水泥土攪拌樁擋牆支護技術

1、水泥土攪拌法的原理

水泥土攪拌法本是用於加固飽和軟黏土地基的一種較常用的地基加固方法。它是利用水泥作為固化劑,透過特製的深層攪拌機械,邊鑽進邊往軟土中噴射漿液或霧狀粉體,在地基深處就地將軟土固化成為具有足夠的強度、變形模量和穩定性的水泥土,從而達到地基加固的目的。這些加固土柱體與柱體間的土構成了一種複合地基;也可把深層攪拌而成的水泥土柱體,逐根緊密排列成連續壁狀牆體,而作為一種擋土結構和防水帷幕。

水泥土攪拌法是深層攪拌法的一種型別。目前,固化劑採用的有水泥漿液和幹水泥粉,因此,它有溼法和幹法之分,前者又有多頭攪拌和單頭攪拌之別。在國內,攪拌的最大的深度可達30m,攪拌加固的柱體直徑為500~850mm。

水泥土攪拌法適應於軟土地基的處理,如沿海一帶的海濱平原、河口三角洲、湖盆地沉積的河海相軟土。對於在這類沉積厚度大、含水量高、孔隙比大於1。0、抗剪強度低、壓縮性高和滲透性差的軟土地區建造建築物時,通常都需要進行地基處理和基坑開挖。水泥土攪拌法具有施工工期短、效率高的特點;在施工過程中,無振動、無噪聲、無地面隆起、不排汙、不擠土、不汙染環境以及施工機具簡單、加固費用低廉等優點,尤其是在深基坑支擋結構體系中,水泥土攪拌法也常用作防水帷幕。因此,它是一種有效的地基處理和基坑支護方法。

水泥土攪拌樁擋牆支護技術

2、水泥攪拌樁擋牆支護技術的特點

水泥土攪拌法樁擋牆支護技術,具有如下的獨特優點

(1)最大限度地利用了原土。

(2)攪拌時無振動、無噪聲和無汙染,可在密集建築群中進行施工,對周圍原有的建築物及地下溝管影響很小。

(3)根據上部結構的需要,可靈活地採用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等平面佈置,佈置擋土的各種形式。

(4)與鋼筋混凝土樁錨擋土支護相比,可節約鋼材並大幅度降低造價。

水泥土攪拌法最適用於加固各種成因的飽和軟黏土。水泥固化劑一般適用於正常固結的淤泥與淤泥質土(避免產生負摩擦力)、黏性土、粉土、素填土(包括衝填土)、飽和黃土、粉砂以及中粗砂、砂礫(當加固粗粒土時,應注意有無明顯的流動地下水,以防固化劑尚未硬結而被地下水沖洗掉;也要考慮到鑽頭阻力的增大而引起攪拌機鑽進的困難)等基坑的加固。

水泥土攪拌樁擋牆支護技術

根據室內試驗,一般認為用水泥作為固化劑,對含有高嶺石、多水高嶺石、蒙脫石等黏土礦物的軟土加固效果較好;而對含有伊利石、氯化物和水鋁石英等礦物的黏性土以及有機質含量高、pH值較低的黏性土加固效果較差。

在黏粒含量不足的情況下,可以新增粉煤灰。而當黏土的塑性指數Ip,大於25時,容易在攪拌頭葉片上形成泥團,無法完成水泥土的拌和。當pH值小於4時,摻入百分之幾的石灰,通常pH值就會大於12。當地基土的天然含水量小於30%時,在採用幹法施工時,為保證水泥充分水化,宜在攪拌噴水泥乾粉的同時,摻入一定量的水。

在某些地區的地下水中含有在大量硫酸鹽(海水滲入地區),因硫酸鹽與水泥發生反應時對水泥土具有結晶性侵蝕,會出現開裂、崩解而喪失強度。為此,應選用抗硫酸鹽水泥,使水泥土中產生的結晶膨脹物質控制在一定的數量範圍內,以提高水泥土的抗侵蝕效能。

在我國北緯40°以南的冬季負溫條件下,冰凍對水泥土的結構損害甚微。在負溫時,由於水泥與黏土礦物的各種反應減弱,水泥土的強度增長緩慢(甚至停止);但正溫後,隨著水泥水化等反應的繼續深入,水泥土的強度可接近標準強度。

3、工程應用情況

由於水泥土攪拌法具有許多獨特的優點而被廣泛應用。這種方法可用於建築物的地基加固、邊坡加固與穩定、隔水帷幕、防止砂土液化、橋臺後背填土加固、地下構築物地基加固、基坑坑底土加固、支擋牆體工程和提高樁基礎橫向反力系數等。在國內近十多年來,尤其是在珠江三角洲、長江三角洲等沿海軟土地基中,同樣被廣泛應用。這些工程中,有滬寧、滬杭、深廣等高速公路工程,深基坑支擋結構工程,港口碼頭水池的市政工程,以及建(構)築物的軟土地基加固等工程。

在基坑支擋結構中,由於圍護結構場地狹小或環境的限制,所以採用水泥土攪拌法施工過程中的“套打”技術,即在水泥土牆體中套打鋼筋混凝土鑽孔圍護灌注樁(直徑650mm),或套打直徑300~p400mm的樹根樁作為基坑豎向斜支撐基礎。另外,為獲得較高的抗拔和抗壓承載能力,一種新型錨杆粉噴樁複合地基也得到應用。

隨著攪拌機械創新開發和施工效率的進一步提高,以及施工監控自動化裝置的採用,水泥土攪拌法的工藝將更趨於完善,適應性將更為廣泛。可以預見,水泥土攪拌法也將愈來愈多地體現出它的顯著優點,更為被廣大工程技術人員所採用。

水泥土攪拌樁在軟土地基加固中取得了滿意的效果。為了進一步開發這項技術和擴大其使用範圍,在20世紀80年代中期,水泥土攪拌法從加固軟基的領域延伸到並作為基坑開挖的支擋結構體系。由於水泥土攪拌樁兼有隔水和擋土兩個功能,且造價經濟,因此在作為基坑支擋結構體系中,它得到了廣泛的應用。例如,平面佈置呈格柵形的重力式支擋牆、深基坑中的SMW(Soil Mixing Wall)工法、複合式土釘牆以及鑽孔灌注樁與水泥土攪拌樁組合式的支擋結構等。