第二次世界大戰(zhàn)后， 美國首先研制成功水泥深層攪拌法， 所制成的水泥土樁稱為就地攪拌樁。1953 年，日本從美國引進水泥深層攪拌法。1967 年日本和瑞典分別開始研制噴石灰粉的深層攪拌施工方法，并獲得成功，并于20 世紀(jì)70 年代應(yīng)用于實踐。

我國于1977 年由原冶金部建筑研究總院和交通部水運規(guī)劃設(shè)計院引進，開發(fā)水泥深層攪拌法， 并很快在全國得到推廣使用， 成為軟土地基處理的一種重要手段。深層攪拌加固法處理軟土技術(shù)發(fā)展至今已成為軟土地基處理中應(yīng)用最為普遍的一種地基處理方法,并具有廣闊的發(fā)展前景。

1. 應(yīng)用特點和適用范圍

水泥深層攪拌法加固軟土技術(shù)是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基深處直接將軟土和固化劑強制拌和,使軟土硬結(jié)而形成強度較高的補強樁體,使補強樁體和樁間天然地基共同組成承載力較高、壓縮性較低的復(fù)合地基。

目前常用的深層攪拌樁樁徑多數(shù)為500mm,加固深度從數(shù)米到數(shù)十米不等?？捎糜谠黾榆浲恋鼗休d力,減少沉降量和提高邊坡的穩(wěn)定性。常用于建(構(gòu))筑物地基、大面積的碼頭、公路和壩基加固及地下防滲墻等工程,處理后的復(fù)合地基承載力可達200kPa,甚至更高。

2. 加固原理及影響因素

2.1 軟土與水泥采用機械攪拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)。主要表現(xiàn)為:

水泥的水解水化反應(yīng),形成凝膠體和水泥桿菌結(jié)晶體。當(dāng)水泥的各種水化物生成后,有的自身硬化,形成水泥骨架,有的則與周圍具一定活性的粘土顆粒發(fā)生離子交換、團?；饔?、硬凝反應(yīng)等,生成新的化合物,從而提高水泥土的強度。水泥水化物中游離的氫氧化鈣吸收水及空氣中的二氧化碳,形成不溶于水的碳酸鈣,也使土的強度增加。

2.2 從工程應(yīng)用的觀點,水泥土的強度主要受下面因素影響:

2.2.1 水泥摻入比的影響當(dāng)其他條件相同時,在同一土層中水泥土的強度隨水泥摻入比的增加而增加。但因場地土質(zhì)與施工條件的差異,水泥摻入比的提高與水泥土強度的增加并非成正比。實際工程中水泥摻入比一般使用7%~15% 為宜。摻入比αw 用下式表示:αw=( 摻入的水泥量÷被加固的粘土重量)×100%

2.2.2 水泥土齡期的影響水泥土的強度隨齡期增加而增大,一般情況下水泥土強度7d時可達標(biāo)準(zhǔn)強度的30%~50%,30d 可達標(biāo)準(zhǔn)強度的60%~70%,齡期3 個月后,水泥土的標(biāo)準(zhǔn)強度基本達到要求。因此,工程上取齡期3 個月的強度作為水泥攪拌樁的標(biāo)準(zhǔn)強度。

2.2.3 水泥標(biāo)號的影響水泥土的強度隨水泥標(biāo)號增加而增加,一般當(dāng)水泥標(biāo)號每增加100#,水泥土的無側(cè)限抗壓強度可提高20%~30% 。

2.2.4 外摻劑的影響針對具體工程,選用合適的外摻劑(如粉煤灰等),即可以改善水泥土的性能,又可以提高其強度。

2.2.5 含水率的影響當(dāng)水泥土配方相同時,其強度隨土樣的天然含水率的降低而增大。

2.2.6 有機質(zhì)含量的影響水泥土的強度隨土樣中有機質(zhì)含量的增高而降低。

2.2.7 其他因素的影響此外,地基土及地下水的成分對水泥土的強度也有著不同程度的影響。

因此,在深層攪拌復(fù)合地基設(shè)計和施工中,應(yīng)充分考慮上述因素的影響。

3. 施工

3.1 材料

深層攪拌法加固軟黏土，宜選用525#以上普硅水泥作為固化劑，水泥摻量根據(jù)加固強度，一般為加固土重的7%-15%，每一立方米摻加水泥量約為110-160Kg 用公式表示為：摻入比（ %）=水泥重/被加固的軟土重× 100%。改善水泥土性質(zhì)和樁（墻）體強度，可選用木質(zhì)素磺酸鈣、石膏、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉等外加劑，還可摻入不同比例的粉煤灰。深層攪拌以水泥作為固化劑，其配合比為水泥：砂=1：1-1：2，為增加水泥砂漿和易性能，利于泵送，宜加入減水劑（木質(zhì)素磺酸鈣） ，摻入量為水泥用量的0.2%-0.25% ，并加入硫酸鈉，摻入量為水泥用量的1%，以及加入石膏，摻入量為水泥用量的2%，水灰比為0.41-0.50，水泥漿稠度為1-14CM ，能起到速凝早強作用。

