深层水泥搅拌桩在河道整治中的应用

　　摘要：阐述了深层水泥搅拌桩在河道边坡治理、软土地基处理中的应用，对类似工程具有一定的指导作用。

　　关键词：深层水泥搅拌桩;软土加固

　　Abstract: the article discusses the deep cement mixing pile in the river, soft foundation slope harness in the processing of applications for similar construction has a guiding role.

　　Keywords: deep cement mixing pile; Soft soil reinforcement

　　中图分类号：TV42+1 文献标识码：A 文章编号：

　　1、引言

　　深层搅拌桩是采用深层搅拌机械，在地基深处利用水泥或石灰作为固化剂(浆液或粉末状)，与软土强制搅拌混合，硬化后形成具有整体性，水稳定性和一定强度的优质地基。用水泥作为固化剂加固软土时，由于水化和水解反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁铝酸钙等化合物，在水中和空气中逐渐硬化，钙离子和土中交换性钠离子发生交换作用，使粘土颗粒集合成较大团粒;水泥水化物中的游离氢氧化钙吸收水和空气中的二氧化碳，生成不溶于水的碳酸钙等项效应，形成具有一定强度和稳定性水泥加固土。深层搅拌加固法处理软土技术发展至今已成为软土地基处理中应用最为普遍的一种地基处理方法,并具有广阔的发展前景。

　　2、深层搅拌技术特点:

　　2.1、施工工艺简单,机械化程度高,处理效果显著。

　　2.2、与其他桩基相比,人员设备简单,耗用材料单一,施工速度快,且处理后很快投入使用,综合造价低。

　　2.3、施工现场无噪音,无振动,对环境无污染,成为城市建筑地基处理的首选方案。

　　2.4、施工质量易于保证,处理效果易于检测,如出现不合格桩,补救措施简单易行。目前常用的深层搅拌桩桩径多数为500mm,加固深度从数米到数十米不等。可用

　　于增加软土地基承载力,减少沉降量和提高边坡的稳定性。常用于建(构)筑物地基、

　　大面积的码头、河道边坡加固及地下防渗墙等工程,处理后的复合地基承载力可达

　　200kPa,甚至更高。

　　3、加固原理及影响因素

　　3.1、 加固原理：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。主要表现为:

　　① 水泥的水解水化反应,形成凝胶体和水泥杆菌结晶体。

　　② 粘土颗粒与水泥水化物的作用。当水泥的各种水化物生成后,有的自身硬化,形

　　成水泥骨架,有的则与周围具一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用、硬凝

　　反应等,生成新的化合物,从而提高水泥土的强度。

　　③ 水泥水化物中游离的氢氧化钙吸收水及空气中的二氧化碳,形成不溶于水的碳

　　酸钙,也使土的强度增加。

　　3.2、从工程应用的观点,水泥土的强度主要受下面因素影响:

