广州市泰基工程技术有限公司 510620
摘要：本文首先简要阐述了深层水泥搅拌桩的加固机理，然后详细介绍了该技术的施工工艺流程，最后探讨了其在工程实例中的具体应用。
关键词：深层水泥搅拌桩；地基加固技术；工程应用
在建筑施工过程中，由于设计规划以及地质条件的影响，许多工程项目大都位于软土路基之上。软土路基具有含水率高、疏松多孔、易变形和难承重等特性[1]，在外界持续压力的影响下，软土基内部地质构造将会发生变化，例如孔隙坍塌、积水外溢等。因此，建筑工程在施工之前一定要采取相应的地基加固技术来对软土路基进行处理，改变其内在结构和物理特性，提高地基的承载抗压能力，从而保证建筑工程施工的质量及安全。深层水泥搅拌桩地基加固技术是以水泥和石灰作为固化剂，再利用特制的深层搅拌工具，在地基深层将软土淤泥同固化剂强制搅拌，产生良好的物理化学反应，从而起到巩固路基的目的，目前该法已广泛运用于工程地基加固处理之中并取得了良好效果。
一、深层水泥搅拌桩技术的地基加固机理
深层水泥搅拌桩技术的地基是以水泥、石灰和细砂作为固化剂，然后通过高压泵喷入到路基之后进行深度搅拌处理，使之与软土路基中的水分发生化学作用结合在一起，从而使得软土路基形成固化土桩，提高路基的硬度和强度，具体的加固机理大致分为以下两点。
（一）水泥水解水化作用
普通的硅酸盐水泥的主要成分为氧化钙、二氧化硅、氧化铝等[2]，而这些不同的氧化物之间可以组成多种水泥矿物，例如硅酸三钙、铝酸三钙等，而这些水泥矿物可以迅速地与路基中的水进行水解水化反应，形成含结晶水的矿物质，从而起到吸收禁锢水分的作用。与此同时，水溶性较高的氢氧化钙、含水硅酸钙能够进一步溶于水中，从而让水泥矿物质再次暴露于水中，完成进一步的水解水化反应。在不断的水解水分反应过程中，水分子从以往的游离水逐渐转变为结晶水，改善了路基原本的物理特性，最终达到地基加固的作用。
（二）水泥与土颗粒作用
当水泥进行水解水化之后，有的水泥矿物自身进行硬化，从而形成坚硬的水泥骨架，而另外有一些水泥矿物能够进一步与地基深处一些黏土颗粒相互作用，完成相互间的离子交换，并实现颗粒团聚。例如黏土与水混合在一起时表现出胶体性质，而这一性质为后续的离子交换机颗粒团聚提供了依据。常见黏土的主要成分为SiO2，其与水形成硅酸胶体且吸附Na+、K+硅酸胶粒，而水泥经水化之后产生大量的氢氧化钙，可以提供大量的Ca2+与硅胶胶粒完成当量交换，这使得原本较小的黏土颗粒迅速长大并聚集成团，封闭了原地基中的空隙，改变了原本地基的结构特征，从而提升地基的承载性能。另外，随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子，当其数量超过离子交换的需要量后，在碱性环境中，能使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子进行化学反应，逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物，增大了水泥土的强度。
二、深层水泥搅拌桩技术的施工工艺流程
深层水泥搅拌桩技术的施工工艺种类较多，大致可以分为施工前准备、放线定位、钻孔对位、钻进至孔深、成孔、设计桩顶等。图一为施工工艺流程图。
图一 深层水泥搅拌桩地基施工工艺流程
（一）施工前准备
施工前准备大致分为水泥掺入比试验和成桩试验，一方面，由于不同地域的土质情况以及搅拌深度均不一样，因此在桩基搅拌之前要先对施工区域的土层进行取样分析，具体包括地基含水量、有机质含量等。然后取地基土样与水泥进行混合，按照15%-18%或更多掺入量水泥的标准制备水泥土试件[3]，检测不同水泥参入比下试件的强度，从而最终确定水泥的加入量。另一方面，为了确保水泥桩能够最终成型，在施工之前要进行成桩试验，获取极具实践价值的成桩数据，例如钻机的钻进速度、送灰的压力、搅拌速度以及喷气压力等。另外，试验桩数不少于5根，并对试验桩进行抽芯检测、动力触探检验、孔隙水压力等方面进行数据检测，从而获取有关成桩质量、桩基承载力等方面的数据。
