1、深層攪拌樁的應用現(xiàn)狀
深層攪拌樁具有施工快、成本低,對周邊環(huán)境及相鄰建筑物影響較少，成樁后具有一定的強度和防滲穩(wěn)定性，被廣泛應用于形成復合地基、支護結構、防滲帷幕等。
深層攪拌樁是利用深層攪拌機,沿深度方向將軟土與固化劑(水泥漿或水泥粉、石灰粉,外加一定量的摻合劑)就地進行強制攪拌,使土體與固化劑發(fā)生物理化學反應,形成具有一定整體性和一定強度的加固體。這種地基處理技術適用于處理包括淤泥、淤泥質土、粉土、砂性土、泥炭土等各種成因的飽和軟粘土, 含水量較高且地基承載力標準值不大于120KPa的粘性土等地基。深層攪拌樁所用固化劑種類較多,有水泥類、石灰類、粉煤灰類、瀝青類、泥漿類、化學材料類等,但最常用的仍然是水泥類,因此具有取材便利、適用土質范圍廣泛、加固后所形成的水泥土強度高、穩(wěn)定性好等特點。
2、加固機理
深層攪拌加固原理是基于水泥加固土的物理化學反應過程。在水泥加固土中，由于水泥的摻量不大，僅占被加固土重的5％～20％，水泥的水解和水化反應完全是在具有一定活性的介質——土的圍繞下進行，硬凝速度緩慢且作用復雜。目前初步認為，水泥加固軟土主要產生下列反應。
?。?）、水泥的水解和水化反應。水泥遇水后，顆粒表面的礦物很快與水發(fā)生水解和水化反應，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣與含水鐵酸鈣等化合物。其中前兩種化合物迅速溶于水中，使水泥顆粒新表面重新暴露出來，再與水作用，這樣周圍水溶液就逐漸達到飽和。當溶液達到飽和后，水分子雖繼續(xù)深入顆粒內部，但新生成物已不能再溶解，只能以細分散狀態(tài)的膠體析出，懸浮于溶液，形成凝膠體。
（2）、離子交換和團?；饔?。土體中含量最多的二氧化硅，遇水后形成硅酸膠體微粒，其表面帶有鈉離子Na＋和鉀離子K＋，它們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中的鈣離子Ca＋＋進行當量離子交換，這種離子交換的結果，使大量的土顆粒形成較大的土團粒。水泥水化后生成的凝膠粒子的比表面積，約是原水泥的比表面積的1000倍，因而產生很大的表面能，具有強烈的吸附活性，能使較大的土團粒進一步結合起來，形成水泥蜂窩結構，并封閉各土團之間的空間，形成堅硬的聯(lián)體。（3）硬凝反應。隨著水泥水化反應的深入，溶液中析出大量的鈣離子Ca＋＋，當鈣離子的數量超過上述離子交換的需要量后，則在堿性的環(huán)境中，使組成土礦物的二氧化硅及三氧化鋁的一部分或大部分與鈣離子進行化學反應，隨著反應的深入，生成不溶于水的穩(wěn)定結晶礦物，這種重新結合的化合物，在水中和空氣中逐漸硬化，增大了土的強度，且由于水分子不易侵入，因而具有足夠的穩(wěn)定性。
3、工程實例和地質條件
西樵海舟水閘位于樵桑聯(lián)圍南海區(qū)西樵鎮(zhèn)西堤8＋065處，主要負責大南片的引排水任務。其主體的地基處理，經方案比選后采用攪拌樁復合地基，設計樁徑Φ500，樁頂平底板底，樁頂高程參照工程量清單表，位于齒墻處的攪拌樁，樁頂相應減低到齒墻底，總工程量約10000m。其中施工要求如下：①基礎底面預留500厚原樣土，攪拌樁施工到地面，開挖基坑時，應將上部質量較差樁段挖去；②采用425＃普通硅酸鹽水泥，每米樁滲入70kg水泥，攪拌漿液水灰比按0.45～0.5控制；③施工時施噴下沉及提升速度少于0.8米/分，每條樁上部0～3米段至少重復攪拌一次。
根據巖石工程勘察報告，本工程地層主要為：①、場地土屬軟弱土類型，建筑場地類別為Ⅱ類；②、場地內第 ?。?）層淤泥質土與粉砂互層，為高壓縮性軟弱土層，為不良堤基土，屬對建筑抗震不利地段；③、場地內的地下水主要賦水層為第四系砂土層，即第（3）～（5）層，含水量較豐富，與河水有一定的水力聯(lián)系；④、當發(fā)生烈度為7度的強烈地震時，第（3）層粉砂層當呈松散狀時可能會發(fā)生液化，其液化等級為輕微；⑤、第（3）層粉砂土易發(fā)生過渡型或管涌的滲透變形；第（4）層中砂土易發(fā)生管涌或過渡型滲透變形，屬不良地址現(xiàn)象，對建筑抗震不利；⑥、地下水主要賦存于第四系砂土層，具有中透水性，與河涌水有一定的水力聯(lián)系，水量較豐富。
