一、前言
水泥土深層攪拌法是在處理軟土地基方面被推廣使用的一種方法，該方法是強制將粉狀水泥與含水量較高的軟土拌和，讓水泥、土和水三者發生水化及物化反應，從而形成具有一定強度的水泥土樁，樁與樁間土組成復合地基。水泥土攪拌樁加固地基具有施工工期短，效率高，施工中無振動，無噪聲，無地面隆起，不排污，不擠土，不污染環境等優點，因而在處理軟土地基方面得到廣泛的應用。
樁身質量一定程度上決定了水泥攪拌樁復合地基承載力。因此，在施工過程中對成樁工藝、施工機具和質量檢驗等的要求都較高，為此，對于相關的規范及規章要嚴格執行，以保證工程質量的安全可靠。實踐表明，要增大軟土地基的承載力，可以采用水泥攪拌樁處理方法來實現，這是由于深層攪拌法工后沉降小，該方法較為適用于沉降要求比較高的軟土地基處理，因此，當前在處理軟土地基方面人們較為推廣的方法就為深層攪拌加固法。
二、水泥攪拌樁設計計算
水泥攪拌樁的常規設計步驟為:首先以場地工程地質條件為依據，對單樁豎向承載力進行確定，然后再以復合地基承載力的要求為依據，將置換率、樁數確定下來，再進行布樁，最后再進行必要的驗算。復合地基承載力的驗算、下臥層的強度驗算、地基的沉降變形驗算這三個部分為計算的主要內容。
（一）確定單樁豎向承載力特征值
我國《地基處理手冊》規定: 要通過現場單樁載荷試驗來確定單樁豎向承載力特征值。也可根據式(1)來進行估算，同時還要滿足式(2)的要求，要確保式(2)樁身材料強度所確定的單樁承載力要大于由樁周土和樁端土的抗力所提供的單樁承載力，即在兩者中取小值。
其中，R_a代表單樁豎向承載力特征值，kN。f_cu代表在標準養護條件下，與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內加固土試塊(邊長為70.7 mm或50 mm立方體)，90 d齡期的立方體無側限抗壓強度平均值，kPa。η代表樁身強度折減系數，其干法可取0.20-0.30，濕法則取0.25-0.33。A_p代表樁的截面積，m²。u_p代表樁的周長，m。n代表樁長范圍內所劃分的土層數。q_si代表樁周第i層土的側阻力特征值，通常其值可取4 kPa-7 kPa，對于淤泥質土而言可取6 kPa-12 kPa，對于軟塑性狀態的粘性土而言可取10 kPa-15 kPa，對于可塑狀態的粘性土而言可取12 kPa-18 kPa。l_i代表樁長范圍內第i層土的厚度。M；a代表樁端天然地基土的承載力折減系數，通常其值可取0.4-0.6。q_p代表樁端地基土未經修正的承載力特征值，kPa。
（二）確定復合地基承載力
要通過現場復合地基載荷試驗來確定水泥攪拌樁復合地基承載力特征值，也可以按照 (3)來計算:

其中，f_sp,_k代表攪拌樁復合地基承載力特征值，kPa；m代表面積置換率。β代表樁間土承載力折減系數，根據《地基處理手冊》中的相關規定，在軟土情況下樁端土的承載力可取0.5-1.0，在硬土情況下樁端土的承載力可取0.1-0.4，β=0是在不考慮樁間土作用時。f_s,k代表樁間天然地基土承載力特征值，kPa。
（三）確定樁數并布樁
由式(4)可以計算并確定水泥攪拌樁樁數:

其中，n代表樁數。A代表上部結構基礎底面積，m²。要根據基礎類型來確定水泥攪拌樁的布置，通常在布樁時采用正方形或等邊三角形進行，樁間距根據面積置換率可算出，通常在基礎范圍內進行布樁，如果條件允許的情況下，適宜在基礎外緣處加兩排護樁。
（四）下臥層地基強度驗算
如果所設計的攪拌樁置換率較大，且并不為單排樁時，要將攪拌群樁和樁間土看作為一個假想實體基礎，通過式(6)可以驗算出下臥層地基強度:
其中,R_b代表所假想的實體基礎底面的平均豎向壓力設計值。kPa；A代表上部結構基礎底面積，m²。G代表假想實體基礎自重，kN。A_s代表假想實體基礎的側表面積，m²。q_s代表所假想實體基礎側面的土層摩阻力平均值，kPa。A₁代表所假想實體基礎得底面積， m²。f_sp代表復合地基設計值。k,f_s,_k代表樁間土承載力設計值,kPa。R_s代表所假想實體基礎底面經修正后的地基承載力設計值，kPa。
（五）沉降計算
當上部基礎傳來的荷載時，該荷載由攪拌樁復合地基承受，同時還會產生的沉降S，樁土復合層本身的壓縮變形S₁和下臥層的沉降S₂構成了沉降S，即S= S₁+ S₂。

