摘要：在地基的加固處理工作中深層攪拌法被廣泛的應用，但是關于深層攪拌水泥土攪拌樁的研究甚少。故面對這個現(xiàn)狀，本文對地基加固深層攪拌水泥土攪拌樁強度進行了一系列的變化規(guī)律研究實驗。研究數(shù)據(jù)顯示，在地基有機質含量不高的中性土質中，水泥土的強度固化影響很??；在室內實驗室中的實驗數(shù)據(jù)表明在百分之十二的水泥摻量下，可以達到在28 d無側限下抗壓強度不低于2 MPa；在施工現(xiàn)場用于實驗的取芯結果顯示，整個試樁樣芯呈現(xiàn)自上到下的強度逐級減弱的形式。

關鍵詞：地基加固；深層攪拌；水泥土攪拌樁；試樁試驗

中圖分類號：TU473.1+4；TQ177.6Q170文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2024）10-0110-03

Study on the variation law of cement-soil mixing pilereinforced with deep construction parameters

GUO Zhen1，HUANG Yiming2，ZHANG Bing2，CHEN Yuyuan2，LIU Jianning2

（1. Fujian Reconnaissance Base Engineering Company Co.，Ltd.，F(xiàn)uzhou 350000，China；2. Fujian Geo-Technical Engineering Reconnaissance Research Institute Co.，Ltd.，F(xiàn)uzhou 350000，China）

Abstract：The deep mixing method is widely used in the reinforcement and treatment of foundations，but there is lit?tle research on deep mixing cement-soil mixing piles. Therefore，in the face of this current situation，this article car?ried out a series of experimental studies on the strength changes of deep mixing cement-soil mixing piles for founda?tion reinforcement. Research data showed that in neutral soil with low organic matter content in the foundation，thestrength solidification effect of cementitious soil was very small. The experimental data in the indoor laboratoryshowed that at a cement content of 12%，the compressive strength could be achieved to be no less than 2 Mpa at 28days without lateral confinement. The core sampling results used for experiments at the construction site showedthat the entire test pile core showed a gradually decreasing strength from strength to strength.

Keywords：foundation reinforcement；deep stirring；cement soil mixing pile；pile testing

目前的研究報道絕大部份是針對軟粘土地基的水泥土攪拌樁強度，而關于深層次土地基的水泥土攪拌樁強度的相關研究較少，目前的研究對高含鹽量、高有機質含量、高含水量、大孔隙比、沉降時間較短等特點的施工體系工藝還未形成，諸類問題只能通過施工部門增加攪噴的次數(shù)以及提高水泥的含量等方法來達到提升成樁的效果，在地基水泥攪拌樁加固的施工過程中合理的控制，不但能夠使水泥土攪拌樁的質量得到最大層次的提高，還能夠使工后沉降數(shù)值降低[1]。本文在室內利用原狀土進行了測試水泥土強度的實驗，對試驗結果進行了討論分析。

1地基加固深層攪拌水泥土攪拌樁研究現(xiàn)狀

1. 1室外軟土地基研究

采用數(shù)據(jù)模型來研究穩(wěn)固結構的普通軟土地基上深層攪拌樁的加固強度效果，參照了實驗中的有效應力增量、沉降量等條件對數(shù)值預測結果參數(shù)進行分析[2]。結果顯示使用深層攪拌樁加固地基能夠達到降低不均勻沉降的產生以及控制沉降的效果，在拱形效應下，深層攪拌樁上聚集了通過路堤產生的荷載，對土地產生的有效應力增量基本可以忽略不計。利用三維有限元的方法發(fā)現(xiàn)軟土地基的穩(wěn)定性和承載能力可以通過深層攪拌樁得到提高，并且地基的差異沉降和總沉降都減少了[3]。研究發(fā)現(xiàn)，有一種新型的水泥土攪拌樁呈T型，大量的水泥漿在新型攪拌樁的橫截面隨著攪拌深度的變化而被注入，為了和地基土壤充分混合還設計了專門的攪拌刀片，不但能夠減少施工的成本還能夠充分的保證水泥土攪拌樁的強度[4]。在上海軟土地層中的多個深大基坑項目工程的實踐中，系統(tǒng)研究了不同厚度不同深度和應用水泥土攪拌墻體樣芯的強度測試結果，在28 d沒有側限的墻體樣芯抗壓強度值一般都大于1 MPa[5]，水泥土強度在深層砂土和淺層軟粘土里的區(qū)別不大。

