水泥土搅拌桩处理液化土的探讨

水泥土搅拌桩处理液化土的探讨
赵轶
【摘要】介绍了水泥土搅拌桩的特点,分析了水泥土搅拌桩处理液化土的原理,并通过试验,探讨了水泥土搅拌桩可以用于处理液化土的理论和相关数值,为液化土处理提供了一种新方法.
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2016(042)026
【总页数】2页(P98-99)
【关键词】水泥土搅拌桩;液化土;地基;孔隙水压力
【作者】赵轶
【作者单位】山西建筑工程(集团)总公司,山西太原030002
【正文语种】中文
【中图分类】TU472.36
地震时，饱和砂土或粉土地基在强烈的震动下，其中的孔隙水压力急剧上升，土中的有效压应力下降乃至完全消失，地基土达到液化状态。

场地土液化所引起的地表喷水冒砂、地基不均匀沉陷和地裂滑坡等灾害会造成建筑物不均匀下沉、倾斜甚至翻倒的严重后果。

所以在结构设计中如果遇到地基土为液化土时，为了保障建筑物的安全，需要对拟建建筑物的地基土进行恰当的抗液化措施处理。

现行规范中处理液化土地基通常采用替换原有液化土、强夯、挤密碎石桩、桩基等处理方法。

水泥土搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主要材料，通过深层搅拌机械，将固化剂和
地基土强制搅拌形成竖向增强体的复合地基[1]。

通过这种方式可以提高地基土的
强度和增大变形模量。

按照它的施工工艺分类可以分为浆液搅拌法(湿法)和粉体搅拌法(干法)。

但是在现行的设计规范中并没有明确的提出水泥土搅拌桩可以用来处理地基土的液化。

当采用碎石桩法处理液化土时，施工中伴随着巨大的噪声和施工振动等，当施工地点离居民居住的地方很近的时候影响很大，所以不宜采用这种地基处理方法。

然而水泥土搅拌桩其施工时的噪声和振动的影响很小，所以近年来，水泥土搅拌桩也有用来处理液化地基。

2.1 提高置换率
水泥土搅拌桩的成桩工艺对桩间土并没有挤密作用，并不能消除桩间土的液化。

但桩体本身是不会液化的，置换率越高，土层中非液化部分所占的比重越大，会降低液化土对建筑物的危害。

2.2 桩体本身的作用
水泥土桩自身的刚度比桩间土的刚度要大很多，当水平地震力作用时，会在桩身上首先产生应力集中的现象，大部分的水平地震力将会由桩体本身来承担，桩间土所受的水平地震力就会大大降低。

与此同时水泥土桩体对于桩间土具有侧向约束的作用，在一定程度上限制了桩间土的侧向位移。

这样就改变了水平动荷载条件下场地地基土的应力应变条件，提高了原有地基土的抗剪强度。

2.3 桩位布置为正三角形，并设止水帷幕
地基处理采用水泥土搅拌桩复合地基时，基础通常采用筏形基础。

当地基土液化时，由于上部受筏基的阻挡不能泄压，孔隙水压力会向四周排泄。

而三角形的布桩，会大大增加泄压通道的长度，可以延缓泄压，降低泄压强度。

并且在基础边缘设置2排～3排密排的帷幕桩，把地基土围起来，以阻止侧向泄压。

2.4 提高桩间土的强度
根据水泥土桩成桩的现场施工工艺，施工时桩体周围的场地土强度会发生改变。

一开始，施工作业会扰动和破坏原天然地基土的土体结构，原有地基土的抗剪强度会降低，地基土的灵敏度提高。

然而当地基土静置一段时间后，桩周围场地土的超孔隙水压力将逐渐消散，土体逐渐重新固结，桩周围场地土的强度将会逐渐增加。

同时，在水泥土桩的施工过程中有少量的水泥浆液会沿着土中的空隙逐渐渗透到桩周围的土体当中，与桩周土体发生物理、化学作用，桩周围场地土的强度及整体稳定性得到提高，原有场地内可液化土的范围减小。

1)主要实验设备见表1。

本次试验所用的箱体为有机玻璃制作，箱子的长、宽、高分别为250 mm×200 mm×400 mm，壁厚为10 mm，四周用粘结剂粘牢。

在
箱体侧壁纵横双方向均按照20 mm均匀钻孔，孔径为0.5 mm，以满足试验所要求的排水边界条件。

后将玻璃箱体固定在振动台上。

2)模型中水泥土桩加固土体及传感器的布置方案。

试验中所用土样均采自迎泽大桥向北5 km处，属于汾河漫滩的堆积物，褐黄色，较湿润。

主要土工指标：土粒比重Gs：2.68，干密度:1.68 g/cm3,孔隙比：0.651,水泥为425号普通硅酸盐水泥。

将取样土装入试验箱后静置1个月，饱和度为87%，渗压仪的安装位置距离试验
箱顶部的距离分别为150 mm,250 mm,350 mm,以测量距离砂土上表面100 mm,200 mm和300 mm处的土内的孔隙水压力值，见图1。

在试验中设置振动台的输出频率为9.46 Hz，振幅为1.49 mm，振动台加速度幅
值设定为0.6g,振动持续的时间约为6.3 s。

试验中将提前预制好的水泥土桩与液化砂土一起装入实验箱中，水泥土桩采用正方形布置，桩长300 mm，桩径25 mm，桩间距取2.5D即62.5 mm。

对用水泥土加固土体和未加固土体先后分别进行了3组对比振动试验，每组做了2箱土。

对比图2～图7的3组曲线可以明显的得出:
1)水泥土桩加固以后的液化土体对比未加固液化土体的沉降
量明显减小。

加固后土体比未加固土体的沉降速率也同时减小。

这可以说明水泥土桩不仅可以提高土体的抗液化能力，还可以起到加固土体、减少地基沉降的作用。

2)加固土体在10 cm处，孔压比约在0.72时出现液化现象，对比未加固土体孔压比约在1.15时出现液化。

另外，水泥土加固土体模型在20 cm处、30 cm处土
层的孔压比也小于未加固模型土体相应位置处的孔压比。

由此可以分析出水泥土桩加固土体可以抑制超静孔隙水压力上升，同时可以较为明显的减轻土体的液化能力。

3)试验中，水泥土桩加固土体后其中的超静孔隙水压力值由深至浅处各个检测点的最大峰值约为5.57 kPa，3.56 kPa，2.38 kPa。

对比没有加固的土体相应测点处
的超静孔隙水压力最大峰值约为6.28 kPa，5.61 kPa，4.52 kPa。

数据比较后可
以得出水泥土桩加固以后土体的超静孔隙水压力的最大值明显小于未加固土体的最大值。

并且，水泥土桩加固土体的超静孔隙水压力的最大值出现的时间也滞后于未加固土体的超静孔隙水压力峰值的时间约0.2 s～1 s。

这样可以再次证明了水泥土桩加固液化土体对液化过程中产生的超静孔隙水压力有加快消散的作用。

1)对比本次试验中的孔压比和超静孔隙水压力值，水泥土桩加固后的液化土体，桩间土液化后的超静孔隙水压力值和孔压比的最大值均有所减小，并且到来的时间均明显滞后于未加固土体。

2)与未加固过的液化土相比较，水泥土桩加固以后液化土不但可以增强液化土体的抗液化能力，并且可以减小液化地基沉降量。

【相关文献】
[1] JGJ 79—2002，建筑地基处理技术规范[S].。