4、地質條件對成樁質量的影響
淤泥和淤泥質軟土中常常含有有機質，高有機質土是工程中的棘手問題。有機質的存在會使土體具有較大的水溶性、塑性膨脹性、低滲透性和一定的酸性，且能吸附鈣離子，這些特性的嚴重地阻礙水泥發(fā)生水化反應和加固土強度的增長。且軟土在地層分布形式上經常存在成層不均勻的情況，時常會出現(xiàn)交錯層理和透鏡體，有些不連續(xù)土層甚至直接露出地表，具有大孔隙比、高含水量及高壓縮性、抗剪強度低、固結系數低等特點，易產生蠕動、不均勻沉降及側向滑移等不良工程地質現(xiàn)象。
本工程采用深層攪拌樁復合地基處理技術，樁徑為500mm，樁長約為8.0m，水泥強度為42.5R，用量為70kg/m ,采用四攪雙噴法，采用SP－5I型深層攪拌樁機施工。
因本工程地下水比較豐富，且有一定的水壓力，經現(xiàn)場監(jiān)理單位同意，我施工方在內涌引水渠EF段進行攪拌樁施工時，將攪拌樁機的施工平臺提高1.5m（規(guī)范要求基礎底面以上宜預留500mm厚的土層，攪拌樁施工到地面，開挖基坑時，應將上部質量較差樁段挖去）。待我方完成本段的施工任務進行攪拌樁輕便觸探試驗時（樁身齡期達到天）發(fā)現(xiàn)，本施工段基礎土質為含水率較大的陶瓷黃泥土，建基面以下1.5m沒有攪拌樁成樁，且出現(xiàn)管涌現(xiàn)象。我方隨即向建設單位查閱相關歷史資料，記載該段為樵桑聯(lián)圍險段，以前曾出現(xiàn)缺堤現(xiàn)象，后來回填土后興建房屋。我方分析其原因可能是土的塑性較高，膨脹性增大，滲透性力降低，從而使水泥土強度降至很低水平，導致無法固結，影響水泥水化反應的進行，從而降低加固土的強度。
根據上述情況，我方提出進行基礎處理的設計修改變更，得到設計院的同意，并作出以下修改：（1）該段增加回填中粗砂1m的基礎處理，分層填筑，并振實；（2）該段建筑物外1m范圍設計輕型井點降水10個，減少地下水壓力對基礎施工的影響。我方按照設計變更要求完成該段的基礎處理施工，并邀請設計單位、監(jiān)理單位和業(yè)主對基礎處理施工進行聯(lián)合驗收，作出以下驗收結論：該段已無出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，并且基礎換填砂的密實度滿足設計要求，同意進行下一道工序的施工。
西樵海舟水閘工程現(xiàn)已按設計完成全部施工任務，內涌引水渠EF段出現(xiàn)較少的沉降量，但并沒有出現(xiàn)不均勻沉降，滿足工程使用要求。
5、結論
水泥土攪拌樁施工工期短，無公害（震動、噪聲、排污和擠壓），造價低，適應范圍廣，對防止地基液化有很大作用，加固后附加沉降較少，得到設計人員和業(yè)主的認可，因而其應用越來越廣，但影響攪拌樁施工質量的因素有很多，應用中注意以下問題：
?。?）、對于要進行地基處理的施工段，工程地質勘察院要進行針對性的地質勘測，為減少以后的工程建設投資增加。
?。?）、施工應連續(xù)進行，且注意攪拌均勻，提升和下沉速度不得太快。為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量，第一次提鉆噴漿時應參照儀表上面的電流表讀數判斷是否已進入持力層，樁底必須進入持力層0.5m，然后在樁底部停留30秒，進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30秒。
（3）、盡量采用噴漿法施工工藝，以免因噴粉攪拌不均勻而產生質量事故。水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應小于總量的1/2，嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復攪時可提高一個檔位。每10米樁的正常成樁時間應大概為32.5min，注漿壓力不小于1.5MPa。
?。?）、未固結的填土、粘性土不宜采用攪拌法加固，因該類土會對加固體產生負摩擦力，降低加固體的承載力。
參考文獻：
[1]李芳.影響軟土地基粉噴樁質量的地層與土質因素【J】.公路交通科技，1996，（3）：16－20.
[2]黃新.水泥土加固機理初探【J】.巖土工程學報，1994，（11）.
