【摘 要】軟土的成因一般認為是由于第四紀后期地表水所形成的沉淀物質(zhì)，多分布在海濱，湖濱，河流沿岸等地勢低洼地帶，地表常年潮濕或積水。當天然地基的強度不足或土的壓縮性較大，不能夠滿足構(gòu)造物對地基的要求時，就需要針對不同的情況進行地基處理。淤泥、粘土等組成的軟土地基，由于其強度低、壓縮性高、透水性和均勻性差，在工程中常需要進行地基加固處理。水泥土攪拌法能夠有效提高軟土的強度，降低壓縮模量，因此在市政道路路基工程中得到廣泛應用。

【關(guān)鍵詞】軟土；地基；技術(shù)

水泥土攪拌樁是由固化劑(水泥)與軟土攪拌形成的固結(jié)體，由于歷史原因和使用習慣，將用水泥漿與軟土攪拌形成的柱狀固結(jié)體稱為深層攪拌樁；將用水泥粉體與軟土攪拌形成的柱狀固結(jié)體稱為粉噴樁；現(xiàn)在將這兩類地基加固方法(拌入泥漿稱為濕法和拌入水泥粉稱為干法)合稱為水泥攪拌法。

1 發(fā)展歷史

水泥土攪拌法最早在美國研制成功，稱為Mixed in PlacePile(MIP法)，我國在改革開放后，才開始理論研究和機械研制工作，并于1980年在軟土地基加固工程中獲得成功。近三十年來，在工業(yè)廠房、民用建筑、市政工程、基坑支護等工程中打設(shè)攪拌樁逾一千萬根，約1億延米，均取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效果，和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土樁基相比，在用鋼量、成本和工期方面有明顯的優(yōu)勢。

2 水泥土攪拌樁的加固原理

水泥土攪拌法是以水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，將固化劑和地基土強制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定的強度的樁體的地基處理方法，適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤質(zhì)粘土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。

水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化學反應過程，它與混凝土硬化機理不同，由于水泥摻量少，水泥水解和水化反應完全是在具有一定活性介質(zhì)——土的圍繞下進行反應，硬化速度較慢，且作用復雜。

普通硅酸鹽水泥的主要礦物質(zhì)有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸三鈣、硫酸鈣等，將水泥拌入軟土后，水泥中的礦物質(zhì)與土中水發(fā)生一系列的物理化學反應，生成氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣及水化鐵酸鈣等化合物，水泥水化物和粘土顆粒發(fā)生離子交換、凝硬和碳酸化反應，使水泥土具有整體性、水穩(wěn)定性和一定的強度，水泥土攪拌得越均勻，水泥土的強度也越高。將固化劑(水泥)與軟土充分攪拌后形成水泥土，其抗壓強度比天然軟土提高數(shù)倍，變形模量也增大數(shù)倍，由水泥土樁和天然土層形成的復合地基，能夠較大提高地基承載力，減小了沉降量。簡單說，水泥土攪拌法就是水泥土攪拌單樁和周圍土體構(gòu)成復合地基，共同承受上部豎向荷載。

3 設(shè)計計算

在地基加固設(shè)計前，應該收集下面的資料

3.1 擬建場地的巖土工程地質(zhì)資料，特別是填土層的厚度、組成情況；軟土的發(fā)布范圍、分層情況及固結(jié)狀態(tài)；地下水位及PH值；土的含水量、塑性指數(shù)和有機質(zhì)含量等。

3.2 上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)工程資料

主要是上部結(jié)構(gòu)對地基承載力和沉降的要求。

按照工程實際情況，可以采用柱狀、壁樁、格柵狀和塊狀等不同的加固形式。在路基工程中常采用柱狀加固(每間隔一定距離布置一根水泥樁)，能夠充分發(fā)揮樁身強度與樁周側(cè)阻力。

設(shè)計過程主要是：

3.2.1 單樁承載力的計算

攪拌單樁一般使土對樁的支撐力與樁身強度所確定的承載力相近，并使后者約大于前者。設(shè)計時，可以直接根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對地基的要求，先選定樁長和樁身強度，然后在依據(jù)室內(nèi)試驗資料，選擇相應要求的樁身強度的水泥滲入比。

單樁豎向承載力Ra可以按照下式計算:

式中fcu ——與攪拌樁樁身水泥土配合比相同的室內(nèi)加固土試塊(邊長為70mm的立方體，或邊長為5Omm的立方體)，在標；隹養(yǎng)護條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值。