3.2 作業(yè)條件

依據(jù)地質(zhì)勘察資料進行室內(nèi)配合比試驗， 結(jié)合設(shè)計要求， 選擇最佳水泥加固摻入比， 確定攪拌工藝。依據(jù)設(shè)計圖紙，編制施工方案，做好現(xiàn)場平面布置，安排施工進度，布置水泥漿制備的灰漿池， 有條件時將水泥漿制備系統(tǒng)安裝在流動掛車上， 便于流動供應(yīng)， 采用泵送澆筑時， 泵送距離小于50 米為宜。清理現(xiàn)場地下、地面及空中障礙物， 以利施工安全。測量放線，定出每一個樁位。機械設(shè)備配置：深層攪拌機、起重機及導(dǎo)向、量測、固化劑制備等系統(tǒng)。勞動組織：每臺深層攪拌機械組由12 人組成。如施工現(xiàn)場表土堅硬，需要注水?dāng)嚢钑r，現(xiàn)場四周設(shè)排水溝及集水井。

3.3 成樁工藝

深層攪拌復(fù)合地基的性質(zhì)在很大程度上取決于水泥攪拌樁樁身的質(zhì)量,即樁身水泥土的強度和攪拌的均勻程度。規(guī)程中對深層攪拌法成樁工藝規(guī)定為:

①深層攪拌機械就位對中;
②預(yù)攪下沉至設(shè)計標(biāo)高;
③制備固化劑漿液;
④噴粉(漿)攪拌提升;
⑤重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計深度;
⑥關(guān)閉攪拌機械,移機至下一個樁位。

3.4 主要安全技術(shù)措施

(1) 深層攪拌機冷卻循環(huán)水在整個施工過程中不能中斷，應(yīng)經(jīng)常檢查進水和回水溫度，回水溫度不應(yīng)過高。
(2) 深層攪拌機的入土切削和提升攪拌，負(fù)載荷太大及電機工作電流超過額定值時，應(yīng)減慢提升速度或補給清水， 一旦發(fā)生卡鉆或停鉆現(xiàn)象， 應(yīng)切斷電源， 將攪拌機強制提起之后，才能重啟動電機。
(3) 深層攪拌機電網(wǎng)電壓低于380V 應(yīng)暫停施工，以保護電機。
(5) 灰漿泵及輸漿管路

1）泵送水泥漿前管路應(yīng)保持濕潤，以利輸漿。

2）水泥漿內(nèi)不得有硬結(jié)塊，以免吸入泵內(nèi)損壞缸體，每日完工后，需徹底清洗一次，噴漿攪拌施工過程中，如果發(fā)生故障停機超過半小時宜見拆卸管路，排除灰漿，妥為清洗。
3）灰漿泵應(yīng)定期拆開清洗，注意保持齒輪減速器內(nèi)潤滑油清潔。

(5) 深層攪拌機械及起重設(shè)備， 在地面土質(zhì)松軟環(huán)境下施工時， 場地要鋪填石塊、碎石，平整壓實，根據(jù)土層情況，鋪墊枕木、鋼板或特制路軌箱。

4. 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

4.1 保證項目

深層攪拌樁使用的水泥品種、標(biāo)號、水泥漿的水灰比， 水泥加固土的摻入比和外加劑的品種摻量，必須符合設(shè)計要求。

檢驗方法：檢查出廠證明、合格證試驗報告及施工記錄。

4.2 基本項目

(1) 深層攪拌樁的深度、斷面尺寸、搭接情況整體穩(wěn)定和墻體、樁身強度必須符合設(shè)計要求。
檢驗方法：

1）一般成樁后兩周內(nèi)用鉆機取樣檢驗，開挖檢查斷面尺寸，觀察樁身搭接情況及攪拌均勻程度，樁身不能有滲水現(xiàn)象。

2）攪拌樁質(zhì)量檢驗，使用輕便觸探，根據(jù)觸探擊數(shù)判斷各段水泥漿強度。

(2) 現(xiàn)場載荷試驗：用此法進行工程加固效果檢驗，因為攪拌樁的質(zhì)量與成樁工藝、施工技術(shù)密切相關(guān)，用現(xiàn)場載荷試驗所得到的承載力完全符合實際情況。
(3) 定期進行沉降觀測，對正式采用深層攪拌加固地基的工程，定期進行沉降觀測、側(cè)向位移觀測，是直觀檢查加固效果的理想方法。

4.3 允許偏差

深層攪拌樁的質(zhì)量允許偏差和檢驗方法應(yīng)符合下表的要求。
(1) 檢查數(shù)量，按墻（柱）體數(shù)量抽查5%。
(2) 項目允許偏差（ mm）檢查方法
(3) 樁體樁頂位移10（20）用尺量檢查
(5) 樁（墻）體垂直度0.5H/100 用測量儀器吊線和尺量檢查為樁長度。

參考文獻
【1】崔可銳·《地基處理》· 化學(xué)工業(yè)出版社
【2】龔曉南·《地基處理》· 中國建筑工業(yè)出版社
【3】《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》· GBJ79-91
【4】《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》· GBJ-7-89