浅谈水泥土深层搅拌桩在地基处理中的应用

　　1概述

 

　　近几年水泥土深层搅拌桩在地基处理中得到了广泛的应用。该技术施工方法简单、工期快、造价低，而且实践证明安全可靠。2013年9月承建的辽宁省交通高等专科学校大学生活动中心，施工的重点放在软弱地基的处理。

 

　　2工程概况

 

　　辽宁省交通高等专科学校大学生活动中心，2013年9月开始施工，2014年10月建成。建筑物长72.30m、宽56.00m，建筑面积约1.6万m2。场地原为老旧办公楼，原基础为毛石混凝土独立基础，附近有校区深井泵房，长期抽水造成一定的局部沉降。

 

　　工程地质条件：（1）杂填土①：灰色、杂色，成分为粘性土，砖石和其他杂物混杂、松散，该层厚度0.8～2.0m，分布比较普遍。（2）粉质粘土②：黄灰色、可塑～可塑偏软，中等压缩性为主，局部高压缩性，不均匀，稍有光泽，无摇振反应。该层厚度3.10～4.30m，分布普遍。Fak=140kp。（3）粉质粘土③：褐灰色、可塑，中等压缩性。均匀、稍有光泽，无摇振反应。该层厚度3.80～4.30m，分布普遍。Fak=180kp。（4）粉质粘土④：褐灰色、可塑偏硬～硬塑，中等～低压缩性，均匀，稍有光泽。有铁质、钙质小结核体，无摇振反应。该层厚度5.10m以上。Fak=220kp。

 

　　3地基处理方案的确定

 

　　第一，地基处理的目的和处理方法的选择。（1）地基处理的目的。基础底部有软弱土层，承载力特征值140kPa，呈可塑～软塑状态，满足不了设计要求；需要一定的方法进行处理，使软土地基变成复合地基，最终目的是改善软土的剪切性能，提高地基土的承载力，使其满足设计要求。（2）处理方法的选择。地基处理一般采用换土法、振冲桩加密法、CFG桩和水泥土深层搅拌法。针对工程特点，结合工程地质条件与建筑环境条件，本着经济可行、施工工艺简单等因素综合考虑，本工程采用水泥土深层搅拌法进行软弱地基处理。基础形式采用钢筋混凝土独立基础。

 

　　第二，对于拟建建筑物区域，独立基础下进行水泥土深层搅拌地基处理，采用④层粉质粘土做水泥土深层搅拌桩持力层。单桩承载力特征值不小于171kN。

 

　　第三，桩间土承载力特征值140kPa，水泥采用普通硅酸盐42.5级，水泥掺入量质量比不小于15%，处理后的复合地基承载力特征值不小于190kN。

 

　　第四，经论证与计算，共设计水泥土深层搅拌桩1149根，有效桩长8.50m，桩径500mm。

 

　　第五，水泥土搅拌桩复合地基的作用。（1）桩体作用。水泥土复合地基中桩体的刚度较周围土体大，在刚性基础下等量变形时，地基中应力将按材料模量进行分布，因此产生应力集中现象。大部荷载将由桩体承担，桩间土上应力相应减少。（2）褥垫层作用。保证桩体、桩间土共同承担荷载。由于桩体的刚性作用和土体的柔性作用，使得二者不能够同时承担上部结构传递的荷载，将会产生刺入变形；褥垫层的存在，可以很好地将荷载传递给二者，使它们共同承担荷载作用。调整桩体、桩间土荷载的分布比。褥垫层在调整桩体、桩间土荷载分布比方面起了巨大的作用。当荷载一定时，褥垫层越厚，桩间土承担的荷载越多，当承受的荷载大到一定程度时，桩体就会承担较大的荷载。（3）排水作用。水泥土经搅拌后发生一系列物理化学反应，水泥土固结时，有发热、吸水作用。刚刚施工完的水泥土搅拌桩将是一个良好的排水通道，孔隙水沿着刚完工的桩体排出。（4）加筋作用。水泥土复合地基除了可提高地基的承载力、增强土体外，还可用来提高土体的抗剪强度，增加地基土的抗滑能力。

 

　　4施工准备

 

　　第一，资料准备。（1）建筑场地岩土工程勘察报告。（2）手续齐全的施工图纸。

 

　　第二，材料准备。原材料水泥进场，在监理工程师的旁视下抽样送检，合格后使用。

 

　　第三，机械设备准备。施工设备进场后，及时安装并进行调试，确保设备完好。

 

　　5施工中的质量控制、工艺确定及检验

 

　　第一，清除原建筑物的旧基础（毛石混凝土独立基础），局部淤泥必须清理并回填粘性土予以压实。

 

　　第二，水泥土深层搅拌桩正式施工前，应进行工艺性试桩，数量不得少于2根。经试桩，确定采用“四搅、三喷”施工工艺。

 

　　第三，施工工艺流程。桩位放样→设备就位调平→预搅下沉→制备水泥浆→提升喷浆搅拌→喷浆复搅→移位。

 

　　第四，施工中应注意的质量问题。（1）断桩：搅拌提升速度与输浆速度要同步，制备的浆液不得离析，泵送要连续。（2）桩端质量差：为保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口时，应喷浆坐底30秒，使浆液完全达到桩端。（3）桩体不均匀：通过复喷的方法达到提高桩身强度的目的。通过四次搅拌、三次喷浆达到桩体均匀。（4）因故停浆：施工中因故停浆，宜将搅拌机械下沉至停浆点以下0.5m。（5）桩头质量不好：当喷浆口到达桩顶标高时宜停止提升，喷浆搅拌数秒，以保证桩头的均匀密度。

 

　　第五，水泥要有出厂合格证并按规定进行复试，复试合格后方可使用。

 

　　第六，当第一次下钻时，开钻之前应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可

 

　　下钻。

 

　　第七，施工时保持设备水平和垂直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%，桩位的偏差不得大于50mm，成桩直径和桩长不得小于设计值。

 

　　第八，停浆面应高于桩顶设计标高300mm以上。

 

　　第九，采用施工全过程质量控制。重点检查水泥用量、桩长、复搅次数。

 

　　第十，施工时要做好施工记录和计量记录。如喷浆有异常状况，及时向技术人员汇报，查明原因后方可继续施工。

 

　　第十一，基槽开挖应采用人工清除，不可采用机械开挖，以免撞断桩体。

 

　　第十二，严格控制桩顶与基础之间200mm褥垫层的施工。碎石∶中砂=4∶6，最大粒径不大于20mm，如局部有杂填土应清除；褥垫层夯实度0.9。

 

　　第十三，成桩质量的检验。（1）成桩3天后，用轻型动力触探（N10）检查每m桩身的均匀性。检测数量为总桩数的1%。（2）成桩7天后，采用浅部开挖桩头，深度超过停浆面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性。检查量为总桩数的5%。（3）按规范要求进行了复合地基承载力检测，均大于设计190kN。满足上部结构使用要求。

 

　　第十四，建筑物沉降变形观测。设置了6处沉降变形观测点，根据变形观测数据显示，建筑物使用功能

 

　　良好。

 

　　6结语

 

　　在施工实践中，我们对水泥土深层搅拌法从设计、施工过程、处理结果进行了全方位的测评：采用水泥土深层搅拌桩进行软弱地基处理，是一种具有工期快、成本低、施工工艺简单、有效的地基处理方法，可广泛应用于处理软塑～可塑土层地基。

 

　　参考文献

 

　　[1]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）[S].