1、水泥深层搅拌法复合地基加固技术摘要：水泥深层搅拌法复合地基加固技术施工简便、机械设备简单、速度快、效果好，处理后的复合地基整体强度提高，且沉降稳定，可节约投资，缩短工期，加快施工进度。基于这些特点，水泥深层搅拌法施工推广应用的前景较为广阔。 关键词：水泥深层搅拌；复合地基；加固技术 中图分类号： TU472 文献标识码： A 引言:当前，软弱地基的加固技术在我国发展较快，在市政、水利、房建、公路得到了广泛应用，在高速公路的地基处理中，应用尤其广泛。软弱地基加固技术目前有近 80 种方法，大致可分为五类：置换法、排水固结法、振动法、胶结法和加筋法。本文所阐述的水泥深层搅拌施工方法属于胶结法类，最
2、早由美国在二战后首先采用，经过日本引进和发展，于 1974 年成功研制了水泥搅拌工法，英文名称 CMC，经过后来不断创新、发展，形成 CMD 法和 DJM 法，即浆喷法和粉喷法。 1.加固原理 粉喷法也称粉体喷射搅拌法，是利用压缩空气，把胶结材料通过专用深层搅拌机空心钻杆的喷灰口喷出，喷射于地基深处已被螺旋翼强制切削、搅动的天然地基土上，使固化材料与地基土发生一系列物理、化学反应，并在反应过程中吸水、发热、膨胀，使搅拌均匀的灰土材料硬结，形成具有整体性、水稳性和强度较高的复合型地基。浆喷法是将固化材料浆用灰浆泵输浆管泵送到专用搅拌机两根搅拌轴之间的中心管输出，搅拌头于地基深处就地将灰浆与地基土
3、拌合，经一系列物理化学反应后硬结。 通过搅拌机械将固化材料与地基软土搅拌成桩柱体，具有一定的强度和水稳性。由搅拌桩柱体与四周软土组成复合地基，可提高地基承载力、强度，增大地基变形模量，减少沉降。与其他地基处理方法相比，具有施工作业简便、机械设备简单、速度快、效果好等特点。 2.适用范围 深层搅拌法的固化材料主要是水泥和石灰，由于石灰生产量不多，且装料、运输、计量较为困难，因此目前绝大多数使用水泥作为固化剂。本文主要阐述水泥深层搅拌法。 水泥深层搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无地下水的饱和松散砂土等地基。需要考虑地下水和土质成分，水质对水泥有侵蚀性则
4、不能使用，对含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好，对含有伊利石、氯化物和水铝石英矿物的软土效果较差，有机质含量高、酸碱度较低的软土不适于使用此法。 3.浆喷法和粉喷法比较 试验人员发现，通过对黏土中水泥掺入量 300kg/m3 进行强度试验，结果表明，粉喷法比浆喷法强度高，且强度短时间内提高较快。由于粉喷法不向地基增加水分，因此更适合饱和软土，且粉体从若干小孔雾状喷出，经大直径叶片连续搅拌，灰土配合较均匀，因而加固后的地基初期强度较高，可较快投入使用，缺点是粉尘污染较大，因此在钻杆提至地面 0.5 米时停止喷粉。当地基土的天然含水量小于 30%（黄土含水量小于 25%）
5、、大于 70%或地下水的 PH 值小于 4 时不宜采用。 浆喷法所用水泥浆，水灰比大多为 0.5 左右，而软土本身也具有较高含水量，软土中的水分使水灰比增大，因此浆喷法搅拌桩的强度较粉喷法低。但在施工质量控制上，粉喷法的施工质量不宜控制，尤其是受粉喷桩机的影响，桩基超过 10 米后，由于喷粉压力不足，无法保证桩体掺灰量。而浆喷法是把水泥浆直接注入地基土中充分搅拌均匀，成桩质量较好，可以处理较深的软土，且对环境也无不良影响。 4.施工工艺 4.1 粉喷法施工工艺 4.1.1 对准桩位。移动喷射搅拌机使搅拌轴垂直、钻头对准桩位，同时准备好合格水泥装入粉体发送器灰罐内。 4.1.2 正转下沉：启动搅
6、拌钻机和空压机，钻头正传钻进，入土50cm 后开始保持连续喷射压缩空气，以保证喷灰口不被堵塞，钻杆内不进水，保证下道工序送灰时顺利通畅。钻至设计深度后停钻。 4.1.3 反转喷灰搅拌提升。钻头反向旋转匀速提升，同时启动粉体发送器，按设计配合钻头提升速度，定时定量通过空心钻杆将粉气混合物喷入桩位下被搅动的土体，边转边喷边提，使地基土与粉料充分拌合逐渐提高。 4.1.4 重复搅拌。为保证充分将粉体搅拌均匀，须将搅拌头再次下沉搅拌到原设计深度，再提升搅拌。钻头换向旋转提升至地面，成装完毕。 4.1.5 搅拌机移位。 4.2 浆喷法施工工艺 4.2.1 搅拌机就位。将搅拌机移至桩位，钻头垂直对准桩位，
