摘要：由于我國華東、華南地區(qū)軟土地基廣泛分布，而城市用。快速路對(duì)路基工后沉降要求嚴(yán)格，深層攪拌樁加固地基技術(shù)是(二)深層攪拌樁加固優(yōu)點(diǎn)介紹一種比較好防工后沉降的方法。首先介紹深層攪拌樁加固地基深層攪拌法加固軟土技術(shù)，其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)如下:的原理及優(yōu)點(diǎn)，主要深層攪拌樁工后沉降作一個(gè)探討.

　　關(guān)鍵詞：深層攪拌樁;加固;工后沉降;合，因而最大限度地利用了原土，無須開采原材料，大量節(jié)約資

　　源;(2)攪拌時(shí)不會(huì)使地基側(cè)向擠出，對(duì)周圍原有建筑物的影響

　　軟土是一種近代水下沉積的飽和松軟黏性土，具有壓縮性很小;(3)按照不同地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計(jì)要求，可以合理選高、強(qiáng)底低、透水性差、孔隙比大等特點(diǎn)，在軟土地基上修建鐵擇固化劑及其配方，設(shè)計(jì)比較靈活。如果事先加以混合，可以同路和公路路堤，極易產(chǎn)生地基失穩(wěn)和沉降過大等工程問題。對(duì)時(shí)噴射兩種以上的混合加固材料;(4)施工時(shí)無振動(dòng)、無噪聲、作為軌道基礎(chǔ)的路基來說，則要求其強(qiáng)度高、剛度大且縱向變化無污染，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中進(jìn)行施工;(5)土體加固均勻，以確保其長期動(dòng)力穩(wěn)定性和耐久性。深層攪拌法可以充后重度基本不變，對(duì)軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降;(6)與鋼筋分發(fā)揮深層攪拌的優(yōu)勢(shì)，對(duì)地基進(jìn)行深層加固，很適合軟土地混凝土樁基相比，節(jié)省了大量的鋼材，并降低了造價(jià);(7)根據(jù)基，問世以來，發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。深層攪拌法利用特制的機(jī)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加械，一般能使加固深度都大于10m。但深層攪拌樁施工仍然會(huì)固型式。(8)施工速度快，國產(chǎn)的深層攪拌樁機(jī)每臺(tái)班可成樁有工后沉降的問題，控制沉降主要是在施工中做好監(jiān)測(cè)工作，提100 ～ 150m。人工成孔夯實(shí)深層樁的速度更快，日本的深層攪前計(jì)算出沉降量。拌船每小時(shí)可加固土90m3 以上。

　　一、深層攪拌樁加固設(shè)計(jì)(三)深層攪拌樁的方案設(shè)計(jì)(一)深層攪拌樁加固機(jī)理闡述依據(jù)上部荷載計(jì)算核定復(fù)合地基承載能力的標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)

　　深層攪拌樁是利用水泥或水泥系材料作為固化劑，通過特小于150kPa。制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將原位土和固化劑(漿液或1.持力層粉體)強(qiáng)制攪拌，形成深層圓柱體。強(qiáng)度機(jī)理主要有兩個(gè)方面利用深層攪拌軟基處理水泥土復(fù)合地基基礎(chǔ)，將粉質(zhì)粘土的作用：(1)水泥的骨架作用，水泥與飽和軟黏土攪拌后，首先作為持力層，同時(shí)樁進(jìn)入持力層不少于1.5m。發(fā)生水泥的水解和水化反應(yīng)，生成水泥水化物，形成凝膠體一氫2.布樁形式氧化鈣，將土顆粒或小土團(tuán)凝結(jié)在一起，形成一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)整采用單樁梅花形(即等邊三角形)布設(shè)，樁間距為1.3 m。體;(2)離子交換作用，水泥在水化過程中，生成的鈣離子與土3.樁身參數(shù)顆粒表面的鈉離子(或鉀離子)進(jìn)行離子交換，生成穩(wěn)定的鈣離樁徑取600 mm，樁長取7.0 m 左右，施工時(shí)根據(jù)實(shí)際地層子，從而提高土體的強(qiáng)度。情況，可做適當(dāng)調(diào)整。樁身水泥摻量為15%，土容重取1800 kg/

