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摘要：通过深层搅拌桩在地基中的施工技术及实例分析，阐述深层搅拌技术的机理、工艺流程、施工技术参数及施工质保措施。且对相似工程有一定的指导作用。 关键词：深层搅拌；技术； 软土； 复合地基
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
深层搅拌桩是软土地基处理中的一项新技术，具有安全可靠、经济实用的优点。本文讨论以水泥作固化剂的深层搅拌桩的加固机理，并结合工程实例进一步讨论搅拌桩的设计、施工及质量控制问题。因此，对今后深层搅拌桩工程的设计和施工具有一定的参考作用。本文主要以柱状搅拌桩加固型式为实例。
深层搅拌桩是利用深层搅拌机，沿深度方向将软土与固化剂（水泥浆或水泥粉、石灰粉,外加一定量的掺合剂）就地进行强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应,形成具有一定整体性和一定强度的加固体。这种地基处理技术适用于处理包括淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种成因的饱和软粘土，含水量较高且地基承载力标准值不大于120KPa的粘性土等地基。深层搅拌桩所用固化剂种类较多，有水泥类、石灰类、粉煤灰类、沥青类、泥浆类、化学材料类等，但最常用的仍然是水泥类，因其具有取材便利、适用土质范围广泛、加固后所形成的水泥土强度高、稳定性好等特点。与其他施工方法相比较,深层搅拌法具有施工工期短、无公害、成本低等特点，其在施工中无振动、无噪声、无地面隆起、不排污、不污染环境，对相邻建筑物不产生有害影响。深层搅拌法因其出色的工艺特点，被广泛应用于形成复合地基、支护结构、防渗帷幕等。
一、工程概况
某综合楼建筑物面积约为1740m2，为八层楼，总高度约30m ，框架结构，设计采用片筏基础，埋深2.0m，持力层为素填土（仅存在于局部地区）和属冲积层中的软弱有机质土（粘土）。该综合楼地处校区内，建筑密度大，其南侧、西侧为高6～12m的挡土墙，北侧围墙外为一条自东向西流的小溪，形成2～4m高的边坡。由于挡土墙和围墙基脚入土浅，如果综合楼基础持力层选择冲积层中承载力较高的中砂层，基坑开挖的深度较大，就会扰动挡土墙和围墙地基土体，导致围墙和挡土墙及土体滑移，严重会使周边建筑物发生不均匀沉降，给施工和已有建筑物带来安全隐患。故在施工中拟采用深层搅拌桩来解决这些问题。
二、深层搅拌桩在复合地基中的设计应用
1、单桩承载力的计算
本工程根据室内强度试验资料选择水泥掺入比αw=15%，根据《地基处理手册》（1988）相关资料和公式[4]（公式符号意义限于篇幅以下均见文献）
2、复合地基面积置换率（m）[3]
该综合楼设计采用片筏基础要求地基承载力≥180KPa，而有机质土（粘土）天然地基承载力=135Kpa。根据《建筑地基处理技术规范》公式：[3]
计算得m=0.228
3、复合地基总桩数（n ）[4]
该综合楼设计采用片筏基础占地总面积约A=1740m2。复合地基面积置换率m=0.228,桩径d＝500mm ，一根粉喷桩所承担的处理面积，深层搅拌桩的设计按正方形布置，a2=0.86 m2，计算得a =0.93 m，取a=0.90m，则粉喷桩中心距为a=0.90m，排间距a=0.90m，调整后复合地基面积置换率m=0.242,设计总桩数n＝A / Ae＝1740/0.81= 2148 根，因场地形状不规整，图上实际布孔数为在2204根。为了施工及布桩方便，实际桩数和桩间还应根据沉降差的要求，在实际施工中进行适当的调整。