7、启动电机。 4.2.2 预搅下沉。带搅拌机搅拌头转速正常后，启动电机使搅拌机沿导向架边旋转搅土边下沉至设计深度，此时应控制下沉速度，下沉速度由工作电流大小控制，工作电流大小通过电机的电流检测表读数获取。下沉至设计深度后，开始按设计配合比拌制水泥浆，并将水泥浆存入储料罐。 4.2.3 喷浆搅拌提升。开动灰浆泵将水泥浆通过搅拌钻机泵入被搅拌过的地基土，同时将搅拌机按规定速度匀速提升，边提升、边喷浆、边搅拌，使水泥浆与土体充分拌合，直至设计桩顶标高以上 0.5m。 4.2.4 重复搅拌。为使水泥浆和地基土拌合均匀，需要进行重复搅拌，完成从桩顶到设计深度再到桩顶的搅拌过程。制桩完毕。在重复搅拌的提升过
8、程中可以对桩身需要加强的部位增喷水泥浆。 4.2.5 洗管。向集料斗中注入清水，用灰浆泵送水清洗管路和搅拌头。 4.2.6 搅拌机移位。 5.施工注意事项 5.1 一次成桩，如施工中因故停止喷粉（浆） ，应将钻头下沉至停止喷粉（浆）点以下 0.5m 处重新喷粉（浆）搅拌。 5.2 影响粉喷法质量问题的关键是粉体的计量，是施工中最易偷工减料之处。为保证桩体质量，通常使用气固二相流量仪来测定水泥分喷量，该装置为控制和检验分喷桩质量的关键，应给予足够重视。 5.3 影响浆喷法质量问题的关键是搅拌机的提升速度。它与控制注浆量、搅拌均匀程度以及复合地基的加固效果密不可分，应严格控制。 5.4 为防止施工
9、污染环境，在使用粉喷法施工时，喷粉提升至距地面 0.5m 处应停止喷粉。在通管路时应在孔口设置防灰保护装置。 5.5 因地质条件千变万化，软土基底不可能处在一个平面上，公路软件处理往往面广量大，设计中不可能对每根桩位置的地质情况都一一进行勘察，这就要求施工时对桩长要按两方面进行控制。一是根据施工图所示深度，二是根据钻机在钻进时电流的变化情况判断是否达到持力层。一般情况下，当钻机以档 0.8m/min 速度钻进过程中，钻机电流表电流值达到 75A 以上时即可认为达到了持力层。 5.6 由于搅拌机喷灰嘴在提升过程中的运动轨迹是螺旋线，喷出的水泥粉（浆）不可能与土充分拌合均匀，必须进行复搅。复搅次数
10、的多少，直接关系到桩体强度，同时也影响到施工功效和工程造价，通常采用的是“一次喷浆、二次搅拌”工艺。因此，施工时施工员要现场旁站，以防操作人员偷工省去复搅工序。 5.7 水泥深层搅拌桩属于隐蔽性工程，目前施工机械自动控制设备不完善，容易造成质量不问题，为此，施工中要加强质量控制，做到“两控制，一记录，一检验” 。 5.7.1 加强控制。一是必须加强水泥用量总体控制和分区、分段甚至分桩控制，务必达到设计要求的水泥用量。二是施工时间控制，在开工时先做好工艺试桩试验，一般不得少于 10 根，通过试桩，制订出该工程合理的施工技术参数，如下沉速度、提升速度、喷灰压力、用灰量、耗时耗电量等。依据工艺参数制
11、订施工方案及工艺流程，将能耗与工耗分开承包，以避免偷工减料造成不必要的质量事故。 5.7.2 做好记录。施工中施工人员要认真逐桩填写施工记录，内容应包括桩径、孔深、孔底高程、停灰面高程、掺灰量、剩余灰量、实用灰量、每延米含灰量。 5.7.3 加强施工检验。主要是用用 N10 轻型动力触探 24 小时内抽查，此外，复合地基和单桩静载试验和取芯检验也必不可少。 6.结语 高速公路桥头软基通常会由于桥头与路基产生的差异沉降量而引起桥头跳车，是高速公路软基处理中一大难题。作者参建的河南省安阳至南乐高速公路 11 标段采用了水泥深层搅拌法复合地基加固技术，在 4 座桥头和 1 座涵洞施工了 9065 根单桩累计长度 74652 延米水泥搅拌桩，至今通车运营已满 5 年，桥头无明显跳车颠簸感，水泥深层搅拌法复合地基处理取得了不错的效果。 参考文献： 1龚晓楠地基处理手册（第三版）北京：中国建筑工业出版社2008 2刘玉卓公路工程软基处理北京：人民交通出版社2004 3贺建清、万文地基处理北京：机械工业出版社2008