（二）放线定位
钻机井架上必须设置标准而又显著的深度标志尺。钻机就位时必须调平，用水平尺来测定喷粉机械的水平，用经纬仪测定钻机井架垂直以确保成桩的垂直度。
（三）开钻
钻机就位后，开始送气，钻进。严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用，钻机时的钻孔深度一般由钻机上的深度计来控制。送气的目的可使钻进顺利、负载扭矩小和防止钻头喷口堵塞。随着钻进，加固的土体在原位受到搅动。
（四）喷粉
当钻至设计深度时，即可停钻。继而就可提升钻杆同时喷粉。加固料从料罐到送灰口有一定的时间延迟，严禁在没有喷粉（浆）情况下进行钻机提升作业。针对时间上的间隔，在开始提升时可适当在此停留 2～3S，便可提升喷粉。
（五）提升结束
当钻头提升到距离地表 30～50cm 时，发送器即可停止向孔内喷粉，成柱结束。
（六）复拌
此时可停止喷粉（浆），复拌深度不应小于 5m，目的在于确保粉喷桩粉体的均匀性和强度稳定性。
三、深层水泥搅拌桩技术在某工程地基加固中的具体应用
（一）工程概况
某地基工程坐落于湖泊沉积地段，地质勘察显示地表0-12m均为软土地基，具体成分为淤泥质粉土、淤泥质黏土和沙土等，地基承载力仅为60-90kPa，根本不满足工程建设的条件。为了提高地基承载力，满足施工建设要求，施工单位准备采用深层水泥搅拌桩技术来对该区域的软土基进行处理。
（二）施工方案
（1）对施工区域内的地基进行勘察，确定软土地基的范围及深度，并选择合适的水泥掺入比及钻进深度。
（2）根据勘察结构利用高压钻头进行定位，从而确定料浆喷射位置，保证料浆能够与软土基充分混合。
（3）当钻机下达至预定位置时，开启高压泵往软土基中送浆，在送浆的过程中，保持高压泵的压力和流量稳定，一般控制在50L/min左右[3]，并且做好旋喷时间、用浆量、冒浆情况和高压泵压力变化等记录。
（4）待料浆喷射结束之后，为了确保料浆与软土基充分混合，此时再将搅拌轴下沉进行二次搅拌，最后等待料浆固化，对地基进行承重沉降测试，满足条件后便可进行建设施工。
（三）地基沉降检测
经过处理之后的地基，我们选取了六个试验点进行了荷载压板试验，试验结构如表一所示。在360kPa荷载作用下，地基总沉降为31.25mm；在180kPa作用下地基总沉降量为7.9mm。荷载压板试验数据表明，该地基最大的荷载承受量约为350kPa，满足工程建设的标准。
总之，由于工程建设的复杂性，在施工区域难免会存在一定范围的软土路基，因此在工程施工之前一定要对地基进行勘察，并采用深层水泥搅拌桩地基加固技术对软土地基进行处理，改善地基的内部构造，强化其稳定性和承载能力，确保工程质量与安全。
参考文献：
[1]孙浩然. 深层水泥搅拌桩在软土地基加固中的应用[J] 科技情报开发与经济，2012（04）
[2]侯江华. 深层水泥搅拌桩在软土地基加固中的应用分析[J] 河南科技，2013（07）
[3]郭金锁. 深层水泥搅拌桩在软土地基加固中的应用[J] 山西建筑，2009（05）
论文作者:李晓艳
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/4
标签：地基论文; 水泥论文; 钻机论文; 水化论文; 土路论文; 技术论文; 深度论文; 《基层建设》2016年11期论文;