基于水泥土攪拌樁的建筑軟土地基加固技術(shù)探討

摘要：為解決軟土地基在建筑工程中所面臨的穩(wěn)定性和承載力不足問題，本文首先分析了建筑工程軟土地基加固的應(yīng)用原理，在此基礎(chǔ)上，著重探討了基于水泥土攪拌樁的建筑軟土地基加固技術(shù)的具體應(yīng)用，希望能為相關(guān)領(lǐng)域人員提供一定參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；軟土地基；水泥攪拌樁；加固

一、水泥土攪拌樁技術(shù)的基本原理

水泥土攪拌樁技術(shù)的原理基于土壤改良的概念，其核心在于通過物理和化學(xué)作用改善軟土地基的工程性質(zhì)。該技術(shù)通過特制的深層攪拌機(jī)械，將水泥等膠凝材料與軟土在地基深處進(jìn)行強(qiáng)制攪拌混合，形成具有較高強(qiáng)度和良好變形特性的水泥土攪拌樁。這一過程不僅涉及物理上的混合，還包括化學(xué)反應(yīng)，即水泥與軟土中的水分發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化硅酸鈣等膠凝物質(zhì)，這些物質(zhì)在土顆粒間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了土體的凝聚力和內(nèi)摩擦角，從而顯著提高了地基的承載力和抗剪強(qiáng)度^[1-2]。水泥土攪拌樁的施工過程中，攪拌機(jī)械的鉆桿在地基中旋轉(zhuǎn)并向下推進(jìn)，同時向土體中注入水泥漿。水泥漿與土體混合后，水泥顆粒逐漸水化，形成膠結(jié)體，這些膠結(jié)體填充在土顆粒間的孔隙中，減少了孔隙率，增加了土體的密實(shí)度，達(dá)到加固的作用。

二、水泥土攪拌樁的建筑軟基加固的應(yīng)用

（一）水泥漿配制

水泥漿的制備是一個基本步驟，直接影響到粉噴樁的成形和增強(qiáng)效果。配置的參數(shù)比例、流動性、凝結(jié)時間及強(qiáng)度等特征均須滿足特定工程需求及地質(zhì)情況。水泥砂漿的制備涉及到水泥、水、添加劑等原材料的選用以及配比的調(diào)控，從而保證水泥漿在攪拌時，能夠有效使其與地基土完全混勻，從而構(gòu)成一種綜合性能優(yōu)良、耐久穩(wěn)定的支護(hù)樁結(jié)構(gòu)^[3]。為提高其性能，在配制時，通過摻加減水劑、緩凝劑、膨脹劑等，可有效地改善其工作特性，并可使其具有更長的工作壽命，從而增強(qiáng)其均勻度和耐久性。水泥砂漿在生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格掌握配料的稱量精度、拌和均勻性以及混合時間，以防止由于人為原因引起的水泥漿的性質(zhì)變化。由于水泥漿的性能決定著整個工程的整體性能及整體的力學(xué)性能，所以在進(jìn)行工程實(shí)施之前，應(yīng)對其開展嚴(yán)格的測試與參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，以便得到最優(yōu)的配合比，常用的水泥漿配比參數(shù)的范圍如下表所示。

表1水泥土攪拌樁配比參數(shù)主要范圍

（二）攪拌樁鉆孔

在水泥土攪拌樁施工工藝中，灌注樁成孔是一個非常重要的工序，必須根據(jù)設(shè)計(jì)及工程實(shí)際情況，對成孔的埋深、孔徑等進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。為防止因制孔誤差而引起的樁位偏離，既影響攪拌樁受力均勻，又會對整體基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定及承載能力產(chǎn)生不利影響，必須依據(jù)地層的物性及施工規(guī)模，選用合適的鉆機(jī)。在軟弱地層中，鉆機(jī)的穩(wěn)定與鉆進(jìn)壓力的控制顯得尤其重要，因?yàn)檫^度的鉆進(jìn)會引起地層的干擾，從而影響成形，而太小又會造成成孔深度不夠，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求^[4]。為此，在鉆孔之前，必須先在同類地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行施工試驗(yàn)，以便得到最為合適的鉆孔壓力及速度。另外，在鉆孔時要注重對土體進(jìn)行防護(hù)，防止對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。在軟弱地層中，由于施工過程中會導(dǎo)致地層產(chǎn)生水平移動及地表下沉，為此，可采用防護(hù)樁或采用泥漿護(hù)壁等方法來減小對周邊土壤的影響，保障鉆孔質(zhì)量。

