厚软土加芯桩地基处理绿色施工技术及其应用研究

崔洪进

（中机国能电力工程有限公司，上海 260001）

引言：在安徽毫州建筑工程场地中，一直采用中等风化砂岩做建筑物桩(钻孔灌注桩)基础持力层地基，但这种方案基础造价偏高。根据建筑物结构类型、荷载大小及使用要求，结合场地地形地貌、地层结构，项目制定了水泥土加芯搅拌桩地基加固施工方案，从而确保节点工期保质保量完成施工任务。

一、建筑工程领域软土地基处理技术存在的主要问题

由于地基处理理论与施工技术水平前期相对落后，现在国内地基处理工程技术发展很快，同时地基处理项目较多，直接引起地基处理队伍迅速膨胀。施工机械与我国工程建设的内在需求还存在较大差距，绝大多数地基处理人员施工前没有进行系统的技术培训，导致施工人员不能完全准确的完成地基处理技术的关键环节，同时，部分施工单位在施工过程中还存在偷工减料的现象，造成地基处理过程的失败[1]。

二、加芯桩的应用背景

软土是指以水下沉积的软弱粘性土或淤泥为主的地层,是软粘土、淤泥质土、淤泥的总称。软土的主要特征如下：（1）天然含水量高，孔隙比大。软土的天然含水量一般接近或大于液限（泥土从流动状态转变为可塑状态（或由 可塑状态到流动状态）的界限含水率），在 45 %以上，天然空隙比大多在 1.0～1.5 之间。 （2）透水性差。软土亲水性比较强，但透水性较差，渗透系数一般在 10-7～ 10-8cm/s 之间，十分不利于内部水分的渗透，地基排水性能不良。（3）压缩性高。软土的孔隙比较大，土体颗粒间的连接结构不稳定，具有高压缩性，且这种压缩性还会随着液限的增加而增加。（4）触变性和蠕变性大。粘性土结构受扰动时，土体的强度降低，静置一段时间后，由于土体颗粒、离子、水分子体系趋于平衡，土体的强度又逐渐恢复。基于以上的几点特征，软土地基承载负荷的能力弱，且极易发生变形，造成地基结构整体沉降或局部塌陷，对于建筑的安全稳固十分不利，因此实际的建筑使用中必须采取一定的技术方法处理加固软土地基[2]。

三、软土地基常用的关键技术特征

（一）传统的软土地基加固处理技术

国内传统的地基加固处理技术主要包括换填垫层法、排水固结法、强夯法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、砂桩法、碎石桩法、石灰桩法、水泥土搅拌法、夯实水泥土桩法等等。此外还包括高压喷射注浆法、水泥粉煤灰碎石桩法、加筋法、灌浆法、特殊土地地基处理方法等[3]

（二）地基复合加固处理技术

目前国内的地基复合加固处理技术主要包括复合地基加固体、多元加固体复合地基、多方法复合加固、大面积地基加固、土工合成材料、特殊土加固技术等关键技术。复合地基主要指由水泥土桩或柔性桩等共同形成的复合地基，工程中具备承担荷载的重要功能，同时具备承担排水通道等功能。目前国内对由桩构成的复合地基应用较多，主要包括浆固碎石桩、高压挤土砂浆桩(CCMG)、变径水泥土搅拌桩、双向水泥搅拌桩、混凝土芯砂石桩等。多元加固体复合地基是通过采用不同的加固体共同形成多种加固体形成复合地基，其主要目的是有效改善复合地基的工作性能。多元复合地基，一是可以促进不排水加固体施工时土的固结，二是促进加载时加固体之间土体的固结，三是防止地震时砂土液化，四是提高地基稳定性，五是实现地基竖向强度加固。多方法复合加固是在地基处理的过程中，在同一场地应用两种或者两种以上的地基处理技术，通过降低地基（土）的压缩性，提升地基承载力以及稳定性，达到地基处理的设计要求，保证工程项目施工安全（和上部结构的安全）。大面积地基加固主要解决建设覆盖面广、规模大、数量多、标准高等特殊要求的地基处理工程。土工合成材料主要通过在软土地基中加入不同功能的土工合成材料提升软土地基的承载能力与强度特性等。例如软土路基在交通荷载的长期作用下，往往会产生软化现象，从而导致道路产生较大沉降，通过在软土地基中设置加筋等相关材料，实现对软土地基的加固处理，达到软土地基处理的工程要求[4]。