　　當(dāng)深層樁作為塊體用來擋土隔水或直接作為地基或基礎(chǔ)m3。選用32.5 級(jí)的普通硅酸鹽水泥，水灰比取0.5 ～ 0.8，可根時(shí)，主要考慮混合物本身的固化機(jī)理;作為復(fù)合地基時(shí)，尚要涉據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地層情況確定。及樁間土力學(xué)性質(zhì)的變化。一般認(rèn)為，雖然固化材料可以從混4.單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值的設(shè)計(jì)計(jì)算合體向周圍滲透，但反應(yīng)緩慢，滲透范圍有限。設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)考攪拌樁單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值取決于樁身強(qiáng)度和地基土慮，樁間土仍采用天然地基的力學(xué)指標(biāo)。當(dāng)深層樁作為復(fù)合地情況，一般應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)單樁荷載試驗(yàn)確定。沒有試驗(yàn)資料時(shí)，根基中的豎向增強(qiáng)體時(shí)，由于深層樁介于柔性樁與剛性樁之間，在據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-91)，單樁豎向承載力標(biāo)軟土中主要呈現(xiàn)了樁體的作用。在正常置換率的情況下，也就準(zhǔn)值可按下列兩式計(jì)算，取其中較小值：是說樁承擔(dān)了大部分荷載，樁通過側(cè)阻力和端阻力將荷載傳至R dk=λfcu,kAp(1) 深層土中，在樁和土共同承擔(dān)荷載的過程中，土中高應(yīng)力區(qū)增Rdk=qsUpl+βApqp(2) 大，從而提高了地基的承載力。復(fù)合地基還具有墊層的擴(kuò)散作式中，Rdk表示單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值;λ表示強(qiáng)度折減系數(shù)，取λ=0.5;qs表示樁周土的平均摩擦力，根據(jù)該工程地質(zhì)勘察資料及其它相關(guān)資料，填砂土取7 kPa，淤泥土取8 kPa，粉質(zhì)粘土取14 kPa;Ap表示樁的截面積，工程采用直徑為600 mm 的樁，Ap=0.2826 m;Up表示樁身周長，工程為0.6π=1.884 m;l表示樁長，見表1;β表示樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，取β=0.5; qp表示樁端天然地基土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)其地質(zhì)勘察資料，持力層粉質(zhì)粘土，qp=190 kPa;fcu,k=1.50 MPa。

　　5.水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79-91)，攪拌樁的承

　　載力按下式計(jì)算：

　　fsp,k=mRdk/Ap+γ(1-m)fs,k (3)

　　式中：fsp,k表示復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值;m表示面積置

　　換率，通過樁的間距和布設(shè)情況，計(jì)算取值約為20%;γ表示樁間土承載力折減系數(shù)，取γ=0.7;fs,k表示樁間天然地基土平均承載力標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)工程勘察地質(zhì)資料及其它相關(guān)資料，填砂土取70kPa， 淤泥取50 kPa，粉質(zhì)粘土取190 kPa。計(jì)算結(jié)果見表1。

　　表1樁基參數(shù)及承載力計(jì)算結(jié)果

　　名稱 設(shè)計(jì)樁長/m 樁周土qs均值/kPa 計(jì)算R d k 最小值/kPa 計(jì)算fs,k的平均值/kPa 計(jì)算fsp,k的平均值/kPa

　　維修車間 7 10.19 134.32 125.29 167.39

　　綜合倉庫 7 10.02 130.49 119.39 162.39

　　集裝箱置地 6.7 10.34 129.49 125.39 165.49

　　排班室 6.7 10.45 132.43 123.49 154.39

　　(四)高速公路軟土地基的實(shí)驗(yàn)研究

　　1.工程地質(zhì)概況

　　試驗(yàn)工點(diǎn)范圍為SY0+038-SY0+276，長238 m。地層從上而下為：① 黏土，灰黃色，軟-硬塑，夾有少量鐵錳結(jié)核，層厚

　　0.76-3.60

　　m; ② 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，深灰色，流塑，含少量腐植物，局部夾有薄層粉砂，厚3.2 ～ 16.5 in;③ -1 粉質(zhì)黏土夾薄層粉砂，綠灰色，軟塑，厚0 ～ 4.1 m;③ -2 黏土，深灰色-淺灰色，硬塑，厚0～ 8.1 m; ④ -1 粉砂，褐黃色，中密，飽和，厚0～ 6.7m， 不均勻夾有薄層黏土，N63.5 =5-45 擊，平均值21.5 擊。④-2 粉砂，褐黃色，深灰色，中密-密實(shí)，飽和，厚>10m，N63.5 =19-48 擊，平均值24.4 擊。地基土分層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見表1，其中第2 層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層天然含水量和孔隙比平均值分別達(dá)到了

