，而且需要通过控制桩来确定拌合桩相应的桩位，并对各个桩位做好标记，为接下来拌合机进场做好准备。（2）搅拌机到位。水泥搅拌机进场之后还要对桩基各方面性能进行检查，同时根据检查的结果进行调整，保证开始工作时机械能够顺利开动。同时对于各类仪表进行标记，尽可能避免在施工过程中由于测量失误而造成的施工质量问题。（3）拌合下沉至设计位置。在搅拌机到达指定位置后打开电动机，慢慢松开钢丝绳，使搅拌机以0.38m/min～0.77m/min左右的速度下降，同时打开灰浆泵，保证水泥浆可以压入到地基，此时严禁用水冲刷，若在下沉过程中有停浆的情况，可以采取将搅拌机停在停浆点上方0.5m处的方式来处理，等供浆恢复正常再继续下沉。（4）水泥浆的制备。随拌随用是在水泥浆制备中需要遵循的原则，而且在搅拌过程中，需要保证均匀，不存在团块，如果制备完成的水泥浆开始初凝，则不得再使用，而且每次打一个桩，所需要拌合的水泥浆应超过一个桩所需要的水泥浆的数量，灌浆前，应将水泥浆倒入集料斗，并严格计算水泥浆中的水泥，掺合料等量，拌合时间也应通过实验来确定[5]。（5）提升喷浆搅拌。随着搅拌机慢慢下沉，当到一定深度时，此时为了使水泥浆进入涂层中，需要打开灰浆泵，在进行喷浆的同时进行反旋转，提升速度约为0.3m/min～0.5m/min，并且在进行注浆时，应保证注浆量均匀，不存在块状，注浆过程也应连续。当搅拌机完成施工所需要的深度时，为了提高施工质量，应将搅拌机再次下沉到施工所需要的深度，此时结束单桩的施工。（6）机械的清洗。当施工结束后，需要对施工机械进行清洗，清洗集料斗时，可以在其中加入一定量的水，同时打开灰浆泵，清洗残留在其中的水泥浆，如果搅拌机的搅拌头有残留水泥浆，也需要清洗干净。

3.4 施工注意点

在要准备施工时，需要先用清水清洗一下管道，使在正常施工期間不会出现管道堵塞的情况，同时管道内壁尽量不要干燥，不利于后续输浆，在进行施工的搅拌桩也要保持垂直，如果存在偏差，则偏差应控制在1%之内，在压浆之前需要对水泥浆充分搅拌，而且需观察其是否出现离析现象，初次下沉搅拌桩旋转速度可以放慢一些，进行复搅时可以适当加快。

4 结束语

根据上文，可以发现深层搅拌法在加固软土中起到重要作用，而且水泥土强度是正常软土强度的十几倍，渗透性也小很多，同时根据上文公式可以发现用水泥土代替软土，地基承载力有显著提高。

参考文献：

[1]吴和元，王海辉.高速公路工程软土路基施工技术探讨[J].交通世界（建养·机械），2015（12）：72-73.

[2]彭璇.软基加固技术在道路施工中的应用[J].交通世界，2019（28）：32-33.

[3]王先仁.地铁软土地基加固处理技术应用[J].建材与装饰，2018（48）：235-236.

[4]陈晓光.公路桥梁工程软土地基施工中技术处理要点探析[J].建材与装饰，2019（22）：285-286.

[5]张志冰.热带雨林地区软土结构特性及沉降计算分析[J].中国水运，2019（09）：114-116.