软土地基搅拌桩复合地基加固技术

软土地基搅拌桩复合地基加固技术
本文介绍了搅拌桩复合地基的工作原理，通过工程案例表明该法在软土地基处理中具有经济实用等特点。

标签：搅拌桩复合地基地基加固施工技术
1搅拌桩复合地基的工作原理及方法
深搅桩作为复合地基中的竖向增强体时，由于水泥土桩介于柔性桩和刚性桩之间，在软土中主要呈现出桩体的作用。

在正常置换率的情况下，桩分担了大部分外荷载，桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传到深层土中。

在桩和土共同承担外荷载的过程中，土中高应力区增加，从而提高地基承载力，复合地基对软弱下卧层来说具有垫层的扩散作用，减小传到下卧层顶面的应力，同时减小下卧层的变形。

2搅拌桩加固机理及适用范围
2.1深层搅拌法固化原理
深层搅拌法由于土质不同，其固化机理也有差别。

用于砂性土时，水泥土的固化原理类同于建筑上常用的水泥砂浆，具有很高的强度，固化时间也相对较短。

用于粘性土时，由于水泥掺量有限，且粘粒具有很大的比表面积，并含有一定的活性物质，水泥或石灰的水解和水化反应完全处于粘土颗粒包围之下，其硬化速度比较缓慢，固化机理比较复杂。

2.2深搅桩的加固机理
由于搅拌机械的切削搅拌作用，实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的天小土团。

在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象，而土团间的大孔隙基本上己被水泥颗粒填满。

加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区，而在大小土团内部则没有水泥。

只有经过较长的时间，土团粒的土颗粒在水泥水解产物渗透作用下，才逐渐改变其性质。

因此在水泥土中不可避免地会产生强度较大和水稳定性较好的水泥石区和强度较低的土块区。

两者在空间相互交替，从而形成一种独特的水泥土结构。

2.3深搅桩加固地基的作用
（1）加固土完全改变了天然软土的性质。

流塑态软粘土拌入固化剂后形成的加固土呈坚硬状态。

其抗压强度、抗剪强度、变形模量等指标分别比天然软土提高数十倍至百倍。

当固化剂掺入比aW>5%时，加固土无侧限抗压强度qu可达5OOKPa～4000KPa，抗拉强度s 1=（0.15-0.25）qu，粘聚力C=（0.2-0.3）qu，摩擦角fw位于20°～30°之间，变形模量Eo =（120～150）qu。

（2）加固土的变形特征随加固土强度的变化而介于脆性体与弹塑性体之间。

高压三轴试验表明：加固土应力—应变曲线接近于双曲线，可以采用邓肯—张模型。

（3）加固土强度随固化剂掺入比、水泥标号和加固土龄期的增加而提高。

（4）加固土的渗透系数随固化剂掺量的增加、加固土强度的提高而降低。

砂性土加固后渗透系数可降低3个数量级，粘性土加固后渗透系数可降低1个数量级。

3搅拌桩复合地基施工工艺
施工工艺流程：桩机就位一钻进喷浆到底一提升搅拌一重复喷射搅拌一重复提升复搅一成桩完毕。

①桩机就位
利用起重机或开动绞车移动深层搅拌机到达指定桩位对中。

为保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于lOcm，导向架和搅拌轴应与地面垂直，垂直度的偏离不应超过1.5%。

②喷浆搅拌
开动灰浆泵，证实浆液从喷嘴喷出时，启动桩机向下旋转钻进，喷浆搅拌并连续喷入水泥浆液，钻进速度应为1.Om/min，转速60r/min左右，喷浆压力控制在1.OMpa～1.4Mpa，喷浆量控制在330L/min，钻进喷浆成桩到设计桩长或层位后，原地喷浆半分钟，再反转匀速提升，探度误差不得大于5.0cm。

③提升搅拌
搅拌头自桩底反转匀速搅拌提升，直到地面。

搅拌头如被软粘土包裹时，应及时清除。

④重复钻进搅拌
按上述②操作要求进行，如喷浆量已达到设计要求时，只需复搅不再送浆。

⑤重复搅拌提升
按照上述③操作步骤进行，将搅拌头提升到地面。

⑥成桩完毕
连同③④⑤共进行3次复搅，即可完成1根搅拌桩作业，开动灰桨泵清洗管路中残存的水泥浆，桩机移至另一桩位施工另一根搅拌桩。

对于提升时喷浆的搅拌桩，其施工工艺为：桩机就位—预搅下沉—提升喷浆搅拌—重复上下搅拌—成桩完毕。

预搅下沉及制备水泥浆阶段是指待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制。

工作电流不应大于70A。

如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。

待深层搅拌机下沉到一定深度时，即开始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中。

深层搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，且边喷浆、边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升深层搅拌机。

深层搅拌机提升至设计加固深度顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。

为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。

向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。

考虑到搅拌桩顶部与上部结构的基础或承台接触部分受力较大，因此通常还可对桩顶lm～1.5m范围内再增加1次输浆，以提高桩顶强度。

4工程案例
以上案例均采用复合地基法处理，目前这三个工程均已投入使用，并没出现问题，说明复合地基加固南山区软土地基是一个可行的方案，且该法處理软土地基具有工期短，费用少，处理效果好等优点。