[3]JGJ94－94 建筑樁基技術規(guī)范
[4]JGJ106－2003 建筑樁基檢測技術規(guī)范
深層攪拌樁具有施工快、成本低,對周邊環(huán)境及相鄰建筑物影響較少，成樁后具有一定的強度和防滲穩(wěn)定性，被廣泛應用于形成復合地基、支護結構、防滲帷幕等。
深層攪拌樁是利用深層攪拌機,沿深度方向將軟土與固化劑(水泥漿或水泥粉、石灰粉,外加一定量的摻合劑)就地進行強制攪拌,使土體與固化劑發(fā)生物理化學反應,形成具有一定整體性和一定強度的加固體。這種地基處理技術適用于處理包括淤泥、淤泥質土、粉土、砂性土、泥炭土等各種成因的飽和軟粘土, 含水量較高且地基承載力標準值不大于120KPa的粘性土等地基。深層攪拌樁所用固化劑種類較多,有水泥類、石灰類、粉煤灰類、瀝青類、泥漿類、化學材料類等,但最常用的仍然是水泥類,因此具有取材便利、適用土質范圍廣泛、加固后所形成的水泥土強度高、穩(wěn)定性好等特點。
2、加固機理
深層攪拌加固原理是基于水泥加固土的物理化學反應過程。在水泥加固土中，由于水泥的摻量不大，僅占被加固土重的5％～20％，水泥的水解和水化反應完全是在具有一定活性的介質——土的圍繞下進行，硬凝速度緩慢且作用復雜。目前初步認為，水泥加固軟土主要產生下列反應。
?。?）、水泥的水解和水化反應。水泥遇水后，顆粒表面的礦物很快與水發(fā)生水解和水化反應，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣與含水鐵酸鈣等化合物。其中前兩種化合物迅速溶于水中，使水泥顆粒新表面重新暴露出來，再與水作用，這樣周圍水溶液就逐漸達到飽和。當溶液達到飽和后，水分子雖繼續(xù)深入顆粒內部，但新生成物已不能再溶解，只能以細分散狀態(tài)的膠體析出，懸浮于溶液，形成凝膠體。
（2）、離子交換和團?；饔?。土體中含量最多的二氧化硅，遇水后形成硅酸膠體微粒，其表面帶有鈉離子Na＋和鉀離子K＋，它們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中的鈣離子Ca＋＋進行當量離子交換，這種離子交換的結果，使大量的土顆粒形成較大的土團粒。水泥水化后生成的凝膠粒子的比表面積，約是原水泥的比表面積的1000倍，因而產生很大的表面能，具有強烈的吸附活性，能使較大的土團粒進一步結合起來，形成水泥蜂窩結構，并封閉各土團之間的空間，形成堅硬的聯(lián)體。（3）硬凝反應。隨著水泥水化反應的深入，溶液中析出大量的鈣離子Ca＋＋，當鈣離子的數量超過上述離子交換的需要量后，則在堿性的環(huán)境中，使組成土礦物的二氧化硅及三氧化鋁的一部分或大部分與鈣離子進行化學反應，隨著反應的深入，生成不溶于水的穩(wěn)定結晶礦物，這種重新結合的化合物，在水中和空氣中逐漸硬化，增大了土的強度，且由于水分子不易侵入，因而具有足夠的穩(wěn)定性。
3、工程實例和地質條件
西樵海舟水閘位于樵桑聯(lián)圍南海區(qū)西樵鎮(zhèn)西堤8＋065處，主要負責大南片的引排水任務。其主體的地基處理，經方案比選后采用攪拌樁復合地基，設計樁徑Φ500，樁頂平底板底，樁頂高程參照工程量清單表，位于齒墻處的攪拌樁，樁頂相應減低到齒墻底，總工程量約10000m。其中施工要求如下：①基礎底面預留500厚原樣土，攪拌樁施工到地面，開挖基坑時，應將上部質量較差樁段挖去；②采用425＃普通硅酸鹽水泥，每米樁滲入70kg水泥，攪拌漿液水灰比按0.45～0.5控制；③施工時施噴下沉及提升速度少于0.8米/分，每條樁上部0～3米段至少重復攪拌一次。
根據巖石工程勘察報告，本工程地層主要為：①、場地土屬軟弱土類型，建筑場地類別為Ⅱ類；②、場地內第 ?。?）層淤泥質土與粉砂互層，為高壓縮性軟弱土層，為不良堤基土，屬對建筑抗震不利地段；③、場地內的地下水主要賦水層為第四系砂土層，即第（3）～（5）層，含水量較豐富，與河水有一定的水力聯(lián)系；④、當發(fā)生烈度為7度的強烈地震時，第（3）層粉砂層當呈松散狀時可能會發(fā)生液化，其液化等級為輕微；⑤、第（3）層粉砂土易發(fā)生過渡型或管涌的滲透變形；第（4）層中砂土易發(fā)生管涌或過渡型滲透變形，屬不良地址現(xiàn)象，對建筑抗震不利；⑥、地下水主要賦存于第四系砂土層，具有中透水性，與河涌水有一定的水力聯(lián)系，水量較豐富。
