淺談水泥土攪拌法在軟基處理工程中的應用分析

郝冬冬

摘要：我國長江三角洲地區大范圍存在軟土地質，且土層較厚，不易建造建筑物。軟土中含水量、空隙比大，在受到較大的荷載時，容易出現變形，不均勻的沉降等問題，嚴重影響建筑物的整體質量和安全。必須對軟基進行加固處理，以滿足建筑物對地基的要求。水泥土攪拌法在處理軟基工程中被廣泛應用，技術上也較為成熟，是處理軟基工程的理想方法。

關鍵詞：水泥土攪拌法;軟土地基;處理工程;實際應用

在軟土地基之上進行工程建設，需要對軟土地基的地質特性進行系統詳細的勘察分析，其地質結構很不穩定，對工程質量造成較大影響。本文主要就水泥土攪拌法在軟土地基處理工程的應用進行研究分析。

1水泥土攪拌法的概述

（1）水泥土攪拌的定義。水泥土攪拌法是用于加固軟土地基的一種施工方法，其主要適用于飽和粘性土，采取水泥或水泥系材料為主要的固化劑，利用特制的攪拌設備將軟土和固化劑強制攪拌，在攪拌的過程中軟土和水泥逐漸的凝聚、固化在一起，使得軟土轉化為具有一定水穩性和結構強度的水泥加固土，其地基抗壓強度和變形模量有明顯的提升。根據固化劑的加入狀態，可以將水泥土攪拌法分為漿液攪拌和粉體噴射攪拌兩種類型。

（2）水泥土攪拌法在軟基處理中的主要優勢。很好的利用了施工現場的原有土壤資源，振動、噪音、污染、施工占地小，施工快，成本小，對其他建筑物和地下排水管道的影響小，提高了工程施工的質量和經濟效益;在選擇水泥土攪拌樁的方式時，可以根據上部結構不同需求靈活應對，有柱形、塊狀和格柵等多種方式。

2水泥土的固化機理

水泥土攪拌樁加固原理是水泥與土的物理化學反應過程，與混凝土的硬化機理不同。混凝土的硬化主要是水泥與填充料的水解和水化反應，而水泥土攪拌樁的加固機理是一序列復雜的物理化學反應。水泥土加固機理主要由水泥中的礦物與軟土中水進行水解和水化反應，生成多種新的水化物。這些新生成的水化物一部分繼續與水反應，直至不再有新生物形成，凝結成膠體，這是決定水泥土強度的主要因素;一部分水合物會與其周圍的土顆粒發生反應，經過離子交換和團粒化作用，生成新的凝膠粒子，因其比表面積大，產生的強烈吸附力能使土粒結合成較大的土團粒，從而大大增強水泥土的強度。當水化反應析出的鈣離子超過粒子交換的需求量后，軟土中部分礦物與鈣離子反應生成穩定的結晶化合物，加強了水泥土的強度，這就是水泥土的硬凝反應。還有通過碳酸化作用，也能增強水泥土的強度，但這種反應增強的速度和幅度都較小，一般不考慮，其反應原理就是水化產物中的氫氧化鈣與二氧化碳發生的碳酸化反應。

3水泥土攪拌法的應用范圍

水泥土攪拌法主要應用在淤泥、淤泥質土、砂質土、粉土、泥炭土中。我國在水泥土攪拌法的發展初期，加固深度受攪拌機械性能和施工技術等因數限制，加固深度不夠，遠不能達到工程需求，因此也大大限制了水泥土攪拌法的發展。但現在一些廠家生產的單軸和三軸攪拌機已經接近國際先進水平，在加固深度、機械效率、功率上有明顯提升，加固地基深度達35m，得到了廣泛應用。水泥土攪拌法在形成復合地基、支護結構、防滲帷幕等實際工程中被廣泛應用。復合地基可以很好的提高原地基的承載力和變形模量，從而增加了地基的穩定性，減少了地基的自然沉降量。其主要應用在多層建筑、大型堆場、高速公路和機場跑道的軟基處理。支護結構就是在軟土基坑開挖時，通過水泥土攪拌法形成基坑支護重力式擋墻，其主要用于開挖深度較淺的軟土基坑。防滲帷幕就是通過深層攪拌把原軟土加固成連續壁式結構的水泥土，因加固土的滲透系數減小了很多，所以止水防滲能力較原狀地基有較大的提升。其中，防滲帷幕在配合淤泥質沙質土進行真空預壓處理時，形成的封閉帷幕能大大提高其處理效果和質量。

4工程實例

（1）工程概況。項目建設地點位于江蘇省蘇州市，規劃用地面積約為100畝。場地屬長江三角洲沖、湖積平原，其淤泥質土層厚達15m。因廠房內原始地面承載力較低，不適作為設備基礎持力層。綜合考慮，采用水泥土攪拌樁復合地基。

（2）工程地質條件。場地的土層為新生界第四系地層，屬長江三角洲沖、湖積相平原。擬建場地勘察深度范圍內揭露的土層自上而下分為4個工程地質層。

a.素填土：灰、灰黃色，松散，很濕-飽和，高壓縮性，層厚0.3～1.7m。

b.淤泥質粉質粘土：灰色，流塑，飽和，干強度低，高壓縮性，低韌性，搖振反應無，稍有光澤。層厚14.3～15m，平均含水量48.8%，fak=50kPa。

c.粉質粘土夾粉土：灰、灰黃色，可塑，干強度中等，中壓縮性，中等韌性，搖振反應無，稍有光澤，局部粉性增大，夾薄層粉土。層厚5.6～7.5m，平均含水量33.3%，fak=120kPa。

d.粉土：灰、青灰色，中密，飽和，局部砂性含量大，干強度低，中等壓縮性，低韌性，搖振反應迅速，無光澤。本層未鉆穿，揭露厚度為9.35m，平均含水量30.9%，fak=200kPa。

（3）設計計算。廠房內地面地基處理采用水泥土攪拌樁復合地基，水泥土攪拌樁樁長22m，采用濕法工藝，水泥土攪拌樁的水泥采用32.5普通硅酸鹽水泥，水泥參量不小于加固天然土質的20%。每根水泥土攪拌樁需破樁頭1m，樁頭鋪設0.3m厚的級配碎石作為褥墊層，碎石含量不小于30%。

a.取水泥土攪拌樁樁直徑0.5m，fcu根據現場試驗測定取值2.0MPa，η=0.5，計算單樁極限承載力標準值如下：

Pμ=η·Ap·fcu=196.25KN

b.正方形布樁，β=0.5，樁間距0.8，置換率m=0.3066，γR為分項系數取值為2，淤泥質粉質粘土取fsk=50kPa，計算復合地基承載力如下：

fspk=mPuγRAp+β·（1-m）·fsk=170.635kPa

（4）質量檢測。施工質量控制應貫穿整個過程，并做好施工記錄，以便有據可尋。施工過程中，需要對水泥滲入比、水灰比、送漿壓力、攪拌速度、復攪次數等認真檢查并記錄。施工完成后，需進行成果質量檢測，檢測內容有：單樁靜載荷試驗、單樁復合地基靜載荷試驗、兩樁靜載荷試驗等。

5結語

水泥土攪拌法在軟基處理中起到很好的效果，復合地基承載力也達到要求，其在軟基處理領域中占有一席之地，為軟基處理工程的發展奠定了基礎。

參考文獻：

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