基坑围护中深层搅拌水泥土桩的应用
摘要：本文通过对深层搅拌水泥土桩的加固机理、施工技术、适用范围及主要优点的介绍，分析论述了该技术在基坑围护施工中的可行性及适用范围。
关键词：深层搅拌水泥土桩 基坑围护 加固
中图分类号：P2 文献标识码： A
1 前言
深层搅拌法是利用水泥作为固化剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥（浆液或粉体）强制搅拌后，水泥和软土将产生一系列物理― 化学反应，使软土硬结改性。改性后的软土强度大大高於天然强度，其压缩性，渗水性比天然软土大大降低。
2 加固机理
2.1加固机理
软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原理，是基于水泥加固土的物理化学反应过程。减少了软土中的含水率，增加了颗粒之间的粘结力，增加了水泥土的强度和足够的水稳定性。在水泥加固土中，由於水泥的掺量较小，一般占被加固土重的10～15%。水泥的水化反应完全是在具有一定活性的介质― ― 土的围绕下进行，所以硬化速度较慢且作用复杂。
2.2水泥土的主要特性
1.物理性质 水泥土的容重与天然土的容重相近，但水泥土的比重比天然土的比重稍大。
2.无侧限抗压强度 水泥土的无侧限抗压强度一般为300～400kPa，比天然软土大几十倍至百倍，但影响水泥土无侧限抗压强度的因素很多，如水泥掺入量、龄期、水泥标号、土样含水率和有机质含量以及外掺剂等等。
为了降低工程造价，可以采用掺加粉煤灰的措施。掺加粉煤灰的水泥土，其强度一般比不掺粉煤灰的高。不同水泥掺入比的水泥土，当掺入与水泥等量的粉煤灰后，强度均比不掺粉煤灰的提高10%，因此采用深层搅拌法加固软土时掺入粉煤灰，不仅可消耗工业废料，还可提高水泥土的强度。
3 施工技术
3.1 加固型式
根据目前的深层搅拌法施工工艺，搅拌桩可布置成柱状、壁状和块状三种型式，在堤防上用于地基加固，主要采用桩式，而用于防渗加固，应采用壁状式，壁状式是将相邻搅拌桩部分重叠搭接即成为壁状加固型式，组成水泥土挡墙，这种挡墙具有较高的抗渗性能，可以形成良好的隔水帷幕。
3.2施工工艺
（1）湿法施工
主要的施工机械为深层搅拌机。深层搅拌法的施工主要可分为定位、预搅下沉、制备水泥浆、提升喷浆搅拌、重复上下搅拌、清洗等几个步骤。
（2）干法施工
干法是采用水泥粉料，由空气输送，通过搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷出，并随着搅拌叶片的旋转均匀分布在整个空隙轨道面内，进而和原位地基土搅拌并混合在一起。施工机械主要是钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头等。
4 适用范围
深层搅拌法最适宜加固各种成因的饱和软粘土，常用于淤泥、淤泥质土、粘土、亚粘土等地质的加固，成桩深度可达30m，采用多头小直径桩成墙深度可达18m。在堤防除险加固工程中，深层搅拌桩适用于处理软基堤防上滑坡段的。同时，还可以组成截渗墙，取得较好的防渗效果。
5 深层搅拌法主要优点
1.加固效果好，加固方式灵活，适用面广
深层搅拌法可采用不同的加固型式、不同的桩长和置换率以满足不同土质条件和不同荷载要求的加固目的。对河道这种区域狭长、地质条件复杂，对沉降要求较高的工程比较适宜。采用搅拌桩挡土墙作为河岸边坡支护不仅能够保证边坡稳定，还具有防渗功能。
2.施工速度快
3.可充分利用原软土，无弃土问题
深层搅拌法是一种原位加固技术，可充分利用原状土，无弃土问题。
4.造价较低
6 基坑围护中深层搅拌水泥土桩的应用
6.1适用地质条件
深层搅拌桩适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土等地基。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性，冬季施工时应注意负温度对处理效果的影响。
6.2深层搅拌水泥土桩复合地基承载力标准值确定
（1） 通过现场复合地基载荷试验确定
（2） 按以下计算式确定
fsp，k=m×Rdk/Ap β（1-m）fs，k
式中 fsp，k――复合地基的承载力标准值；
m――面积置换率；
Ap――桩的截面积；
fs，k――桩间天然地基承载力标准值；
β――桩间土承载力折减系数，当桩端土为软土时，可取0.5-1.0，当桩间土为硬土时，可取0.1-0.4，当不考虑桩间软土作用时，可取零；
Rdk―――单桩坚向承载力标准值，应通过现场单桩载荷试验确定。
基坑围护结构为临时挡土支护结构，在保证施工期间安全、适用的前提下，应尽可能降低基坑围护工程造价。深层搅拌水泥土桩挡土墙是通过相邻水泥土桩搭接而成，采用水泥作为固化剂，通过专用搅拌机械，将软土和水泥强制搅拌形成水泥土，利用水泥与软土之间所产生一系列物理、化学作用，使水泥土强度增长，成为水泥土桩，硬化后形成具有一定强度的水泥壁状挡墙。
水泥土桩挡墙围护坑内无须支撑，既能挡土又成为隔水帷幕，工程造价较低，施工工期短，稳定性好，适用于处理淤泥，淤泥质土，粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土等地基基坑围护结构。
7 结束语
近年来，深层搅拌水泥土桩挡土墙在处理淤泥、淤泥质土、粉土等含水量高的地基基坑围护中得到广泛推广和应用。现代的建筑行业迅猛发展，建筑越来越复杂和高层化，这种技术即能满足工程需要，也为建筑的经济性、合理性、安全性提供有利的保证。