　　① 水泥掺入比的影响

　　当其他条件相同时,在同一土层中水泥土的强度随水泥掺入比的增加而增加。但

　　因场地土质与施工条件的差异,水泥掺入比的提高与水泥土强度的增加并非成正比。实际工程中水泥掺入比一般使用7%～15%为宜。

　　掺入比αw用下式表示:αw=(掺入的水泥量÷被加固的粘土重量)×100%

　　② 水泥土龄期的影响

　　水泥土的强度随龄期增加而增大,一般情况下水泥土强度7d时可达标准强度的

　　30%～50%,30d可达标准强度的60%～70%,龄期3个月后,水泥土的标准强度基本达到

　　要求。因此,工程上取龄期3个月的强度作为水泥搅拌桩的标准强度。

　　③ 水泥标号的影响

　　水泥土的强度随水泥标号增加而增加,一般当水泥标号每增加100#,水泥土的

　　无侧限抗压强度可提高20%～30%。

　　④ 外掺剂的影响

　　针对具体工程,选用合适的外掺剂(如粉煤灰等),即可以改善水泥土的性能,又可

　　以提高其强度。

　　⑤ 含水率的影响

　　当水泥土配方相同时,其强度随土样的天然含水率的降低而增大。

　　⑥ 有机质含量的影响

　　水泥土的强度随土样中有机质含量的增高而降低。

　　⑦ 其他因素的影响

　　地基土及地下水的成分对水泥土的强度也有着不同程度的影响。

　　因此,在深层搅拌地基设计和施工中,应充分考虑上述因素的影响。

　　4、深层搅拌施工

　　4.1、施工准备

　　4.1.1 机械设备。根据水泥搅拌桩的设计根数、长度和工期，选用l～2台STB-3

　　型单头深层水泥搅拌机，每台搅拌机配备灰浆拌和机l台，UBJ-1.8C1型挤压式灰

　　浆泵l台以及相应的起吊和导向装置、电气控制盘。水泥浆泵站离深层搅拌机应小

　　于50m，越近越好。

　　4.1.2 劳动组织。搅拌机每个台班由8～10人组成。

　　4.1.3 三通一平。开工前把水、电引入工地，一般1台深层水泥搅拌机需用60kW，

　　2台需用100kW;供水压力必须达到6～10kg/cm2;临时便道要修通;场地要平整;

　　有河沟要做围堰，排除积水，铺满片石。

　　4.1.4 测定桩位。机械设备进场前，要测定桩基轴线、定位点和水准点，桩位要进

　　行编号，以便顺序施工。

　　4.2、浆液配制与输送

　　4.2.1 配合比。深层搅拌的浆液以425#普通硅酸盐水泥为主配制，水泥用量为水泥

　　湿土重的12%～15%(Υ=1.8t/m3)，水灰比0.45～0.50，另搀木质素磺酸钙减水剂

　　(为水泥重量的0.2%)，石膏搀量为水泥重量的2%。

　　4.2.2 配制与输送。搅拌灰浆时，应先加水，然后按水泥、减水剂、石膏顺序投料，

　　每次灰浆搅拌时间不得少于2min，应将水泥浆充分拌匀。水泥浆从灰浆拌和机倒入

　　集料斗时，必须过滤筛，把水泥硬块剔出。集料斗的容量一般为0.2m3，就可以保

　　证一定的余量，不会因浆液供应不足而断桩，也不会因浆液过多产生沉淀而引起浆

　　液浓度不足。水泥浆由挤压式灰浆泵压入内径为φ32的胶管送到深层搅拌机的钻杆

　　内，最后射入搅拌叶的出浆口。

　　4.3、深层搅拌施工

　　4.3.1 设备就位。搅拌机的钻杆须垂直并对准桩位。

　　4.3.2 第一次钻进。在确认浆液从搅拌叶的出浆口喷出后，方可启动搅拌机，以

　　60r/min的转速和1m/min的钻进速度，顺时针方向边钻边注浆，直至设计桩长，再

　　继续喷浆15min后停泵，改逆时针方向搅拌提升至设计桩顶。

　　4.3.3 第二次钻进。以同样方式再次顺时针方向钻进注浆。停止注浆的位置以水泥

　　用量达到每根桩设计用量为准，但不能影响搅拌机的继续钻入，直至复搅到设计桩

　　长后，改逆时针方向搅拌提升到搅拌头露出地面。

　　4.3.4 两次循环钻进成桩。经过上下两次循环钻进提升，使水泥浆在桩孔内搅拌4

　　次，最后把一个直径500mm、厚10mm、中间留有100mm孔的圆形钢板置于桩顶，用

　　搅拌头向下压20～30cm，此桩完成作业。然后，移机到下一桩位施工。

　　4.4、质量控制

　　4.4.1 严格控制水灰比，须用计量容量配制浆液。

　　4.4.2 搅拌杆的垂直偏差不得超过1%，桩机与桩位的对中误差不得大于2cm，成桩

　　后的桩位偏差不得大于8cm.

　　4.4.3桩浇筑后7天之内不得开挖基坑，并禁止使用机械挖掘，桩头要小心整理，

　　不得用重锤敲击，桩头应整平，并高出基底标高2～3cm.

　　4.5、质量检验

　　抽取2%～5%的桩进行质量抽验。在成桩后的7天内，采用轻型触探(N10)对

　　桩顶区段约1m深的水泥桩体内进行连续检测。对重要受力部位，要根据设计要求进

　　行切割取样，制成70.7mm×70.7mm×70.7mm的试块进行抗压试验，一般28天强度

　　可达到7MPa～8MPa，90天后强度稳定在10MPa～12MPa.同时请检测单位对单根桩体

　　也进行了垂直承载力试验，承载力可达到160kN～180kN，复合地基承载力达到

　　250kPa～300kPa，满足设计要求。

　　5、结束语

　　目前,该项工程已施工完毕,复合地基承载力检测及实际工程应用情况均证明,边坡加固效果良好,施工工艺可靠,且大大缩短了施工工期,经济和社会效益十分明显。