1. 2室內實驗研究

室內無側限抗壓強度測試是在控制變量為綜合含水率、水泥摻量和水泥齡期時對水泥土進行的，數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，水泥齡期和水泥摻量提高會增加水泥土無側限抗壓的強度，而綜合含水率的提升反而會降低水泥土無側限抗壓強度[6]。相關研究員又通過實驗發(fā)現(xiàn)除了齡期能夠影響水泥土強度，土層性質也能夠影響水泥土強度，但是在定量為同一標高的截面中非套打地區(qū)和套打地區(qū)的強度差別甚小[7]。取芯強度試驗結果比較于取漿強度試驗結果里的均勻性更差、離散性更大，攪拌樁的實際強度也較之更遠，實驗強度中的數(shù)值偏低的情況是由于在取芯途中樣芯被損傷的緣故，最終取漿強度值與取芯強度值的比例在1.3到1.6的數(shù)值范圍內[8]。在面對解決當前中國水泥土攪拌樁正在運行的施工工藝問題時，相關人員研發(fā)了五軸水泥土攪拌樁。五軸水泥土攪拌樁的實驗數(shù)據(jù)中離散性較小的同時強度值也最好，故其推廣和應用前景局勢大好。結合某地區(qū)水泥土攪拌樁的現(xiàn)場檢測結果，一種扇形噴漿設計于翻土葉片的后中間位置的水泥攪拌樁鉆頭被研發(fā)出現(xiàn)[9]，不但減少地面返漿量而且使樁身的均勻攪拌性被提高，從而使水泥土攪拌樁的強度增強合并施工質量得到提升。

2施工地概況

2. 1現(xiàn)場施工工藝

放置好攪拌樁機的樁位后，緩慢移動至指定地點進行樁機定位。調試導向架的垂直角度，利用測量儀器控制垂直度要小于百分之一的攪拌樁的樁長。攪拌下沉時要先啟動攪拌機的轉盤，在攪拌機保持正常的轉速之后，操作鉆桿順著導向架下沉的同時進行攪拌，適當調整下沉速度，保持儀器正常運行。在攪拌樁機進行下沉的同時，進行水泥漿液的準備工作，并且在壓漿前放置在集料斗中，選取固化劑或者水泥進行拌制漿料，水和灰的比例為0.6。在攪拌樁機下沉到指定深度以后，打開灰漿泵，通過管道將漿液輸送至出漿口處，待出漿完成后啟動攪拌樁機并同時拉緊鏈條裝置。在噴漿攪拌的同時緩慢提升攪拌樁機的鉆桿，將土體和漿液進行充分的攪拌混合。攪拌樁機的鉆頭升高到樁頂處約50 cm后，便可以關閉灰漿泵，重復攪拌下沉操作、噴漿及提升等步驟，直至升至地面，完成一根樁的施工。最后進行樁機移位，進行下一根樁的施工。

2. 2土質分析

通過對施工現(xiàn)場進行鉆孔抽樣，得到原狀土，在實驗室對成分進行檢驗，檢測結果表明原狀土中含有有機質，同時對原狀土顆粒粒徑分析。發(fā)現(xiàn)土地基中的有機物的質量百分含量小于5%時，有機質對水泥土的強度等影響較小。反之，當有機質的含量大于5%時，水泥土的強度受影響較大[11-12]。上述結論表明，某地區(qū)吹填土地中有機質的含量在1.5%～2%，含量相對較低，對施工過程中水泥土的強度和固化等影響相對較小。經過對原狀土的顆粒分析發(fā)現(xiàn)，粒徑小于0.002 mm的顆粒在20%以上，并且根據(jù)實驗測試結果來看，土體的塑形參數(shù)為11～18[13]。