（三）預(yù)攪拌漿下沉注漿

這一工序主要作用是通過鉆出的孔洞向軟弱地層中灌注水泥漿液，從而在土體內(nèi)部得到一種既能滿足工程需要的加固強(qiáng)度、又有理想的抗變形性能的混凝土樁。在攪拌機(jī)進(jìn)行鉆探的過程中，用高壓泵送設(shè)備向土壤中均勻地灌注預(yù)先制備好的水泥漿。其中，灌漿壓力的調(diào)控是一個非常重要的問題，高的注漿壓力容易引起地基的損傷，小的又不能確保漿液和地基的充分?jǐn)嚢?。在?shí)際工程中，要結(jié)合工程實(shí)際情況，合理地調(diào)節(jié)灌漿壓力，使其達(dá)到理想的灌漿效果。在進(jìn)行施工時，應(yīng)依據(jù)攪拌設(shè)備的攪拌速率及漿液的流動性，對灌漿速率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控，以保證漿液與地基之間的充分混合，達(dá)到理想的加固效果。

（四）成樁質(zhì)量控制

水泥攪拌樁施工過程中，成樁質(zhì)量的監(jiān)控是施工過程中最關(guān)鍵的一步，其關(guān)鍵是保證每個樁都滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，為整體施工奠定基礎(chǔ)。在成樁過程中，既要考慮其自身的理化特性，又要考慮其整體性、連續(xù)性和完整性。灌注樁的垂直度是施工過程中必須注意的問題，為了保證攪拌樁的準(zhǔn)確位置及豎向鉆進(jìn)，必須使用高精度的定位裝置（如圖1）。其次，施工過程中還要注意攪拌充分，不均勻攪拌會引起局部應(yīng)力集中，進(jìn)而對整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。在施工過程中，必須充分?jǐn)嚢瑁?/span>將水泥漿材料充分結(jié)合在一起，以保證其成為一個完整的網(wǎng)絡(luò)。為此，必須對攪拌設(shè)備的轉(zhuǎn)速及灌漿量進(jìn)行精確的控制，使其與地基進(jìn)行完全的混合，并使其成為一種均勻、連續(xù)的加固體。在施工完成后，可通過超聲測試裝置或鉆井采樣法，對攪拌樁的大小、深度及均勻度進(jìn)行評價。成樁后的質(zhì)量檢測是質(zhì)量控制的收尾階段，這一階段包括對攪拌樁的強(qiáng)度、彈性模量和滲透性等指標(biāo)的測試。這些測試通常采用現(xiàn)場鉆芯取樣和實(shí)驗(yàn)室測試相結(jié)合的方法進(jìn)行，以評估攪拌樁的實(shí)際性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。此外，還可以采用非破壞性測試技術(shù)，如電阻率測量或地震波速度測試，來評估攪拌樁的整體質(zhì)量。

圖1 水泥土攪拌樁的定位垂直鉆孔

三、結(jié)語

綜上，在建筑工程領(lǐng)域，軟土地基因其特殊的地質(zhì)性質(zhì)而成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中的一大挑戰(zhàn)，其低強(qiáng)度和高壓縮性往往導(dǎo)致建筑物沉降不均、承載力不足，甚至引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞，因此對軟土地基進(jìn)行有效加固顯得尤為重要。水泥土攪拌樁技術(shù)作為一種新興的地基加固方法，因其施工簡便、成本相對較低、環(huán)境影響小等優(yōu)勢，近年來在工程實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)通過在軟土地基中攪拌注入水泥漿，形成具有較高強(qiáng)度和良好變形特性的水泥土攪拌樁，從而顯著提升地基的承載能力和穩(wěn)定性。

文章來源：《產(chǎn)品可靠性報(bào)告》 http://12-baidu.cn/w/kj/32519.html