　　44

　　.4%和1.23，靈敏度較高，屬典型軟土。

　　表2 試驗(yàn)段土體物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

　　項(xiàng)目 地層序號(hào)

　　① ② ③ ④

　　天然含水率 W/% 32.8 45.4 36.4 25.4

　　重度γ/(kN/m3) 19.4 18.3 18.2 19.5

　　天然孔隙比e 0.85 1.34 0.94 0.83

　　液限WL 42.3 38.4 33.5 33.7

　　塑限Wp 19.4 19.6 19.5 17.5

　　快剪 凝聚力C/kPa 25.4 8.5 28.9 29.8

　　內(nèi)摩擦角φ/° 8.5 6.5 10.5 8.0

　　固結(jié)快剪 凝聚力C/kPa 14.1 3.8 4.1

　　內(nèi)摩擦角φ/° 16.5 19.3 25.6

　　固結(jié)系數(shù) Ch100-20010-3/cm2/s 1.50 3.40

　　Cp100-20010-3/cm2/s 2.10 1.89 4.95 3.92

　　2.地基加固及測(cè)試方案

　　試驗(yàn)路堤填高5.19 ～ 5.36 m。地基采用粉噴樁及漿噴樁進(jìn)行加固，加固深度穿透軟土層嵌入第③ 層不小于1.0m，樁間距在橋路過渡段為1.0～ 1.2 m， 一般路堤1.2～ 1.4 m。樁頂設(shè)0.5m 碎石墊層，除SYO+155-+200 段，在墊層內(nèi)鋪設(shè)一層強(qiáng)度>80kN/m 的土工格柵。試驗(yàn)段共設(shè)四個(gè)觀測(cè)測(cè)試斷面，主要觀測(cè)測(cè)試內(nèi)容為：地表沉降、深層沉降、側(cè)向位移、樁土應(yīng)力、土工格柵變形及受力等，并在加固后路基填筑前對(duì)樁間土進(jìn)行了取樣分析。地基處理及測(cè)試方案見表2。試驗(yàn)工程于某年12 月開工，次年2-4 月完成地基處理的施工，4-5 月埋設(shè)觀測(cè)元器件，6 月開始路堤的填筑，同年11 月1 日完成路基填筑。

　　表3 地基處理及測(cè)試方案表

　　里程范圍 處理方案 路提填高/m 軟土厚度/m 加固深度/m 測(cè)試斷面

　　SY0+038 ～ SY0+049 漿噴樁，Φ0.5，@1.0 ～ 1.2m 5.20 14.5 18.5 SY0+042 (橋路過渡段)

　　SY0+049 ～ SY0+155 漿噴樁，Φ0.5，@1.2 ～ 1.4m 5.20 11.0 15.4 SY0+115

　　SY0+155 ～ SY0+200 漿噴樁，Φ0.5，@1.2 ～ 1.4m 5.38 10.4 14.5 SY0+180 (無土工格柵)

　　SY0+200 ～ SY0+276 漿噴樁，Φ0.5，@1.2 ～ 1.4m 5.38 12.5 15.0 SY0+240

　　3.測(cè)試結(jié)果分析

　　(1)地基沉降分析

　　攪拌樁復(fù)合地基地表沉降隨荷載的施加和穩(wěn)定而呈現(xiàn)出有規(guī)律的增加和穩(wěn)定過程，當(dāng)填土速率較快時(shí)，沉降速率也相應(yīng)加快;當(dāng)填土荷載穩(wěn)定后，沉降速率也逐漸減小;填筑施工時(shí)的最大沉降速率為5.0 ～ 9.0 mm/d。路基本體施工完成1 個(gè)半月以后，地基沉降速率為0.15 ～ 0.55 mm/d;路基本體施工完成三個(gè)半月以后，地基沉降速率0.15 ～ 0.25 mm/d;路基本體結(jié)束6個(gè)月以后，地基沉降速率為0.015 ～ 0.099mm/d，線路中心處沉降量最大。攪拌樁樁頂、兩樁之間中心沉降規(guī)律及沉降數(shù)值基本一致，填筑施工期間最大沉降差異為6.5 ～ 7.6mm，說明當(dāng)采取了55cm 厚碎石墊層和水平加固體以后，攪拌樁樁體向柔性基礎(chǔ)的刺入量比較少，加固體整體承載效果比較好。隨著荷載的增加，不同深度的沉降也增加。加荷比較快的情況下，沉降發(fā)生得也較快;路堤本體荷載填筑完成后，不同深度沉降逐漸得到收斂，表明沉降速率與填筑速率是正相關(guān)的。