——樁身強度著減系數(shù)，干法可以取0.2—0.3，濕法可以取0.25 — 0.33；

Ap— — 樁的截面積(m2)；

Up—— 樁的周長(m )；

qsi— — 樁周第i層土的側(cè)阻力特征值，對淤泥可取4—7kpa：對淤泥質(zhì)土可取6—12kpa，對軟塑狀態(tài)的黏性土可取10 —15kpa：對可塑狀態(tài)的黏性土可取12—18kpa；

li樁長范圍內(nèi)的第i層土的厚度；

qp— — 樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值(kpa)

a— 樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，可以取

0.4—0.6，承載力高時取低值。

3.2.2 復合地基承載力的計算

設(shè)計時在路基范圍內(nèi)布樁，因為水泥土攪拌樁介于剛性樁和柔性樁之間，在垂直荷載作用下有一定的壓縮變形，在樁身壓縮的同時，樁間土分擔一部分的荷載。水泥土攪拌樁復合地基承載力的標準值按照下式估計：

式中fspk—— 復合地基承載力特征值(kpa)

m一面積置換率

Ra— 單樁豎向承載力特征值(Kn)

— 樁間土承載力折減系數(shù)

當樁端未經(jīng)修正的承載力特征值大于樁周土的承載力特征值的平均值時，可以取0.1一0.4，差值大時取低值:

當樁端未經(jīng)修正的承載力特征值小于或等于樁周土的承載力特征值的平均值時，可以取0.5—0.9，差值大時或設(shè)置墊層時取高值:

3.2.3 置換率和樁數(shù)的計算

在路基工程中，采用正方形或等邊三角形布樁，總樁數(shù)按照下式計算．

式中n—— 總樁數(shù)

A—— 加固路基底面積

A—— 加固路基底面積

3.2.4 臥層強度驗算

在路基加固范圍一下存在軟弱下臥層時，按照規(guī)范要求，需進行下臥層強度驗算。計算時，可將被加固的路基范圍視為一個復合土層，其壓縮模量、壓縮系數(shù)渠樁與樁間土的復合指標按照應力擴散法驗算。

3.2.5 沉降計算

當攪拌樁復合路基承受路基傳遞的垂直荷載后，所產(chǎn)生沉降S包括樁土復合層本身的壓縮變形S 和樁土復合層面以下天然地基土的沉降量S2，即S=S1+S2o具體計算公式參考相關(guān)規(guī)范。

4 工程實例

某工程位于廣州增城地區(qū)，道路等級為城市主干道，路面類型為水泥混凝土路面，道路建設(shè)場地位于平原微丘區(qū)，局部為農(nóng)田及池塘。地基承載力要求不小于100Kpa。

地基處理方案為直徑50cm的粉噴樁處理，樁間距為1.1m，按正三角形布置，水泥采用強度等級42.5號普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為50Kg／m，設(shè)計樁長為5米。

施工完成后，對水泥土樁身質(zhì)量、水泥土樁身強度是否滿足設(shè)計要求、復合地基是否滿足設(shè)計要求進行試驗，檢測結(jié)果顯示各樁樁身水泥攪拌均勻性較好 所取各樁樁身水泥土芯樣天然抗壓強度介于1.2— 12.9Mpa， 滿足樁身強度1.0Mpa設(shè)計要求;各樁樁底持力層為亞粘土 各樁抽芯檢測樁長為5.00m，與施工記錄樁長5.00m復核，復合地基承載力特征值為100Kpa。

5 結(jié)語

從工程實例可以知道，經(jīng)過水泥土攪拌法加固后的市政道路軟土路基，地基土強度和變形模量提高，地基穩(wěn)定性增強，復合地基承載力明顯提高，達到了控制沉降、穩(wěn)定路基的目的。說明水泥土攪拌法在市政道路路基加固處理在技術(shù)上是可行的， 由于其施工方便，對周同建筑影響少，因此，以后在市政道路中應該大力推廣。

在實際工程中，應結(jié)合相關(guān)專業(yè)規(guī)范，以及當?shù)氐囊恍┰O(shè)計規(guī)范，比如廣東省地基處理技術(shù)規(guī)范(它不同于建筑地基處理技術(shù)規(guī)范)就是針對珠三角地區(qū)的地基處理規(guī)范，有很強的地區(qū)性。同時水泥土攪拌樁的應該現(xiàn)場試樁，確定其具體的施工參數(shù)。有條件的地區(qū)，采用試驗確定施工后的地基承載力特征值。