四、厚软土加芯桩地基处理绿色施工技术及其应用研究

（一）深入了解厚软土的特性

我国公路行业规范对软土地基的定义是指强度低，压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。由于软土强度低，沉降量大，往往给道路工程带来很大的危害，如处理不当，会给公路的施工和使用造成很大影响。基坑地基按加固部位不同，分为基坑内加固和基坑外两种。

1.基坑外加固的目的主要是止水，有时也可减少围护结构承受的主动土压力。

2.基坑内加固的目的主要有：提高土体的强度和土体的侧向抗力，减少围护结构位移，保护基坑周边建筑物及地下管线；防止坑底土体隆起破坏；防止坑底土体渗流破坏；弥补围护墙体插入深度不足等。

（二）因地制宜的合理选择处理方法

目前国内软土地基处理在选择地基处理技术环节存在着一定盲目性，选择地基处理技术的过程中往往根据当地的工程经验来决定，没有完全考虑勘察结果以及在施工过程中可能出现的一系列问题，针对不同技术没有进行详细的工程造价对比。例如，在饱和软粘土地基项目选择地基处理技术的过程中并不适宜采用挤密、振密法进行加固处理。

五、厚软土加芯桩地基处理绿色施工技术

（一）水泥搅拌桩施工

水泥搅拌桩的施工程序为:测量放样→水泥搅拌机定位及调整导向架垂直度→搅拌钻机钻至设计深度→喷浆搅拌、提升→复搅喷浆～下沉→重复搅拌提升→全桩复搅下沉→全桩复搅提升→移至下一根桩、重复以上工序。为了保证土体均匀搅拌和桩体强度达到设计要求，应使桩内搅拌次数大于20次。

（二）拌制浆液

搅拌机搅拌下沉同时，后台拌制水泥浆液，待压浆前将浆液放入集料斗中，每个浆罐配备-一个比重称，用于测定浆液密度，制备好的水泥浆液不得离析。

（三）喷浆搅拌提升

打开送料阀门，关闭送气阀门，喷送加固浆液。其出口压力保持0.5Mpa,使水泥浆连续喷入，搅拌机旋喷速度控制为0.8m/min.桩机操作者与搅拌施工员应保持密切联系，施工中应保证搅拌机喷浆时连续供浆，最佳喷浆量须根据地层的软硬情况和搅拌头的工艺特点而定。在桩底和桩顶喷浆应充分搅拌，当钻头钻至桩底后，在原位转动喷浆30s，以保证桩头均匀密实，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头，在尚未喷浆的情况下严禁进行钻机提升工作。

施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m 处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过三小时，宜先拆卸输浆管路，并加以清洗。浆喷机提升到设计桩顶标高以上30cm 后，为使软土和水泥浆浆喷均匀，再次喷浆搅拌下沉至设计桩底标高。

（四）防止污染

施工中将塑料排水板堆放在现场并加以覆盖，以防暴露在空气中老化,在进行砂砾垫层施工时应避免被污染砂砾垫层，以免降低砂砾垫层的排水性能。塑料排水板在插入地基的过程中应保证板不扭曲,透水膜不破损和不被污染，塑料排水板的底部应与锚靴很好的“锚固”，以免在拔出保护套管时将其带出。插好后应及时将露出在垫层外的多余部分切断,并予以保护，以防在打桩机移动、车辆的进出或下雨时受到损坏而降低排水效果，施工过程中防止泥土等杂物进入套管内，一旦发现，及时清除。

结束语：加芯搅拌桩技术是在水泥土搅拌桩基础上发展起来的一种用于加固软弱土地基和深基坑支护工程的新工法。根据地基处理方法的适用条件和对邻近建筑物的影响因素、环保要求等，进行综合分析比对，水泥土搅拌加芯桩地基处理方法较优。水泥土加芯搅拌桩新技术是在多向搅拌水泥土桩基础上的一种技术延伸,即在纯摩擦型的多向搅拌水泥土桩成桩后,及时在其桩中心插入经预制成型的混凝土“芯桩”,使之成为刚性桩,既可充分发挥搅拌桩良好的摩擦力又使桩身具有较好的强度,从而大幅提高桩的承载力，避免搅拌桩局部不均匀的缺陷；减少对场地干扰，保护了现场环境。