深层搅拌桩在工业厂房设计中的应用

管大军

摘要：在工业厂房的建设中，由于特定的工艺流程通常会产生大面积的地面荷载，水泥土搅拌桩在大面积荷载地基处理中有自身的优势，有很强的工程可靠性，并有自身的经济优势。本文将简要介绍深层搅拌桩在工业厂房设计中的应用。

关键词：地基处理；水泥搅拌桩；地面堆载

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）03-0194-01

0引言

在我国的的软土地区，目前在工业与民用建筑中应用的比较多的地基处理方式主要有钻孔灌注桩，预应力混凝土管桩和水泥土深层搅拌桩等。其中深层搅拌法因其可最大限度地利用原土，施工无振动、无噪音、污染小，而在地基处理中被广泛应用。

1搅拌桩的原理与工艺

水泥搅拌桩在我国已使用近20年，广泛用于地基处理和基坑支护。它是利用水泥作为固化剂，通过特制搅拌机械，在设计范围内将土体与水泥粉体强制搅拌，通过水泥与土体间所产生的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，与原位软弱土组成复合地基，改善天然土层的物理、化学性质；从而提高地基强度和增大变形模量。

深层搅拌法是相对于浅层搅拌法而言。根据施工方法的不同，深层水泥搅拌法可分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。

（1）水泥浆深层搅拌法（湿喷）。将水泥作为固化剂制成浆状液，通过深层搅拌机与土体均勾拌合成桩，根据经验和土体性质，一般水泥渗入比α0为10%~20%，水灰比为0.4~0.5。（2）粉体喷射搅拌法（干喷）。通过粉体发送器将干水泥粉喷入被搅拌的软土中，与土体充分拌合，形成水泥土桩。一般水泥掺入比α0为10%~20%。干喷法与湿喷法相比，由于它采用粉体作为固化剂，不再向地基中注入附加水分，反而能充分吸收周围软土中的水分，因此，加固后初期强度高，对周围土质改善更有利，对于含水量高的软土地基处理效果尤为显著。特别是在与后续上部施工间隔短的情况下更显示了其初凝快的优点。

施工工艺一般为双搅双喷工艺，即定位→下沉（喷浆）搅拌→（喷浆）搅拌提升→重复下沉搅拌→重复（喷浆）搅拌提升→移位。

要提高搅拌水泥土的均匀性，须因地制宜，采取适当的工艺。如理论上讲，第一次下沉不宜喷浆，这样土先经搅拌变细更易与水泥伴和，但对于软粘土层较厚且粘性大的地区，在第一次下沉搅拌时就要喷浆，以防止喷浆管被堵死。

2水泥搅拌桩的加固土力学性质

对于用水泥搅拌桩处理的地基而言，水泥加固土的强度是至关重要的。用水泥搅拌桩形成复合地基，取决于水泥土的强度。水泥加固土的抗压强度一般为300～4000kPa，比天然软土增大几十至几百倍，影响加固土的抗压强度的因素较多，土体性质、含水量、水泥掺人比、养护龄期以及外掺剂等因素均可影响其强度。

（1）土的种类的影响。表中列出某软土地区常见的几种典型软土的水泥加固试验结果。（2）水泥掺入比的影响。不同成因的不同类别地基土的水泥加固土无侧限抗压强度随水泥掺入比的增大而增大，当掺入比小于5％时，水泥水化反应很弱，水泥土的强度比原状土增长较小，水泥掺入比宜大于10％。不同地基土的水泥土的强度随水泥掺入比的增加速率也不同，粉土的增长速度最大。（3）水泥标号对水泥土的抗压强度的影响。试验表明，水泥标号越高，水泥的早期强度增长速率越快，当水泥掺入比相同时，水泥标号每提高100号，水泥土的无侧限抗压强度提高15％～30％。具体应用何种标号的水泥可根据现场试验进行选择，当复合地基承载力标准值在150kPa以内时，一般应用325水泥。（4）土中含水量的影响。在固化剂种类和掺入量相同的情况下，浆液喷搅时，土的天然含水量越低，加固土的强度就越高。

3工程实例

某软土地区工业厂房建设项目，应符合相关的物理力学指标。

通过对稳定水位进行测量，发现该地区稳定水位为地面以下1.9m；通过对现场所取水样进行水质分析，依据《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》所得结论为地下水对混凝土结构具有硫酸盐、镁盐、总矿化度中等腐蚀。复合地基的设计承载力要求达到40kPa。根据场地工程地质条件，本工程采用了水泥土搅拌桩复合地基加固处理方案。桩径500mm，桩长11m，桩端置于③粉土层中，桩间距为1000mm。

③1层即淤泥质粘土层为水泥土强度的关键。通过对该土层进行取样试验，并从施工经验和经济效益考虑，设计时最终采用325硅酸盐水泥，15％的掺入比。施工完成28d以后，对复合地基进行静载试验，其承载力标准值能达到130kPa以上。

根据结果，水泥土搅拌桩的复合地基完全达到设计要求。目前该车间已正常运行一年，堆载区的地面未出现裂缝，最大沉降量符合设计和规范要求，该方案是科学合理的。

4结束语

（1）影响水泥土室内强度的因素很多，通过室内试验，在进行软土地基处理时可以根据不同的情况而选用不同的加固方案。（2）采用水泥加固地基，对水泥的需求量大；可以用粉煤灰代替部分水泥，这样不仅可以消耗工业废料，还可以降低成本；同时对提高水泥土的强度也起到一定的作用。（3）在用水泥加固地基时，可适当加入合适的外掺剂（如：石膏、三乙醇胺、木质素磺酸钙等），来提高水泥土的强度。

参考文献：

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