浅谈深层搅拌法复合地基处理技术问题

浅谈深层搅拌法复合地基处理技术问题

蔡用国

蔡用国（广东省基础工程公司）

摘要：深层搅拌法是与地基土的成分、含水量、水化学类型以及本地区地层特点相适应的。本文针对深层搅拌法地基处理的技术问题，提出了执行规范时应注意的问题。

关键词:深层搅拌地基处理技术规范

0引言

深层搅拌法是利用水泥浆等固结剂与软土充分拌合，使固化剂与土体产生一系列的物理化学反应而凝结成桩体或墙体，从而提高地基土强度的一种地基加固处理方法，它能有效提高软土地基的承载力，增大土的变形模量，减小地基过大沉降和不均匀变形。可用于形成复合地基、基坑支护结构和止水帷幕等。该方法在我国应用已有20多年的历史，积累了丰富的设计、施工与检验经验，由于其充分利用原土、无污染、造价低，成为软土地区一般工业与民用建筑常用的地基处理方法。

1新旧地基处理规范的部分差别

1.1适用范围不同《建筑地基处理技术规范》(JGJ79——91)(简称91规范)，仅提出深层搅拌法并且9.1.1条指出:深层搅拌法适用于淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的粘性土地基。《建筑地基处理技术规范》(JGJ79——2002)(简称02规范)提出水泥土搅拌法，包括深层搅拌法和粉体喷搅法，其11.1.1条指出:水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。因此02规范适用范围更广。

1.2桩间土承载力折减系数β确定91规范和02规范对搅拌桩复合地基承载力的确定均提出应通过现场复合地基载荷试验确定，也可按下式估算

β值对地基土承载力的折减是由于在同样变形条件下，土的承载力不是充分发挥的。其中91规范β值的选取定性地根据桩端土为软土或硬土时，分别取值为0.5-1.0和0.1-0.4;而02规范明确了β值的选取依据桩端土未经修正的承载力特征值与桩周土承载力特征值的平均值的数值大小关系，当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.1-0.4，差值大时取低值，当桩端土未经修正的承载力特征值小于或等于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.5-0.9，差值大时或设置褥垫时均取高值。从上可见，02规范β值的选取依据更明确，由于β值最大为0.9，因此在同一变形条件下，桩间土承载力最大仅能发挥90%。

1.3单桩承载力确定02规范指出:搅拌桩单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定。初步设计时可按公式(2)估算，并应同时满足公式(3)的要求，应使由桩身材料强度确定的单桩承载力大于(或等于)由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力:

Ra为单桩竖向承载力特征值；fcu为与拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块(边长70.7mm或50mm的立方体试块)在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值(kPa)；η为桩身强度折减系数，干法可取0.2-0.3；湿法可取0.25-0.33；up为桩的周长（m），n为桩长范围内所划分的土层数；qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值；Li为桩长范围第i层土的厚度（m）；qp为桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa)；α为桩端天然地基土的承载力折减系数；Ap为桩的截面积（m2）。从上可见，搅拌桩的竖向承载力受桩体本身的强度所限制。这样，单纯从提高复合地基承载力的角度加大桩长必然要提高桩身强度，这不利于桩间土承载力的发挥，对复合地基的利用经济性较差。但为了解决地基土的变形问题，增加桩长是有利的。新规范提出竖向承载搅拌桩复合地基应在基础和桩之间设置褥垫层，褥垫层厚度可取200-300mm。从上文可知，存在褥垫层时，桩间土承载力折减系数可取大值，说明其具有调整桩和土荷载分担的作用。

1.4复合地基承载力的确定利用载荷试验确定水泥土搅拌桩单桩复合地基承载力时，91规范规定可取s/b或=0.04-0.10所对应的荷载；02规范规定可取s/b或0.0-0.06所对应的荷载。可见02规范对承载力控制比91规范更严格，安全度更高。

2水泥土强度的确定

从上可见，深层搅拌法复合地基承载力与水泥土的强度密切相关，因此为了研究不同水泥掺入量、不同龄期水泥土的强度变化规律以及室内与现场水泥土搅拌效果，我们进行了4组水泥土试块强度试验，水泥掺入量分别为10%、15%、20%和30%，龄期变化从15d到90d，水泥采用32.5级的普通硅酸盐水泥。其试验结果见图1。

试验结果表明，水泥土强度具有如下变化规律:

2.1虽然水泥掺入量不同，但水泥土的强度增长变化点均在龄期40-50天附近，水泥掺入量小，强度增长慢，反之增长快，龄期达到90天后，继续有增长的趋势。

2.2不同龄期水泥土强度之间大体具有如下关系

这样可以根据不同龄期水泥土强度进行90天龄期强度的推算，为设计提供依据。

3复合地基承载力的确定

为了评价复合地基承载力，对两个场地进行了15处现场载荷试验，试验最大荷载为设计荷载的2倍。根据现场水泥土的强度试验和复合地基载荷试验结果，结合该地区的地层条件，复合地基桩间土折减系数β可取0.28。由于新规范对变形控制的严格，复合地基载荷试验应在搅拌桩施工后28d后进行，否则变形难于控制。