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(jì)算一般建筑物在施工期間完成的沉降量，對(duì)于沙土，可認(rèn)為其最終沉降已基本完成；對(duì)于低壓縮粘性土，可認(rèn)為已完成最終沉降的50%～80%；對(duì)于中壓縮粘性土，可認(rèn)為已完成20%～50%；對(duì)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(píng)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(duì)于沉降的程度和頻率的不同，對(duì)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(duì)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(gè)相對(duì)比的概念，而后者的工作對(duì)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?yàn)樗嗟膿郊恿坎⒉淮?，通常能占到總量?%-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(duì)水泥加固的硬度增長方面也需時(shí)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(duì)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(huì)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(gè)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(huì)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(huì)被隔離在外界，進(jìn)而不會(huì)因?yàn)闈穸茸兓斐山Y(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(gè)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(shí)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(jià)高、工期長。

3.2.2 碎石樁。工期短，施工簡單，造價(jià)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(jià)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(jià)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(yàn)

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(jì)算準(zhǔn)確度等都不夠完善。所以，加強(qiáng)試驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)是必要的。試驗(yàn)的流程為：為了保證試驗(yàn)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(yàn)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(gè)容器中進(jìn)行攪拌，震動(dòng)，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(yàn)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(gè)過程不會(huì)對(duì)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(jì)值的2.0MP,達(dá)到21.2MP,可以作為利用對(duì)象。

3.2.2 施工要求

目前檢驗(yàn)深層攪拌效果的方法比較復(fù)雜低效。所以，對(duì)施工單位來講，操作時(shí)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?yàn)楹突A(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?yàn)樵O(shè)計(jì)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(shí)要停留1至2分鐘。這樣葉片對(duì)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(yùn)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(duì)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