深層攪拌法在建筑工程中的運用

張成

【摘要】本文結合工程案例，簡要闡述深層攪拌法的原理，試用范圍，施工工序，優缺點。

【關鍵詞】深層攪拌法；原理；適用范圍；施工工序；優缺點

深層攪拌法是利用石灰、水泥等材料作為固化劑，通過特有的深層攪拌機械，在土層內一邊鉆進一邊噴射固化劑，經鉆頭旋轉攪拌，使固化劑與軟土強行攪拌在一起，從而形成抗壓強度較高，整體性較好的復合地基。深層攪拌法常用于水利、市政、工程建筑中，因為其施工相對簡便，工期短，成本相對較低等特點，常在工程建筑中作為基礎加固處理。

1、案例

某小區建筑工程，19#為多層建筑（共6層），框架結構。19#樓與地下室最近距離為3.65m，其中19#基地標高為42.1，地下室基地標高為41.15，基礎埋深為-8.3。考慮到一期預售和現場實際情況，所以19#優先地下室進行動工，并且19#樓回填土較深，待19#結構封頂后進行二期地下室施工。另外考慮到地下室比19#低95cm，擔心在地下室土方開挖中對19#基礎存在擾動，故經多方研究決定采用深層攪拌樁對19#基礎進行加固處理。

2、深層攪拌法原理

深層攪拌法適用于加固飽和粘性土和粉土等地基。利用水泥或石灰等原材料作為固化劑通過特定的攪拌機械，就地將軟土和固化劑進行強行攪拌，使土體結成具有整體性、水穩性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度和增大變形模量。

本工程采用水泥與軟土進行強行攪拌。

3、物理特點

一般來說，水泥土的無側限抗壓強度在0.3～3.0MPa之間，比天然軟土強度提高數十倍到數百倍，在砂層可高達5.0MPa以上的，它受很多因素影響。

3.1土質。初始性質較好的土，加固后強度增量較大，初始性質較差的土，加固后強度增量較小。水泥土的強度與土的含砂量有關，當含砂量為40%～60%時，加固土強度達最大值。在加固軟粘土時，若在固化劑中摻加適量的細砂，既可提高加固土的強度，又可節約水泥用量。由于本工程中回填土較厚，故在機械攪拌過程中，在水泥中加入適量的細砂形成水泥砂漿液，從而提高攪拌樁的自身強度。

3.2齡期。水泥土的抗壓強度隨其加固齡期而增長。我國《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）規定，取90d齡期試塊的無側限抗壓強度為加固土強度標準值。一般情況下，7d、28d、90d的水泥土強度之間有如下近似關系：qu（28d）≈1.49qu（7d）；qu（90d）≈1.97qu（7d）；qu（90d）≈1.32qu（28d）。

3.3水泥摻入比。水泥摻入比通常指水泥摻入重量與被加固土天然濕容重的比（%）。

在實際應用中，當水泥摻入比小于7%時，加固效果往往不能滿足工程要求，而當摻入比大于15%時，加固費用偏高。因此，我國《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）規定水泥的摻入比以7%-10%為宜。對含水率大于100%的土及孔隙率較大的雜填土，常采用較高的水泥摻入比。

4、適用范圍

深層攪拌法適用于加固淤泥質土，含水量較大，回填土較厚且地基承載力較小的粉質粘土，沙土等軟土地基。主要用于建筑物或構筑物加固軟土地基，增大土體的抗剪強度。另外在攪拌樁中加入型鋼，可以增大圍護結構的剛度，用于深基坑土方開挖。

5、施工工序

5.1準備階段

5.1.1現場整平。由于19#樓與地下室之間存在較深的回填土，土質較軟，為了便于機械施工和移動，所以在機械進場前，現場整平夯實，并在地面鋪設10cm的細石墊層。

5.1.2施工備料。選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，由于該品種水泥相對來說凝結硬化快，抗凍性較好等優點，故在地基加固過程中具有較好的優勢。

5.1.3機械安裝及調試。深層攪拌機組裝，水泥漿液制備系統安裝以及進出口處的連接。在機械組裝完成后進行調試，注意觀察攪拌軸旋轉速度，輸送漿液管及供水管暢通等。

5.1.4施工放線。定位樁位中心點，打木樁做出標記，從零點樁開始，沿施工方向每50米拉線放樣，拉線確定施工方向，并在放樣處依次標定樁位。

5.2施工階段

5.2.1設備安裝到位。為確保機械施工中不過大振動偏位，所以機械應加固牢靠。

5.2.2攪拌樁機定向移動，調平主機，鉆頭對準孔位。

5.2.3啟動深層攪拌機械，進行鉆進作業，鉆進過程中為防止噴射口堵塞，應適當噴漿，同時減小負載扭矩。

5.2.4噴漿攪拌。攪拌機向下鉆進過程中，連續噴入水泥漿液，在到設計樁長位置時，原地攪拌一分鐘，在勻速提升，避免底部攪拌不勻。

5.2.5提升噴漿攪拌，再重復攪拌，待鉆頭提升至樁頂30cm時，停止噴漿。

5.2.6成樁完成，接著進行另一樁體施工。

6、優缺點

6.1優點

6.1.1充分利用原土。因為攪拌機械直接深入土層進行施工，所以避免了常規施工開挖土方，大大的降低了施工成本和安全隱患。

6.1.2攪拌時噪音相對較小，對臨近建筑物或構筑物影響較小。

6.1.3樁體形式靈活多變。可采用柱狀、壁狀、塊狀等形式，根據成本和作用等方面選擇適用的樁體形式。

6.1.4與普通鋼筋混凝土樁相比，既可以節約原材料，也降低了鋼材的使用。

6.1.5相對來講施工簡便，施工速度快，所以最大限度的降低管理成本。

6.1.6利用機械代替人工，提高了效能，降低人工成本。

6.2缺點

6.2.1由于深層攪拌樁是地下隱蔽施工工程，所以在施工中不利于質量控制，很容易存在攪拌不勻導致樁體強度達不到設計要求。

6.2.2不易控制樁位偏差。攪拌成樁過程中，由于機械加固不牢，機械振動使樁體偏位。

6.2.3易造成成本浪費。可能局部土層存在堅硬物質，導致攪拌樁未到設計樁長位置，便停止作業，導致浪費。

6.2.4檢測困難。因為常規情況下取樣輕便觸探檢測，可能存在局部底下環境復雜，比如土層存在滲水，使該處樁體達不到設計強度。

結語：

深層攪拌法不但可以作為基礎加固處理，還具有支護和止水的作用。但由于深層攪拌法的局限性，該種方法相對而言在較深基坑開挖中不被廣泛采用。所以對深層攪拌法的深入研究，對建筑工程、水利及市政工程具有長遠的指導意義。

參考文獻：

[1]《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）.

[2]胡同安，黃新，劉毅.深層攪拌法的工程實踐[J].工業建筑，1994.（09）.

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