4、地質條件對成樁質量的影響
淤泥和淤泥質軟土中常常含有有機質，高有機質土是工程中的棘手問題。有機質的存在會使土體具有較大的水溶性、塑性膨脹性、低滲透性和一定的酸性，且能吸附鈣離子，這些特性的嚴重地阻礙水泥發(fā)生水化反應和加固土強度的增長。且軟土在地層分布形式上經常存在成層不均勻的情況，時常會出現(xiàn)交錯層理和透鏡體，有些不連續(xù)土層甚至直接露出地表，具有大孔隙比、高含水量及高壓縮性、抗剪強度低、固結系數低等特點，易產生蠕動、不均勻沉降及側向滑移等不良工程地質現(xiàn)象。
本工程采用深層攪拌樁復合地基處理技術，樁徑為500mm，樁長約為8.0m，水泥強度為42.5R，用量為70kg/m ,采用四攪雙噴法，采用SP－5I型深層攪拌樁機施工。
因本工程地下水比較豐富，且有一定的水壓力，經現(xiàn)場監(jiān)理單位同意，我施工方在內涌引水渠EF段進行攪拌樁施工時，將攪拌樁機的施工平臺提高1.5m（規(guī)范要求基礎底面以上宜預留500mm厚的土層，攪拌樁施工到地面，開挖基坑時，應將上部質量較差樁段挖去）。待我方完成本段的施工任務進行攪拌樁輕便觸探試驗時（樁身齡期達到天）發(fā)現(xiàn)，本施工段基礎土質為含水率較大的陶瓷黃泥土，建基面以下1.5m沒有攪拌樁成樁，且出現(xiàn)管涌現(xiàn)象。我方隨即向建設單位查閱相關歷史資料，記載該段為樵桑聯(lián)圍險段，以前曾出現(xiàn)缺堤現(xiàn)象，后來回填土后興建房屋。我方分析其原因可能是土的塑性較高，膨脹性增大，滲透性力降低，從而使水泥土強度降至很低水平，導致無法固結，影響水泥水化反應的進行，從而降低加固土的強度。
根據上述情況，我方提出進行基礎處理的設計修改變更，得到設計院的同意，并作出以下修改：（1）該段增加回填中粗砂1m的基礎處理，分層填筑，并振實；（2）該段建筑物外1m范圍設計輕型井點降水10個，減少地下水壓力對基礎施工的影響。我方按照設計變更要求完成該段的基礎處理施工，并邀請設計單位、監(jiān)理單位和業(yè)主對基礎處理施工進行聯(lián)合驗收，作出以下驗收結論：該段已無出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，并且基礎換填砂的密實度滿足設計要求，同意進行下一道工序的施工。
西樵海舟水閘工程現(xiàn)已按設計完成全部施工任務，內涌引水渠EF段出現(xiàn)較少的沉降量，但并沒有出現(xiàn)不均勻沉降，滿足工程使用要求。
5、結論
水泥土攪拌樁施工工期短，無公害（震動、噪聲、排污和擠壓），造價低，適應范圍廣，對防止地基液化有很大作用，加固后附加沉降較少，得到設計人員和業(yè)主的認可，因而其應用越來越廣，但影響攪拌樁施工質量的因素有很多，應用中注意以下問題：
?。?）、對于要進行地基處理的施工段，工程地質勘察院要進行針對性的地質勘測，為減少以后的工程建設投資增加。
?。?）、施工應連續(xù)進行，且注意攪拌均勻，提升和下沉速度不得太快。為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量，第一次提鉆噴漿時應參照儀表上面的電流表讀數判斷是否已進入持力層，樁底必須進入持力層0.5m，然后在樁底部停留30秒，進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30秒。
（3）、盡量采用噴漿法施工工藝，以免因噴粉攪拌不均勻而產生質量事故。水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應小于總量的1/2，嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復攪時可提高一個檔位。每10米樁的正常成樁時間應大概為32.5min，注漿壓力不小于1.5MPa。
?。?）、未固結的填土、粘性土不宜采用攪拌法加固，因該類土會對加固體產生負摩擦力，降低加固體的承載力。
參考文獻：
[1]李芳.影響軟土地基粉噴樁質量的地層與土質因素【J】.公路交通科技，1996，（3）：16－20.
[2]黃新.水泥土加固機理初探【J】.巖土工程學報，1994，（11）.
[3]JGJ94－94 建筑樁基技術規(guī)范
[4]JGJ106－2003 建筑樁基檢測技術規(guī)范