　　(2)地基水平位移分析

　　隨著路堤的填筑，坡腳側(cè)向位移不斷增加，當(dāng)荷載趨于穩(wěn)定以后，側(cè)向位移也不斷趨向穩(wěn)定。深層水平位移通常情況下生在地表下1.0 ～ 5.5m，大小為20.8 ～ 36.5mm，最大位移速率僅為0.06-0.15 mm/d，并且通常情況下發(fā)生在軟土層。從地基側(cè)向位移變化特點(diǎn)可以看出，柱式攪拌樁復(fù)合地基上的路堤，因?yàn)闃扼w的應(yīng)力集中以及樁對(duì)土的約束遮攔作用，另外，因?yàn)榧咏钏槭瘔|層中土工格柵的應(yīng)力調(diào)整作用，進(jìn)而有效地改善了路堤坡腳處應(yīng)力狀態(tài)，增加了路基的穩(wěn)定性，在這種情況下，地基穩(wěn)定性已經(jīng)不再是控制路基填筑速率的關(guān)鍵。

　　(3)樁土應(yīng)力比分析

　　不同位置、不同荷載T 條件下的樁土應(yīng)力是有區(qū)別的。荷載不斷的變大，應(yīng)力比隨著提高，由于填土速率以及樁體強(qiáng)度不同，粉噴樁復(fù)合地基應(yīng)力比將達(dá)到6.0-7.0，漿噴樁復(fù)合地基應(yīng)力比將達(dá)到8.5-12.0;當(dāng)荷載趨于穩(wěn)定以后，應(yīng)力比變化就比較平穩(wěn)，粉噴樁最終樁土應(yīng)力比平均值為5.5，漿噴樁最終樁土應(yīng)力比平均值為2.5。和未鋪設(shè)土工格柵斷面進(jìn)行比較，鋪設(shè)土工格柵的樁土應(yīng)力比提高了5%，同時(shí)，墊層內(nèi)加土工格柵的單樁復(fù)合地基承載力特征值比未加的提高l2%，以上分析結(jié)果表明在碎石墊層內(nèi)鋪設(shè)土工格柵對(duì)均化基底應(yīng)力，協(xié)調(diào)樁、樁間土共同承擔(dān)上部荷載具有明顯效應(yīng)。

　　(4)加固前后地基土的物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比分析

　　在加固的同一地點(diǎn)，利用鉆探取樣、土工試驗(yàn)測(cè)試加固前后土體物理力學(xué)指標(biāo)，可以比較采用攪拌樁加固對(duì)地基土的影響。表4 給出了攪拌樁加固前后地基土含水量、孔隙比及壓縮模量的變化情況，從表4 中能夠得到，加固后天然含水量減少了l4.6%～ l5.9%， 孔隙比減少了15.7% -24.6%，壓縮模量增加了

　　33.6%～ 38.2%， 攪拌樁對(duì)地基土物理力學(xué)性質(zhì)得到了明顯的改善。

　　表4 加固前后地基土力學(xué)指標(biāo)

　　地層序號(hào) 孔隙比 天然含水量/% 壓縮模量/MPa

　　加固前 加固后 加固前 加固后 加固前 加固后

　　1 0.85 0.65 32.5 24.0 4.56 6.97

　　2 0.98 0.82 35.8 29.5 4.38 6.03

　　二、深層攪拌樁加固地基工后沉降研究(一)沉降的危害

　　與路況有關(guān)的交通事故約占總交通事故的35%，而不均勻沉降是造成路況差的一個(gè)重要原因，主要體現(xiàn)在：

　　(1)不均勻沉降引起混凝土路面斷板、裂縫、平整度差，縮短維修周期;(2)路面錯(cuò)臺(tái)、翻漿、坑洞、裂縫等影響通行能力，易造成堵車、滑溜、尾撞翻車事故;(3)小型結(jié)構(gòu)物處及橋頭跳車、危及行車安全;(4)導(dǎo)致整體性差、剪切變形破壞、路基失穩(wěn)，高路堤時(shí)尤為危險(xiǎn);(5)路基底面沿橫向產(chǎn)生盆形沉降曲線，使橫坡變緩，影響排水。總之，沉降降低或破壞道路的使用質(zhì)量，損失巨大，務(wù)必引起高度重視。

　　(二)深層攪拌樁工后沉降的防治

　　1.施工前的防治措施。

　　(1)