4、复合地基下卧层地基强度的验算[4]
深层搅拌桩底面处经深度修正后的地基承载力标准值为：
式中：
将搅拌桩和桩间土视为一个假想实体基础时下卧层顶面地基承载力标准值为：
式中：
复合地基下卧层地基强度的验算满足设计要求。
5、复合地基的沉降计算
当深层搅拌桩复合地基承受上部基础传递来的垂直荷载后，所产生的总垂直沉降S包括桩土复合层本身的压缩变形S1和桩土复合层底面以下土的沉降量S2，即S=S1+S2。
（1）桩土复合层的压缩变形S1可按下式进行计算：
式中：
桩土复合体平均容重：
桩土复合体变形模量：
桩身水泥土变形模量：
桩间土压缩模量：
从上述设计计算可看出经过处理后复合地基的变形模量E0会比桩间土压缩模量ES提高近九倍。
(2) 桩端下未加固土层的压缩变形S2按地基规范中的分层总和法并结合表1中的相关数据计算，
故总沉降量计算值：
三、主要技术要求
1、深层搅拌桩加固深度为6.00m，且桩端进入中砂层不少于500mm。
2、加固后的复合地基承载力标准值应达到180KPa。
3、采用425#普硅早强水泥，每米进粉量不少于60kg，掺入比15%，桩径d＝500mm。
4、停灰面为自然地表面最低处以下200mm，布桩误差小于20mm，成桩误差小于50mm，垂直度误差小于1.5H%。
四、复合地基施工[3]
该复合地基加固工程于2004年9月18日开工，动用三台DSJ型深层搅拌机[2]。成桩施工采用四喷四搅工艺，粉体加固剂为425＃普通硅酸盐水泥，平均每延米用水泥60kg左右，电子称计量。施工时，钻机下降和提升速度控制在1～1.2m /min，水泥浆泵送压力为0.2～0.5Mpa。深层搅拌桩施工工艺流程图如图1。
图1 深层搅拌桩施工工艺流程
五、施工质量控制
1、桩基施工严格遵照《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-79)及相关的规范标准进行。成桩参数均按设计要求选取。
2、保证垂直度：采用精密水平仪调平，确保深层搅拌机的平整度和导向架对地面的垂直度，导向架的垂直度偏斜不超过1.5H％。
3、保证桩位准确度：采用全站仪进行桩位定位，相邻两桩位与设计误差控制在20mm以内。
4、通过机械自动控制回转与提升及电子称计量，确保搅拌和提升的均匀性。另一方面，采取三台深搅机不同时起动，避免频繁停机。
5、采用四喷四搅工艺确保固结体的连续性，避免断桩现象，并確保桩径不小于500mm 。
6、对于遇块石或其它大片障碍物的地带（如场地东北角、中部北侧），采用人工开挖清除块石或障碍物，回填土后，再施工深搅桩。
7、施工记录设有专人负责，深度记录偏差不得大于50mm；时间记录误差不得大于2秒。施工中发生的问题和处理情况，均如实记录，以便汇总分析。
六、施工效果
该工程施工结束后，对深层搅拌桩施工效果的检测，采用了开挖检查、现场静载试验和沉降观测等方法。
1、开挖检查
施工过程中对已施工的1、2排桩及其它部位的桩进行了开挖检查，证实成桩质量好，桩身强度高。施工结束后，对所有施工的桩进行了全面开挖，从开挖的桩头来看十分理想，满足设计要求。
2、现场静载试验
搅拌桩施工完成30d以后，进行现场静载试验，共对二十一个点进行静载试验，承压板的面积为0.81m2(即边长0.90m×0.90m)。
3、沉降观测
竣工后进行了两年多的沉降观测，从观测结果可以看出，沉降已趋于稳定。且累计沉降量为5.5cm，比设计计算值（5.9cm）小。
七、结论
