廖亮

（吉安市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站,江西 吉安 343000）

1 概述

新舊建筑物沉降計算一般建筑物在施工期間完成的沉降量，對于沙土，可認(rèn)為其最終沉降已基本完成；對于低壓縮粘性土，可認(rèn)為已完成最終沉降的50%～80%；對于中壓縮粘性土，可認(rèn)為已完成20%～50%；對于高壓縮性粘性土，可認(rèn)為已完成5%～20%.因此，能夠依據(jù)周圍建筑物已經(jīng)完成的沉降評估來判斷新建筑和舊建筑相互影響所帶來的額外沉降并產(chǎn)生的某些附加應(yīng)力。對于沉降的程度和頻率的不同，對深層攪拌的應(yīng)用進(jìn)行理性分析說明。

深層攪拌法能夠使軟粘土地址的地基性狀得到加強(qiáng)。它對水泥和石灰作為主要的加固材料，利用一定的攪拌裝置將人工形成的化合劑與軟土攪拌在一起，利用二者接觸后發(fā)生的各種物理變化和化學(xué)變化讓本身松軟

細(xì)膩的土質(zhì)變成穩(wěn)定性高而強(qiáng)度大的整體，具備很高強(qiáng)度。經(jīng)過此方法處理過的地基在承受力上大大提高，并減小沉降效果，能夠穩(wěn)定邊坡，具有擋水功能。通常在承載力方面能夠提升1倍以上。

深層攪拌和淺層攪拌是兩個相對比的概念，而后者的工作對象是凍土，邊坡和路基。深層攪拌另外還可進(jìn)行分類，有石灰系和水泥系兩種內(nèi)容。

2 水泥加固土的原理

水泥和軟土通過攪拌達(dá)到穩(wěn)固效果的原理是根據(jù)水泥土本身所具有的興致，因此和混凝土固化有不一樣的工作原理。在水泥固土的過程中，因為水泥的摻加量并不大，通常能占到總量的7%-15%，水泥的化學(xué)和分解過程是根據(jù)土等活性介質(zhì)來完成的。因此硬化并不快，并且內(nèi)容復(fù)雜，因此對水泥加固的硬度增長方面也需時間沉淀。

某寫字樓建筑面積近一萬平方米,層數(shù)九層,結(jié)構(gòu)型式為框架結(jié)構(gòu),柱網(wǎng)尺寸為6.3m×7.2m(縱向)、6.3m×3.6m(縱向)、2.4m×7.2m(縱向)、2.4m×3.6m(縱向), 地表土層為1.9m～2.0m厚的人工填土,以下為第四紀(jì)沉積層,地層從上到下分別為：第①層粉土，濕至很濕，疏松到稍密，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=115KPa，壓縮模量平均值Es=11（MPa）、層厚3.9～4.0m；第②層粘土夾粉土，飽和，軟塑至可塑狀，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=110KPa，壓縮模量平均值Es=7.0(MPa)、層厚2.3～3.7m；第③層粉土，很濕，中密，承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk=120（MPa），壓縮模量平均值Es=15.42(MPa),層厚1.0～1.3m；第④層粘土飽和，可塑至硬塑狀，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=120KPa，壓縮模量平均值Es=6.5(MP a)，層厚3.5～3.8m；第5層粘土，飽和，硬塑狀，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=140KPa，平均壓縮模量Es=7.5(MPa),本層揭示最大厚度4.2m。場地地下水屬孔隙潛水類型，地下隱定水位14.5m,但由于粘性土的隔水作用。上部土體已達(dá)飽和狀態(tài)。經(jīng)檢測，地下水無侵蝕性。

2.1 水泥的水解和水化作用

硅酸鹽水泥的主要成分是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫組成，而這些氧化物又分別組成了不同的水泥礦物；硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣等。用水泥加固軟土?xí)r，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣、含水硫酸鈣、含水鋁酸鈣和含水鐵酸鈣等化合物。其中，硅酸三鈣在水泥中含量最高（50%左右），是決定強(qiáng)度的主要因素；硅酸二鈣含量較高（25%），主要產(chǎn)生后期強(qiáng)度；鋁酸三鈣占水泥重量10%，水化速度快，能促進(jìn)早凝；鐵鋁酸四鈣占水泥重量10%，能提高早期強(qiáng)度；硫酸鈣占水泥重量3%，能和鋁酸三鈣一起與水發(fā)生反應(yīng)，生成一種水泥樣菌，對高含水量的軟土強(qiáng)度增加有特殊意義。

2.2 粘土顆粒與水泥水物的作用

2.2.1 離子交換和團(tuán)化作用。由于離子的轉(zhuǎn)換，顆粒不大的土容易連接變成更大的土團(tuán)，再進(jìn)行結(jié)合就會變成水泥土團(tuán)。另外團(tuán)和團(tuán)之間的縫隙變小，變成完整的個體，因此水泥土的穩(wěn)定性大大加強(qiáng)。