3實驗結果與分析

通過不同的地基土以及不同摻量的水泥進行試驗配置，分次進行室內強度試驗后記錄其數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗記錄的數(shù)據(jù)結果，確定出最符合試驗目的強度的最適宜水泥摻加比，再分別進行7 d和28 d的配合比無側限抗壓的強度測驗。選擇12%和24%的摻量水泥，水泥為普通的硅酸鹽水泥，質量比為6?10。具體的實驗操作過程如下：

（1）先把土材料運用濕土法進行配置，用5 mm的篩過一遍。

（2）把樣品調和，按照實驗比例稱出一定量的水、土和水泥，將水泥和土樣本一同放入試驗攪拌器中攪拌均勻，再把被水均勻噴灑的水泥土進行攪拌均勻，整個攪拌時間不低于10 min并且不超過20 min。

（3）在溫度范圍為20～30℃，濕度高于50%的實驗室中，設定每組3個長寬高均為70 mm的標準模型的試件；把均勻承載試樣的試模放在振動臺上，保持振動時間大于2 min，整個操作過程完畢后，試樣的高度應高于試?？冢詈笠徊綄⒃嚰谋砻嫣幚砥秸?，并且覆蓋上塑料薄膜防止試件水分揮發(fā)過快影響試驗結果。

（4）養(yǎng)護試件，在試件整體成型后，根據(jù)水泥強度來確定拆模的時間，大體范圍為1～2 d；確定拆模后的試件外觀正常后，將試件放入濕度90%以上，溫度為19～21℃的標準養(yǎng)室中進行養(yǎng)護。試驗的最終結果數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可知，不一樣的地基土以及不一樣的水泥摻量制作出的6種水泥土試樣品都滿足設計的要求，通過實驗中不一樣配比的水泥土數(shù)據(jù)可知，有機質含量不會影響水泥土的強度。不一樣的水泥摻量在充分攪拌的情況下也能夠滿足28 d無側限抗壓強度大于2 kPa，使最終結果的強度質量好。

（5）速度提升到0.6 m/min時，自來水為施工用水，普通硅酸鹽水泥為施工水泥，樁徑長度為0.6 m，水與灰的質量比為0.6，天然的含水率為32%，其他數(shù)據(jù)如表2所示。

在噴攪過程中嚴格遵循4攪2噴的原則，并保證在試驗期間的噴漿流量持續(xù)穩(wěn)定。試驗途中使用的不同膠凝材料和不同摻量的試驗樁，利用表2的試樁施工的具體參數(shù)介紹。通過現(xiàn)場取出的樣芯對不一樣深度分別測試其無側限抗壓強度，根據(jù)試驗結果得出抗壓強度沿樁身的深度的分布效果，通過數(shù)據(jù)顯示，樣樁均具有一個共同特點：樣樁芯承受的抗壓強度都從上往下的逐漸衰弱。

4結語

（1）土地基中有機質的質量分數(shù)為1.5%～2%，相對較低，因此對水泥土的強度和固化等性質的影響不大，但測試結果表明具有較大的粘性，含水量處于較高值，并且其滲透系數(shù)比較低，因此在施工時需要增加攪拌次數(shù)使之能夠形成均勻的水泥土；（2）在進行不同比例的室內水泥的強度試驗的測試中發(fā)現(xiàn)，某地區(qū)的吹填土在不同比例的水泥摻量、充分混合、攪拌均勻的情況下，能夠滿足28 d不小于2 MPa的無側限抗壓強度，有比較好的強度質量，固化劑樁芯樣的強度質量和完整性要優(yōu)于水泥樁芯樣[14-15]；（3）試樁芯樣的強度由上至下呈現(xiàn)逐漸降低的變化。2 m以上的試樁芯樣在水位線以上，其余部分的芯樣在水位線以下，位于水位線以下水泥土的強度呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢。粉質粘土在進行攪拌時，很難形成均一的狀態(tài)，漿液容易返到上層，使得下層的水泥含量降低，影響強度甚至無法形成有效強度[16]。

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