摘要 深層攪拌水泥土樁是應(yīng)用較廣泛的一種地基處理工藝，由于深層攪拌法已較早地編入《建筑地基出來(lái)技術(shù)規(guī)范》JGJ79－91，加之深層攪拌水泥土樁在我國(guó)已有多年應(yīng)用歷史，無(wú)論從作用機(jī)理還是設(shè)計(jì)理論、施工方法和檢測(cè)方法均進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，但是應(yīng)用中大多考慮了該工藝的優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、施工工藝、設(shè)計(jì)方法等方面所存在的問(wèn)題，則缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，從而導(dǎo)致不合理至盲目應(yīng)用的事例時(shí)有發(fā)生，有的造成了嚴(yán)重的質(zhì)量事故。本文就作者對(duì)深層攪拌水泥土樁的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)規(guī)范中深層攪拌水泥土樁的設(shè)計(jì)中存在的若干問(wèn)題進(jìn)行了思考，進(jìn)而提出幾點(diǎn)改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞 深層攪拌 水泥土樁 規(guī)范 設(shè)計(jì)

概述

深層攪拌水泥土樁在我國(guó)應(yīng)用已有20年的歷史，先如今此項(xiàng)工藝的應(yīng)用領(lǐng)域已有了很大的擴(kuò)展，在路、鐵路、機(jī)場(chǎng)的軟弱地基加固，深基坑工程中的支擋防滲工程已有大量應(yīng)用。

水泥土樁是介于剛性樁與柔性樁間具有一定壓縮性的半剛性樁，樁身強(qiáng)度越高，其特性越接近剛性樁；反之則接近柔性樁。樁越長(zhǎng)，則對(duì)樁身強(qiáng)度要求越高。但過(guò)高的樁身強(qiáng)度對(duì)復(fù)合地基承載力的提高及樁間土承載力的發(fā)揮是不利的。為了充分發(fā)揮樁間土的承載力和復(fù)合地基的潛力，應(yīng)使土對(duì)樁的支承力與樁身強(qiáng)度所確定的單樁承載力接近。通常使后者略大于前者較為安全和經(jīng)濟(jì)。

深層攪拌法是指利用深層攪拌設(shè)備，在地基中就地將軟粘土(含水量超過(guò)液限、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度低于0.005兆帕)和固化劑(多數(shù)用水泥漿)強(qiáng)制拌和，使軟粘土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和足夠強(qiáng)度的地基土。所謂“深層”攪拌法是相對(duì)于“淺層”攪拌法而言的。20世紀(jì)20年代，美國(guó)及西歐國(guó)家在軟土地區(qū)修筑公路和堤壩時(shí)，經(jīng)常采用一種“水泥土(或石灰土)”來(lái)作為路基或堤基。這種水泥土(或石灰土)是按地基加固需要的范圍，從地表挖取0.6～1.em厚的軟土，在附近用機(jī)械或人工拌入水泥或石灰，然后填回原處壓實(shí)，此即軟土的淺層攪拌加固法。深層攪拌法施工時(shí)，除深層攪拌機(jī)外，尚需起吊設(shè)備、固化劑制備泵送系統(tǒng)(灰漿攪拌機(jī)、灰漿泵、冷卻水泵、管道等)、控制操縱臺(tái)等設(shè)備。

1 深層攪拌樁設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

1.1復(fù)合地基承載力取值問(wèn)題

設(shè)計(jì)人員盲目將軟土地區(qū)深層攪拌水泥土樁復(fù)合地基承載力取值大于200kpa，這是不妥當(dāng)?shù)?。由于水泥土樁的變形模量一般為其無(wú)測(cè)限抗壓強(qiáng)度的120M50倍，高達(dá)100MPa以上，其應(yīng)用的環(huán)境又為軟土，因此樁土模量比大多超過(guò)50，規(guī)范中規(guī)定按樁基的設(shè)計(jì)原理計(jì)算單樁承載力是合理的。但是，如前所述，由于單樁承載力很小，在軟土中要取得較理想的復(fù)合地基承載力，只得采取增加樁數(shù)，即加大置換率的辦法。

由于φ500mm的深層攪拌樁的單樁承載力多在80～130kN之間，很少超過(guò)150kN，若取R=-140kN，樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值f_sk=120kpa，樁間土承載力折減系數(shù)β=0.5，復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值取200kpa，則可由規(guī)范中的復(fù)合地基承載力公式求出面積置換率m=0.214。若采用正方形布置，則樁距小于2倍樁徑，給布樁帶來(lái)困難。

1.2群樁效應(yīng)問(wèn)題

由于單樁承載力較小，為得到較高的復(fù)合地基承載力，樁中心距常常接近2倍樁徑。多數(shù)情況下深層攪拌樁為摩擦樁或端承摩擦樁，其側(cè)阻力的群樁效應(yīng)問(wèn)不容忽視，實(shí)際上群樁大多是塊體深基礎(chǔ)形態(tài)。

設(shè)計(jì)人員通常認(rèn)為復(fù)合地基不同于樁基礎(chǔ)，多以就往往忽略了對(duì)實(shí)體基礎(chǔ)下的地基土強(qiáng)度驗(yàn)算。另外，工程設(shè)計(jì)人員也極少要求進(jìn)行多樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，絕大多數(shù)的工程往往只進(jìn)行單樁符合地基靜載荷試驗(yàn)，所以設(shè)計(jì)中的失誤常常在事故發(fā)生才表現(xiàn)出來(lái)。