从进行施工到实验结果看，本场地采用深层搅拌桩进行软地基加固处理是成功的。经深层搅拌加固处理的地基，其抗压强度、单桩承载力、复合地基承载力均较天然地基有显著提高。本工程证明了深层搅拌对软土地基具有良好的加固效果，水泥土搅拌桩复合地基因考虑桩土共同作用是一种经济型的地基处理方法。
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
深层搅拌桩是软土地基处理中的一项新技术，具有安全可靠、经济实用的优点。本文讨论以水泥作固化剂的深层搅拌桩的加固机理，并结合工程实例进一步讨论搅拌桩的设计、施工及质量控制问题。因此，对今后深层搅拌桩工程的设计和施工具有一定的参考作用。本文主要以柱状搅拌桩加固型式为实例。
深层搅拌桩是利用深层搅拌机，沿深度方向将软土与固化剂（水泥浆或水泥粉、石灰粉,外加一定量的掺合剂）就地进行强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应,形成具有一定整体性和一定强度的加固体。这种地基处理技术适用于处理包括淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种成因的饱和软粘土，含水量较高且地基承载力标准值不大于120KPa的粘性土等地基。深层搅拌桩所用固化剂种类较多，有水泥类、石灰类、粉煤灰类、沥青类、泥浆类、化学材料类等，但最常用的仍然是水泥类，因其具有取材便利、适用土质范围广泛、加固后所形成的水泥土强度高、稳定性好等特点。与其他施工方法相比较,深层搅拌法具有施工工期短、无公害、成本低等特点，其在施工中无振动、无噪声、无地面隆起、不排污、不污染环境，对相邻建筑物不产生有害影响。深层搅拌法因其出色的工艺特点，被广泛应用于形成复合地基、支护结构、防渗帷幕等。
一、工程概况
某综合楼建筑物面积约为1740m2，为八层楼，总高度约30m ，框架结构，设计采用片筏基础，埋深2.0m，持力层为素填土（仅存在于局部地区）和属冲积层中的软弱有机质土（粘土）。该综合楼地处校区内，建筑密度大，其南侧、西侧为高6～12m的挡土墙，北侧围墙外为一条自东向西流的小溪，形成2～4m高的边坡。由于挡土墙和围墙基脚入土浅，如果综合楼基础持力层选择冲积层中承载力较高的中砂层，基坑开挖的深度较大，就会扰动挡土墙和围墙地基土体，导致围墙和挡土墙及土体滑移，严重会使周边建筑物发生不均匀沉降，给施工和已有建筑物带来安全隐患。故在施工中拟采用深层搅拌桩来解决这些问题。
二、深层搅拌桩在复合地基中的设计应用
1、单桩承载力的计算
本工程根据室内强度试验资料选择水泥掺入比αw=15%，根据《地基处理手册》（1988）相关资料和公式[4]（公式符号意义限于篇幅以下均见文献）
2、复合地基面积置换率（m）[3]
该综合楼设计采用片筏基础要求地基承载力≥180KPa，而有机质土（粘土）天然地基承载力=135Kpa。根据《建筑地基处理技术规范》公式：[3]
计算得m=0.228
3、复合地基总桩数（n ）[4]
该综合楼设计采用片筏基础占地总面积约A=1740m2。复合地基面积置换率m=0.228,桩径d＝500mm ，一根粉喷桩所承担的处理面积，深层搅拌桩的设计按正方形布置，a2=0.86 m2，计算得a =0.93 m，取a=0.90m，则粉喷桩中心距为a=0.90m，排间距a=0.90m，调整后复合地基面积置换率m=0.242,设计总桩数n＝A / Ae＝1740/0.81= 2148 根，因场地形状不规整，图上实际布孔数为在2204根。为了施工及布桩方便，实际桩数和桩间还应根据沉降差的要求，在实际施工中进行适当的调整。
4、复合地基下卧层地基强度的验算[4]
深层搅拌桩底面处经深度修正后的地基承载力标准值为：
式中：