2.2.2 凝硬反應(yīng)。水泥進(jìn)一步深化水化，漸漸成為難以分解的結(jié)晶物。這種化合物接觸到空氣和水后會更加穩(wěn)定，因此強(qiáng)度是不斷增加的。再者起結(jié)構(gòu)較為嚴(yán)謹(jǐn)充分，水分會被隔離在外界，進(jìn)而不會因為濕度變化造成結(jié)構(gòu)損傷。

2.3 碳酸化作用

氫氧化鈣在水泥中，如果接觸到了CO2化合生成不與水反應(yīng)的碳酸鈣，這個過程水泥的硬度增加，不過過程較慢，漸變過程并不明顯。

3 工程實例

3.1 工程概況

3.2 加固方案的比較

3.2.1 灌注樁。因場地土呈軟塑至流塑狀態(tài)，成孔很困難，需要有較高施工技術(shù)水平來保證施工質(zhì)量，且造價高、工期長。

3.2.2 碎石樁。工期短，施工簡單，造價低；因受場地條件的限制而不能采用。

3.2.3 預(yù)制樁。能較好地滿足所需要的承載力，但工期長，施工噪音大影響周圍居民的正常生活；其造價經(jīng)測算約54萬元。

3.2.4 深層攪拌樁。施工速度快，工期短，施工方便，能較好地保證施工質(zhì)量，造價約23萬元，僅是預(yù)制樁的42.6%。

經(jīng)方案比較，決定選用深層攪拌樁處理地基。地基處理后的承載力標(biāo)準(zhǔn)值F=250KP。

3.2 深層攪拌樁的施工

3.2.1 室內(nèi)試驗

深層攪拌法是利用水泥和土結(jié)合后可達(dá)到更穩(wěn)定的狀態(tài)作為前提，但是從現(xiàn)在來講起技術(shù)和計算準(zhǔn)確度等都不夠完善。所以，加強(qiáng)試驗，總結(jié)經(jīng)驗是必要的。試驗的流程為：為了保證試驗的效果，把現(xiàn)場采掘的天然土樣品在加厚的塑料袋中保存，要保證天然的水分狀態(tài)，根據(jù)工作的需要設(shè)置試驗順序，確定配方，將水泥、土和額外添加劑進(jìn)行測量之后置于同一個容器中進(jìn)行攪拌，震動，形成完整的整體。加蓋塑料布保證穩(wěn)定狀態(tài)并養(yǎng)護(hù)。這一試驗在室內(nèi)進(jìn)行，可以獲得下列論果：水泥土的總重量和原來的土比較只有2.7%的提高，所以，這個過程不會對地面造成負(fù)擔(dān)過重的重力影響。而水泥土的強(qiáng)度也超過設(shè)計值的2.0MP,達(dá)到21.2MP,可以作為利用對象。

3.2.2 施工要求

目前檢驗深層攪拌效果的方法比較復(fù)雜低效。所以，對施工單位來講，操作時萬不可存在僥幸心理，要根據(jù)技術(shù)規(guī)范來完成工作并有下列幾種硬性規(guī)定必須遵守：第一，樁體需要保證充足而均勻的噴灰效果，要觀察電子稱的數(shù)值變化，保證噴灰量達(dá)到要求，否則要二次工作或進(jìn)行補(bǔ)救。

樁體的送灰過程要求均勻和持續(xù)不能出現(xiàn)停頓；第二，因為和基礎(chǔ)相連接的地方攪拌樁上層要承受較強(qiáng)壓力，所以，在1.5m的范圍中進(jìn)行復(fù)噴復(fù)攪。因為設(shè)計必須要在樁端的承受范圍之內(nèi)，所以，樁端質(zhì)量首先要谷關(guān)，另外，除了復(fù)噴復(fù)攪工作之外，鉆頭到達(dá)底部時要停留1至2分鐘。這樣葉片對水泥的攪拌就更加充分，并漸漸提高0.5m到1m左右。

結(jié)語

寫字樓運用深層攪拌法穩(wěn)定地基，進(jìn)行一年多的應(yīng)用之后。發(fā)生5.9cm的沉降。符合沉降標(biāo)準(zhǔn)?？梢哉f，深層攪拌法對于水分較大的軟土層來說是很合理的加固方法，并且這種方法工藝簡單，經(jīng)濟(jì)節(jié)約，是可優(yōu)先參考的方法。

[1]陸培毅,土力學(xué).北京：中國建材出版社2000.

[2]H.F.文特科恩，方曉陽.基礎(chǔ)工程手冊,北京：中國建材出版社 1983