　　制定控制標(biāo)準(zhǔn)：在施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求的沉降值以及施工工藝制定好沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。(2)加強(qiáng)地質(zhì)普查：對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行加固外軟土地段地質(zhì)情況進(jìn)行核查外，還應(yīng)對(duì)其它地段進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，以確保路基基底承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

　　2.施工過程中的防治措施。

　　(1)

　　制定施工工藝標(biāo)準(zhǔn)：深層攪拌樁施工工藝一般為攪拌樁機(jī)準(zhǔn)備、制備水泥漿、預(yù)攪下沉、提升噴漿攪拌、重復(fù)上、下攪拌、清洗、移位，重復(fù)上述步驟，直到完工。在路基填筑施工過程中必須嚴(yán)格按照制定的工藝標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。

　　(2)

　　做好路基的沉降觀測(cè)計(jì)算：此項(xiàng)措施是重點(diǎn)，在施工中對(duì)路基沉降進(jìn)行觀測(cè)，記錄沉降數(shù)值，通過驗(yàn)算，對(duì)曲線進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

　　計(jì)算包括地基承載力以及沉降兩方面計(jì)算。1)拌樁地基承載力應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)地基荷載試驗(yàn)確定，也可根據(jù)樁土分擔(dān)荷載比原理，按式：

　　其中：m 為面積置換率;Rk為單樁豎向承載力特征值，kPa;Ap為樁的截面積，m2;fk為天然地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa;α為樁間土強(qiáng)度提高系數(shù);β為樁間土強(qiáng)度發(fā)揮系數(shù)。

　　2)沉降計(jì)算又包括路基本體沉降、加固區(qū)沉降、下臥層沉降三方面計(jì)算。路堤本體的沉降計(jì)算采用分層總和法，在實(shí)際工程應(yīng)用中，可偏于保守的取路堤高度的l‰作為路基本體部分的沉降值;加固區(qū)壓縮變形按下式計(jì)算按公式：

　　其中，P0 為樁頂處平均應(yīng)力，kPa;Δp為樁底處附加應(yīng)力，kPa ;Eps為復(fù)合彈性模量，即攪拌樁和樁間土的彈性模量，MPa。;

　　另外下臥土層壓縮量的計(jì)算，目前在工程應(yīng)用上常采用應(yīng)力擴(kuò)散法、等效實(shí)體法、改進(jìn)的Geddes 法幾種方法。

　　(3)

　　加強(qiáng)路基試驗(yàn)檢測(cè)：在施工過程中加強(qiáng)路基每一填層的試驗(yàn)檢驗(yàn)，一般均根據(jù)填料情況采用雙指標(biāo)控制，只有雙指標(biāo)均符合驗(yàn)標(biāo)要求后方可進(jìn)行下一步施工。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制填料質(zhì)量，除填料必須符合要求外，同一段地基最好使用同一種填料，填料性質(zhì)相同，整段路沉降均勻。

　　(4)

　　做好路基綜合排水：路基施工期間以及完工后應(yīng)立即做好綜合排水系統(tǒng)，尤其是膨脹地段，采取的措施有三七灰土封閉、鋪設(shè)砂夾土工膜、污垢封閉等。確保施工以及運(yùn)營期間路基排水系統(tǒng)順暢，路基不滲不沖。

　　(5)

　　確保路基邊坡穩(wěn)定：邊坡是施工中的一個(gè)軟弱點(diǎn).為確保邊坡質(zhì)量，需要對(duì)邊坡夯實(shí)，另外進(jìn)行綠化可以確保邊坡穩(wěn)定，避免邊坡填筑不實(shí)造成自然下沉、沖刷滑坡等現(xiàn)象。

　　三、結(jié)語

　　地基處理是基礎(chǔ)工程施工中的重要內(nèi)容，其處理效果的好壞直接影響著工程建設(shè)的質(zhì)量、進(jìn)度和成本。認(rèn)真選好施工方案，制定翔實(shí)和得當(dāng)?shù)牡鼗�處理方案是地基基礎(chǔ)施工中重要的環(huán)節(jié)和內(nèi)容。無論什么標(biāo)準(zhǔn)的道路工程。工后沉降控制理念、過程和措施是一致的，必須通過加強(qiáng)施工組織和過程控制，來滿足工后沉降和不均勻沉降控制要求，實(shí)現(xiàn)高速行車安全和列車平穩(wěn)、舒適運(yùn)行。

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　　作者簡介：張文卿(1975-), 男, 漢族, 廣東五華人, 供職于廣東五華縣公路局, 研究方向：道路橋梁工程建設(shè)方面。