水泥土桩复合地基的处理方法与应用

混凝土 2008-11-21

　　摘要：介绍了水泥土桩复合地基的常见处理方法、应用过程、施工工艺、质量控制要点和质量检验标准。指出这种地基处理方法不仅安全可靠，而且还具有显著的经济和社会效益。

　　关键词：水泥土桩符合地基处理方法
　　
　　近年来随着现代化建设的不断发展，基础建设规模的不断扩大，在工业与民用建筑、市政、交通、水利、电力等工程中经常会遇到软弱土地基，水泥土桩复合地基具有造价低廉、施工简单、质量容易控制等优点，可以广泛应用于软弱土地基。这种地基土承载力较低，含水量较高、压缩性较大、土层性质复杂多变，不能满足工程建设的要求，导致建筑物在建成后很久仍在沉降，有的地方甚至还产生不均匀沉降，以致影响建筑物的正常使用。
　　
　　一、夯实水泥土桩的研究概述
　　
　　夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定配比，在孔外充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，制成均匀的水泥土桩。夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩，不仅适用于地下水位以上淤泥质土、素填土、粉土、粉质粘土等地基加固，对地下水位以下情况，在进行降水处理后，采取夯实水泥土桩进行地基加固，也是行之有效的一种方法。夯实水泥土桩通过两方面作用使地基强度提高，一是成桩夯实过程中挤密桩间土，使桩周土强度有一定程度提高，二是水泥土本身夯实成桩，且水泥与土混合后可产生离子交换等一系列物理化学反应，使桩体本身有较高强度，具有水硬性。处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高。
　　
　　二、水泥土桩复合地基的常见处理方法
　　
　　随着地基处理技术发展和推广，复合地基技术在土木工程中得到愈来愈多的应用。目前在我国应用的复合地基形式有:碎石桩复合地基，水泥土桩复合地基，低强度桩复合地基，土桩灰土桩复合地基，钢筋土机复合地基，加筋土地基等。
　　
　　1．水泥土搅拌桩复合地基

　　水泥土搅拌法是适用于加固饱和粘性土等地基的方法之一。它是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，使软硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。根据固化剂掺入状态的不同，它可分浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌，后者是用粉体和地基土搅拌。
　　
　　2．旋喷桩复合地基

　　旋喷桩是高压喷射注浆法中的一种，它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后。以高压设备使浆液成为高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒搅拌混合，浆液凝固后在土中形成一个固结体，从而改善土的变形性质，提高地基的抗剪强度。同时也可组成闭合的帷幕，用于截断地下水流和治理流沙。
　　
　　3．粉喷桩复合地基

　　粉喷桩是通过专用机械在地基深部就地将固化剂(水泥、石灰、粉煤灰、高炉矿渣、铝粉、石膏等)与原位土强制拌和，利用水泥和土之间所产生的一系列物理化学变化，将混合土硬结成具有足够强度、变形模量和稳定性的水泥加固土桩体，从而达到加固地基土的目的。
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　　4．夯实水泥土桩复合地基

　　夯实水泥土桩是将水泥和土料在孔外充分拌合，拌合的均匀程度远远高于孔内搅拌的水泥土料。所以，夯实水泥土的现场强度和相同水泥掺量的室内强度在夯实相同的条件下基本相等。由于夯实水泥土桩是将孔外拌合均匀的水泥土混合料回填孔内并强力夯实，桩体强度与天然土体强度相比，有一个很大的增量，这一增量既有水泥的胶结强度，又有水泥土密度增加产生的密实强度。
　　
　　三、水泥土桩复合地基的应用
　　
　　水泥土桩施工质量与水泥用量息息相关。水泥用量的多少直接关系到搅拌桩桩身强度大小和成桩质量的好坏，而水泥用量可由喷浆量和水灰比计算得出。因此如何控制水泥搅拌桩施工质量就变为如何控制搅拌桩施工时的水灰比和喷浆。
　　
　　1．合理控制水灰比

　　在施工过程中，按试桩确定的水灰比加水，加入搅拌桶的水量可通过事先准备好的刻度杆(标明每包水泥的所需用水的刻度)进行量测，然后加入对应的水泥，每根桩所需的浆液分两次搅拌完成，现场设专人记录每根桩的水及水泥用量。现场人员可用泥浆比重计现场测定水泥浆的比重，将测出水泥浆的比重和事先在室内试验室做出的水泥浆比重与水灰比的关系曲线进行对比分析，得出现场水泥浆的水灰比。根据现场水灰比的计算值进行调整，使得现场配制水泥浆的水灰比可达到规定值，满足试验要求。
　　
　　2．精确控制喷浆量

　　水泥土桩的喷浆量采用流量计进行控制，可以严格控制每米土桩的喷浆值，确保单桩喷浆量必须大于设计喷浆盘。施工完成后，对每区水泥土桩的喷浆量进行统计分析。
　　
　　3．进行施工质量的检验

　　首先，在水泥土桩施工成桩后第1-2天内对一定数量的土桩进行轻型动力触探试验，对桩身早期的强度进行对比分析。其次，在龄期28天时，在每一试验区选取1-2根土桩抽芯进行无侧限抗压试验。最后，进行桩体外观检查，在现场挖出一根桩体，检查桩体的质量和外观是否连续整齐。

　　因此，必须对这种地基进行地基加固和改良。地基处理的方法很多，夯实水泥土桩复合地基以其投资经济而又能满足工程需要这一显著特点而成为一种比较理想的软土地基处理方式。但目前对夯实水泥土桩复合地基的沉降变形和承载力的理论研究有待深入，特别是对沉降变形计算方法还没有统一的认识，计算方法还有待于进一步的改进。其理论研究方面的滞后，制约了夯实水泥土桩复合地基在实际工程中的应用和发展。
　　
　　参考文献：

　　[1]徐超，叶观宝，水泥土搅拌桩复合地基的变形特性与承载力[J]，岩土工程学报，2005,(5).
　　[2]林彤，粉喷桩加固软基的试验研究[J]，岩土力学，2000,(2).

　　[3]刘景政、杨素春、钟冬波，地基处理与实例分析[M]，北京，中国建筑工业出版社.1998.

　　[4]阎明礼，地基处理技术[M].北京:中国环境科学出版社，1996. 　原作者：盛广业
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