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摘要：地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体。地基基础是建筑工程的重要组成部分，其基础的处理不仅仅关系着整个工程的质量，还关系着广大人们的生命。深层搅拌桩地基加固技术是建筑工程中常见的一种地基处理技术，本文主要是结合工程实际，从设计与施工以及质量控制的角度对其进行分析。
关键词：建筑工程；深沉搅拌；软土地基；施工；应用
一、工程与地质概况
该工程为某工业厂房，总面积约2107m 2。据岩土工程勘察报告，地基土为厚度较大的软土层，为提高软土地基的承载力和减少沉降量，经过多方案比较后，决定采用桩直径 Φ500间距1000mm 长8m 的深层搅拌桩加固软土地基，其场地需要回填约7.48m，地基土层分布分别为：（1）层含碎石粉质粘土，地基承载力特征值 fak=140kPa；（2）层全风化花岗岩，地基承载力特征值f ak =200kPa。以下均为花岗岩。（3）层碎石混粉质粘土，地基承载力特征值 f ak =300kPa。
二、深层搅拌基本原理
深层搅拌法是利用水泥、石灰或其它材料作为固化剂的主剂（常用水泥作为主固化剂），通过特别的深层搅拌机械，用高压空气通过钻机搅拌叶片的转动，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌混合，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，形成具有整体性、稳定性和足够强度拌和柱体（水泥土），与原地层共同起复合的作用来承受上部的荷载。深度方向形成的圆柱体，即为深层搅拌桩，因此该法也称为深层搅拌桩加固方法。深层搅拌桩加固软土地基的基本原理：基于水泥加固土的物理化学反应过程。它与混凝土的硬化机理有所不同，混凝土的硬化主要是水泥在粗填充料中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。而在水泥加固土中，由于水泥掺量很小，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质土的围绕下进行的，所以硬化速度缓慢且作用复杂，因此水泥加固土强度的增长过程也较混凝土缓慢。
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三、深层搅拌法设计
1、水泥选择为42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比0.50～0.55，水泥掺入比（掺加的水泥重量和软土湿土重量之比）αw=15%，根据《某特种结构地基基础工程手册》可知：fcu=1.35MPa；由于地基持力层位于（1）层含碎石粉质粘土，地基承载力特征值较大，桩长较大，回填深度较大，预估单桩竖向承载力特征值由桩身材料强度确定控制。由《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中可得：Ra=μfcu Ap=0.3×1.35×250 2 ×3.142/1000=79.53kN；μ=0.3，fcu=1.35MPa，Ap=250 2 ×3.142=196375mm 2。
2、复合地基承载力特征值预估
根据临近项目分层压实处理场地经验，分层压实且待90天后场地地基承载力特征值 f ak ≥90kPa，可知：fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk=0.196x79.53/（0.196375）+0.80（1-0.196）x90=79.4+57.9=137.3 kPa，计算得 m= Ap/A=196375/10002=19.6%。
3、复合地基总桩数
改项目占地总面积约A=2107m 2。复合地基面积置换率m=19.6%，桩径 d ＝500mm，需要处理面积 A1=Am=421.9 m 2，桩数 n=421.9/0.196375=2148根，考虑实际布桩时误差及边缘布桩因素，实际桩数为在2240根。对于部分场地回填较深部分可以根据实际情况酌情补桩，以满足设计要求。
四、施工的工艺
深层搅拌复合地基的性质在很大程度上取决于水泥搅拌桩桩身的质量，桩身水泥土的强度和搅拌的均匀程度，而桩身水泥土的强度和拌合程度是由施工工艺决定的。因此，施工时应根据工程实际情况采用合理的施工工艺。根据现场试验，确定采用技术成熟的“四搅四喷”的成桩工艺。
1、定位：首先将搅拌机吊放到事先确定的位置，吊装机械一般选用起重机，使整套设备根据实际地形安装到达指定桩位并对中。
2、预搅下沉：搅拌机预搅下沉时禁止冲水下沉。启动深层搅拌机的电机，放松起吊钢丝绳，实施钻井作业。使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制，为1.1 m/min ～ 1.2 m/min，工作电流不应大于70A。
3、制备水泥浆：深层搅拌机预搅下沉的同时，按照试验测定和认可的水泥浆液配合比和固化剂与外掺剂，由复勘后设计的桩长计算出搅拌桩需喷浆量，将材料放入搅拌机中加水进行水泥浆液搅拌制备，即按设计的配合比拌制水泥浆，在压浆前将水泥浆倒入集料斗中。
4、喷浆搅拌提升：深层搅拌机下沉到达设计深度后，将灰浆泵开启，待水泥浆达到喷浆口后，按照设计确定的提升速度边喷浆，边旋转，边提升搅拌机。提升过程中严格检查喷灰量是否达到设计要求。控制好提升的速度，提升速度一般不超过0.5m/min。
5、重复搅拌：深层搅拌机提升到设计加固深度的顶面标高时，集料斗中水泥浆正好排空，关闭灰浆泵。再重复上述五个步骤，按设计要求实行“四搅四喷”。
6、清洗：向集料斗中注入适量的清水，灰浆泵打开，等到管部清洗干净以后再对搅拌头的粘附物进行清洗。
7、移位：重复以上步骤，进行下一根桩的施工。
五、施工质量控制
1、施工前现场应予平整，彻底清除地上和地下一切障碍物，回填分层压实；搅拌桩施工严格遵照《某建筑地基处理技术规范》及相关的规范标准进行。
2、试桩及桩位误差：试桩3根；严格控制搅拌桩的垂直度，将偏差控制在1%内，桩位布置的偏差控制在50mm以内，桩径偏差控制在4%以内。
3、做好施工准备工作，按规程要求平整，清理场地，标定深层搅拌机械的灰浆泵输浆量、输浆速度、走浆时间，来浆时间、总的碰浆时间、搅拌提深速度等施工参数，并设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比和施工工艺。
4、通过整袋水泥数量控制水泥用量，保证水泥掺入比。
5、施工使用的固化剂必须通过加固土室内试验检验方能使用。固化剂浆液应严格按预定的配比拌制。将制备好的浆液及时的进行泵送，泵送工作连续进行，严禁使用离析的浆液，安排专人对拌制浆液的外加剂、固化剂和罐数等进行详细的记录。
6、搅拌机喷浆提升的次数和速度应该符合施工工艺的要求。对于部分搅拌下沉困难桩位，采用适量冲水，同时放慢提升速率。
六、结束语
随着我国建筑工程技术的不断提高，各种地基处理技术、方法得到不同程度的应用。实际工程中经常会遇到天然地基无法满足要求而需要人工处理的情况，因而地基问题受到了广大工程技术人员的广泛关注。经深层搅拌桩法（水泥浆搅拌）加固处理的地基，其复合地基承载力特征值、弹性模量均较天然地基有显著提高，场地沉降量减小明显。深层搅拌法对软土地基的处理有着良好的加固效果，以及较好的经济效益，希望为以后进一步的推广及发展提供参考。
参考文献
[1]顾晓，钱鸿，刘敏.《地基与基础》.2005.2
[2]王亮.房屋建筑工程中地基处理施工技术的探讨.2011.5
[3]叶国宏，李超.谈高层建筑软土地基加固处理技术.2004.1
论文作者:辛炳儒
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/9
标签：地基论文; 固化剂论文; 水泥论文; 特征值论文; 搅拌机论文; 水泥浆论文; 浆液论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;