其中，P代表樁土復合層頂面的平均壓力，kPa。P₀代表樁土復合層底面的附加壓力，kPa。γ_p代表樁土復合體的平均重度。L代表樁長。E₀代表樁土復合體的變形模量，kPa。E_p代表樁身水泥土的變形模量，kPa。E_s代表樁間土的變形模量，kPa。按照現行地基規范中的分層總合法可以計算出樁端下未加固土層的沉降量S_2，如式（8）：
其中，ΔP_si代表樁端下沒有加固土層第i層復合土體上的附加應力增量，kPa。H_i代表樁端下沒有加固土層第i層復合土層的厚度，m。E_si代表樁端下沒有加固土層第i層復合土體的壓縮模量，kPa。
(六)設計步驟
1、地基變形可以根據地層結構進行計算，加固深度由建筑物對變形量的要求來確定，即對施工樁長進行選擇。
2、樁身強度和水泥摻入比及有關施工參數要根據土質條件、固化劑摻量、室內配比試驗資料和現場工程經驗進行選擇。在缺少室內配比試驗資料時，可以估算樁身無側限抗壓強度f_cu值為1.0 Mpa-1.6 MPa。
3、以樁身強度的大小及樁的斷面尺寸為依據，單樁承載力可以由式(2)計算出。
4、單樁承載力由上述步驟可求得，地基土對樁提供的承載力可以由式(1)計算得出，對有效樁長計算并確定。
5、復合地基承載力fsp值要達到所規定要求，就要根據單樁承載力、有效樁長和上部結構進行確定，樁土面積置換率m和樁數計算值n通過式(4)和式(5)分別計算出來。
6、在布樁過程中要根據樁土面積置換率和基礎形式進行，可僅限于在基礎平面范圍內布置攪拌樁。
7、在對復合地基變形進行計算時，如果達不到上部建筑物容許值時，既要對樁長進行調整然后再計算。
三、施工過程中的質量控制
軟土地基自身承載力弱，因此對地基加固的標準要求很高，施工質量必須嚴格得到控制，以保證施工質量達到設計要求。在施工中，必須對每根樁的垂直度，包括攪拌樁的強度，樁長，樁位，送漿等嚴格按操作程序及技術標準去操作完成。在這些質量控制點上要嚴格進行技術監督，發現任何差錯都必須立即糾正，否則可能釀成質量事故。
1、垂直度。對攪拌樁垂直度質量控制嚴格與否，直接影響到樁身的整體質量。在樁架上兩個方向設置水平尺及2m高的線砣，使垂直線球保持在刻度范圍內，每根樁打樁前檢查一次，每鉆進提升一次時，必須檢查一次，使打樁全過程保持在允許的垂直度范圍內。
2、攪拌樁強度。其質量控制要求是對入場的施工材料及時抽查、送驗，對不符合技術要求的施工材料杜絕使用；隨機檢查水泥灰與水的配合比是否符合要求，達到標準。
3、樁長。其質量控制要求是計算好施工樁長，成樁前量好鉆桿長度，并在樁架上做好標記，保證深度誤差小于5cm，嚴格掌握好噴漿位置。
4、樁位。其質量控制要求是根據總承包方提供的控制點測量設置樁位（用竹簽作標記），測量誤差要小于1cm，攪拌頭對準竹簽誤差也應小于1cm，累計誤差小于2cm。
5、送漿。其質量控制要求，在灰漿擠壓泵上安裝擠壓表或自動記錄儀，防止送漿壓力不足和樁身斷漿。在送漿過程中，設專人觀察，記錄，發現問題及時與前臺取得聯系并進行補噴，補攪。
四、結束語
（一）將樁間天然地基土承載標準值取為樁間土承載力標準值。因水泥土在攪拌樁中將樁間土水分吸收，這樣就可以固結天然地基土，從而就使得樁間土強度得以加強。因此，樁間土天然承載力標準值由樁間土被固結后的實際承載力所代替是可行的。
（二）深層攪拌樁利用了原有的軟弱土，將天然地基軟弱土與固化劑攪拌混合，從而大大減少了土方工程。相比灌注樁，即可以節省材料，還便于施工。尤其對于軟土地基，深層攪拌樁對于軟土地基的加固具有較好的實用性。
參考文獻：
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