将搅拌桩和桩间土视为一个假想实体基础时下卧层顶面地基承载力标准值为：
式中：
复合地基下卧层地基强度的验算满足设计要求。
5、复合地基的沉降计算
当深层搅拌桩复合地基承受上部基础传递来的垂直荷载后，所产生的总垂直沉降S包括桩土复合层本身的压缩变形S1和桩土复合层底面以下土的沉降量S2，即S=S1+S2。
（1）桩土复合层的压缩变形S1可按下式进行计算：
式中：
桩土复合体平均容重：
桩土复合体变形模量：
桩身水泥土变形模量：
桩间土压缩模量：
从上述设计计算可看出经过处理后复合地基的变形模量E0会比桩间土压缩模量ES提高近九倍。
(2) 桩端下未加固土层的压缩变形S2按地基规范中的分层总和法并结合表1中的相关数据计算，
故总沉降量计算值：
三、主要技术要求
1、深层搅拌桩加固深度为6.00m，且桩端进入中砂层不少于500mm。
2、加固后的复合地基承载力标准值应达到180KPa。
3、采用425#普硅早强水泥，每米进粉量不少于60kg，掺入比15%，桩径d＝500mm。
4、停灰面为自然地表面最低处以下200mm，布桩误差小于20mm，成桩误差小于50mm，垂直度误差小于1.5H%。
四、复合地基施工[3]
该复合地基加固工程于2004年9月18日开工，动用三台DSJ型深层搅拌机[2]。成桩施工采用四喷四搅工艺，粉体加固剂为425＃普通硅酸盐水泥，平均每延米用水泥60kg左右，电子称计量。施工时，钻机下降和提升速度控制在1～1.2m /min，水泥浆泵送压力为0.2～0.5Mpa。深层搅拌桩施工工艺流程图如图1。
图1 深层搅拌桩施工工艺流程
五、施工质量控制
1、桩基施工严格遵照《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-79)及相关的规范标准进行。成桩参数均按设计要求选取。
2、保证垂直度：采用精密水平仪调平，确保深层搅拌机的平整度和导向架对地面的垂直度，导向架的垂直度偏斜不超过1.5H％。
3、保证桩位准确度：采用全站仪进行桩位定位，相邻两桩位与设计误差控制在20mm以内。
4、通过机械自动控制回转与提升及电子称计量，确保搅拌和提升的均匀性。另一方面，采取三台深搅机不同时起动，避免频繁停机。
5、采用四喷四搅工艺确保固结体的连续性，避免断桩现象，并確保桩径不小于500mm 。
6、对于遇块石或其它大片障碍物的地带（如场地东北角、中部北侧），采用人工开挖清除块石或障碍物，回填土后，再施工深搅桩。
7、施工记录设有专人负责，深度记录偏差不得大于50mm；时间记录误差不得大于2秒。施工中发生的问题和处理情况，均如实记录，以便汇总分析。
六、施工效果
该工程施工结束后，对深层搅拌桩施工效果的检测，采用了开挖检查、现场静载试验和沉降观测等方法。
1、开挖检查
施工过程中对已施工的1、2排桩及其它部位的桩进行了开挖检查，证实成桩质量好，桩身强度高。施工结束后，对所有施工的桩进行了全面开挖，从开挖的桩头来看十分理想，满足设计要求。
2、现场静载试验
搅拌桩施工完成30d以后，进行现场静载试验，共对二十一个点进行静载试验，承压板的面积为0.81m2(即边长0.90m×0.90m)。
3、沉降观测
竣工后进行了两年多的沉降观测，从观测结果可以看出，沉降已趋于稳定。且累计沉降量为5.5cm，比设计计算值（5.9cm）小。
七、结论
从进行施工到实验结果看，本场地采用深层搅拌桩进行软地基加固处理是成功的。经深层搅拌加固处理的地基，其抗压强度、单桩承载力、复合地基承载力均较天然地基有显著提高。本工程证明了深层搅拌对软土地基具有良好的加固效果，水泥土搅拌桩复合地基因考虑桩土共同作用是一种经济型的地基处理方法。