1.3沉降計(jì)算問(wèn)題

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79－91中規(guī)定：“……樁端以下未處理土層的壓縮變形值可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ7－89的有關(guān)規(guī)定確定?！庇捎诮?jīng)攪拌樁加固的復(fù)合地基與樁端以下未經(jīng)處理土層兩者剛度相差很大，不能采用均質(zhì)體應(yīng)力分布來(lái)計(jì)算樁端土的附加應(yīng)力，而應(yīng)該采用深度相當(dāng)于樁端深度的剛性實(shí)體基礎(chǔ)來(lái)按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ7－89規(guī)定計(jì)算樁端以下未經(jīng)處理土層的壓縮變形。否則，將導(dǎo)致低估樁端附加應(yīng)力，當(dāng)樁端土層壓縮性較高時(shí)，計(jì)算得出的樁端以下土層的壓縮變形值將明顯偏小。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員容易疏忽大意，因此而發(fā)生的工程事故較為普遍。

四樁體抗壓強(qiáng)度取值問(wèn)題

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79－91中對(duì)樁體水泥土的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度的取值系采用室內(nèi)試驗(yàn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值乘以0.35—0.50的折減系數(shù)。這個(gè)折減系數(shù)主要反映了室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工程樁之間的差異，而對(duì)安全度的考慮甚少。

2 深層攪拌樁施工中存在的問(wèn)題

我國(guó)的深層攪拌樁施工監(jiān)控系統(tǒng)不完善，鉆頭升降與供料系統(tǒng)非聯(lián)動(dòng)操作，加上堵管等影響，單位樁長(zhǎng)的供灰量不準(zhǔn)確，常常造成沿樁長(zhǎng)方向樁身強(qiáng)度過(guò)大的差異，不少樁身的芯樣不能成型，在收集到的100余根粉噴樁的抽芯檢測(cè)資料中，全樁樁身完整者僅3根，問(wèn)題不容忽視。深層攪拌樁利用原位土拌合，既有優(yōu)點(diǎn)，又存在弊端。由于水泥土的強(qiáng)度與土質(zhì)的關(guān)系非常密切，同樣的摻入比，同樣的工藝在淤泥中和砂類土中的水泥土強(qiáng)度相差1倍以上。當(dāng)樁穿越不同土層時(shí)，很難避免樁體強(qiáng)度的差異，這種差異處理不當(dāng)時(shí)，往往造成不良后果。由于深層攪拌樁施工時(shí)對(duì)樁端土的處理不力，其端阻力僅能取樁端土承載力標(biāo)準(zhǔn)值的1／2左右，當(dāng)樁端存在較好的土層時(shí)，也不能有效地加以利用，致使深層攪拌樁在很多情形下不如其他樁型優(yōu)越。

3 檢測(cè)中存在的問(wèn)題

復(fù)合地基及單樁承載力檢驗(yàn)采用靜載荷試驗(yàn)的方法。由于壓板尺寸的限制及樁身的可壓縮性，其影響深度不大，試驗(yàn)結(jié)果不能完全代表加固深度范圍內(nèi)復(fù)合土層及樁身質(zhì)量的實(shí)際狀況。

結(jié)語(yǔ)

基于以上對(duì)深層攪拌水泥土樁應(yīng)用中存在的問(wèn)題提幾點(diǎn)建議在設(shè)計(jì)方面用于多層建筑地基處理時(shí)，可將樁徑縮小至φ350mm-φ400mm，同時(shí)增加水泥摻量，提高樁身強(qiáng)度。縮小了直徑的樁有利于發(fā)揮測(cè)阻力，可以保持較大樁距，減少群樁效應(yīng)的折減，減少基礎(chǔ)寬度。在基礎(chǔ)與樁頂間設(shè)置100mm～300mm厚的砂石墊層，充分調(diào)動(dòng)樁間土的承載力，同時(shí)避免樁頭破損。在深厚軟土區(qū)、墊層厚度可加大至500mm以上，利用墊層的擴(kuò)散作用，加大軟土的受力面積，從而可將攪拌樁布置在基礎(chǔ)以外。此時(shí)樁距可加大至3d以上，減少群樁效應(yīng)。此種措施在樁端持力層較軟弱時(shí)(即所謂懸浮樁)，可有效地減少沉降。

在施工方面，為了減少地基沉降，可將部分?jǐn)嚢铇都娱L(zhǎng)，最好打至較好的土層。在深層軟土中采用懸浮樁時(shí)，除增加墊層厚度外，宜將部分樁加長(zhǎng)，這些加長(zhǎng)樁的樁距宜大于4.5d。超長(zhǎng)部分的樁測(cè)阻力將減少短樁樁端的附加壓力，減少沉降。樁體強(qiáng)度差異問(wèn)題較難解決，可在不同土質(zhì)中采用不同的水泥摻入比的方法縮小樁體強(qiáng)度差異，如在淤泥中噴攪時(shí)的水泥用量可大于砂類土中的用量，但在實(shí)際施工時(shí)較難準(zhǔn)確控制。攪拌樁樁體強(qiáng)度不高，在荷載作用下樁身壓縮量較大導(dǎo)致樁端阻力不能充分發(fā)揮。因此，在改進(jìn)施工工藝設(shè)備時(shí)，宜同時(shí)提高樁體強(qiáng)度。攪拌樁樁身質(zhì)量及完整性的檢測(cè)，應(yīng)研制檢測(cè)設(shè)備。在目前的水平下，建議以單樁靜載試驗(yàn)為主，可輔以挖開(kāi)及鉆芯檢查，鉆芯結(jié)果只能作為參考，不能作評(píng)定依據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)水泥土強(qiáng)度檢驗(yàn)，最好挖開(kāi)樁頭及樁頭以下一定深度，人工取樣進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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2 閻明禮主編，地基處理技術(shù)，北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1996

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