蔡长彬
海南省农垦设计院有限公司 海南海口570226
为固化剂的主要材料，通过深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌形成竖向增强体的复合地基，从而提高地基承载力，减少软土地基的不均匀沉降。本文结合工程实例，介绍水泥土搅拌桩处理方法的显著特点，并对其在软土地基中的应用进行分析。
关键词：水泥土搅拌桩；软土地基；地基处理
水泥土搅拌桩于20世纪40年代末起源于美国，50年代末期日本推广了这种地基处理方法的应用，80年代末期我国引进日本SMW法，搅拌工艺迅速推广，水泥土搅拌法在我国的应用范围不断扩展。根据已有的地基处理经验，采用水泥土搅拌桩是一种比较经济且能满足工期要求的复合地基处理方案。水泥土搅拌桩的最大特点就是桩身强度是个可变参数，其可以根据设计要求进行变化调整，水泥土搅拌桩的桩身强度与喷浆（喷粉）量和搅拌的均匀程度有关。其次，可以通过水泥土搅拌桩的有效桩长来减少软土地基的不均匀沉降。这些特点是其它桩型所不具备的,水泥土搅拌桩既可以在满足工程技术要求的同时,又可以大幅降低工程造价并有效缩短工期。
使用水泥土搅拌桩加固处理后的地基属于复合地基，复合地基是指部分土体被增强或置换，形成由地基土和竖向增强体共同承担荷载的人工地基。根据实践证明，水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土、软塑~可塑黏性土、稍密~中密粉土、松散~中密粉细砂、松散~中密中粗砂、饱和黄土等土层。
1、工程概况
拟建道路位于桂林洋经济开发区，道路全长4688米，道路红线宽15米，属次干路，拟建道路沿线稍有起伏，沿线路段地貌类型均为海成二级阶地，从区域地质图上分析，拟建位置无大断裂通过，场地周边无不良地质现象。
2、工程地质条件
根据现场钻孔地层揭露，场地内地层划分由上而下为：
①层素填土（Qml）：分布于局部路段，褐色、灰褐色，主要成分为粘性土和砂，结构松散，欠固结，欠压密，干~湿。层厚为0.20~2.00m。
②层粉质黏土（Q4m）：分布于大部分拟建路段，海相沉积。灰黑色，可塑。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，有机质含量0.6~1.2%，层厚为0.70~3.60m，然含水量平均值为21.5%，天然孔隙比平均值为0.642，液性指数IL=0.26~0.74，压缩系数a1-2为0.31~0.65MPa-1，属于中~高压缩性土，均匀性差，工程性质差。
③层淤泥质粉质黏土（Q4m）：分布于整个场地，海相沉积。灰黑色，软塑，局部夹有粉砂，干强度高，高韧性，无摇振反应，稍有光泽，有机质含量0.6~3.5%，层厚为2.90~7.20m，天然含水量平均值为44.0%，天然孔隙比平均值为1.236，液性指数IL=0.84~0.93，压缩系数a1-2为0.69~1.17MPa-1，属于高压缩性土，均匀性差，工程性质差。
④层中砂（Q3m）：分布于场地大部分地段，海相沉积。灰褐色，混粒结构，以中粒为主，夹粗粒、砾粒。湿~饱和，稍密~中密，粘粒含量约2.2~19.9%，层厚为4.90~6.80m。标准贯入试验实测击数11~16击，天然含水量平均值为14.2%，均匀性一般，工程性质一般。
⑤层粉质黏土（N2m）：分布于整个场地，海相沉积。棕黄色，可塑~硬塑，局部夹有粉砂，干强度高，高韧性，无摇振反应，稍有光泽。含少量生物贝壳碎片，局部出现钙化块石，未揭穿，最大揭露厚度为11.90m，天然含水量平均值为31.0%，天然孔隙比平均值为0.928，液性指数IL=-0.19~0.65，压缩系数a1-2为0.19~0.27MPa-1，属于中压缩性土，均匀性一般，工程性质一般。
场地土层物理、力学性质指标统计表
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经24小时稳定水位观测，场地地下水主要赋存于②层粉质黏土中的孔隙潜水及④层中砂中的孔隙微承压水。潜水主要接受大气降水补给和地下径流补给，经蒸发和地下径流排泄，微承压水主要接受地下径流补给，经地下径流排泄。粉质黏土含水层富水性、透水性差，属弱透水层，砂层含水层富水性、透水性好，属强透水层，水位季节性变化较大。
3、地基处理方案比较
由于场地内上部存在素填土及软弱土层，若采用天然地基，土层承载力及沉降控制均不能满足设计要求，综合场地特点、经济效益及工期要求考虑，拟采用地基处理方法对地基进行加固处理。
⑴换填垫层法：上部①层素填土及②层粉质黏土层厚较大，且下卧层为淤泥质粉质黏土，换填处理效果不明显，且开挖工作量大；
⑵强夯法：场地北侧有市政道路及管线工程正在施工，使用强夯必然会对周边环境产生震裂影响，且场地下软土含水量较高，强夯未必能达到预期加固效果；
⑶砂石桩复合地基：砂石桩能提高地基承载力，但对有沉降控制要求的拟建物不适用，不能起到减少不均匀沉降的作用；
⑷水泥土搅拌桩复合地基：施工简单，最大限度的利用了原土，施工时间短，能够满足工程建设对时间的要求，搅拌时无振动、无噪声和无污染，不会对周边环境造成不良影响，对周围原有建筑物和地下管沟影响很小，且在提高地基承载力的同时能够大大减小沉降量，综上，水泥土搅拌桩复合地基法适用于该市政道路的地基处理。
4、复合地基承载力估算
根据拟建道路承载力特点及设计要求，按桩径500mm，桩间距1.0m，等边三角形布桩，桩身抗压强度fcu=1.8MPa，桩顶埋深1.0m，桩端进入④层中砂1.0m。以钻孔ZK15为例，测算采用水泥土搅拌桩处理后的复合地基承载力。
ZK15地层数据
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本拟建道路设计承载力特征值为150kPa，按以上水泥土搅拌桩设计方案估算的处理后复合地基承载力为167.08kPa，大于设计要求的承载力特征值。复合地基的承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基静载荷试验确定，单桩承载力特征值应通过现场静载荷试验确定。
由于地域及土层区别，复合地基承载力估算值与实际值可能存在差异，因此在正式施工前应布设工程试验桩，对试验桩进行静载荷试验，确定各计算参数，检测工程试验桩满足设计要求后方可进行正式桩施工。本道路工程在K0+025~K0+045、K2+648~K2+673及K3+452~K3+480段内施工工程试验桩，并在养护28天后进行静载荷试验。
5、复合地基静载荷试验
严格遵照水泥土搅拌桩施工要求进行成桩施工后，按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）、《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）要求，对工程试验桩进行单桩复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验，静载荷试验在成桩后28天进行。
按照试验要求进行单桩静载荷试验，实测单桩承载力特征值及最大沉降量均满足设计要求，选取三根试验桩试验结果汇总如下表：
单桩静载荷试验汇总表
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单桩复合地基静载荷试验采用方形承压板，面积为一根桩承担的处理面积，单桩复合地基静荷载试验桩的中心应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。实测复合地基承载力特征值及最大沉降量均满足设计要求，选取三组试验结果汇总如下表：
单桩复合地基静载荷试验汇总表
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6、结束语
⑴选取地基处理方案时要根据拟建场地岩土工程特点及技术要求，结合经济效益及工期要求，因地制宜，制定最合适的地基处理方案；
⑵水泥土搅拌桩可以显著提高地基承载力及减少不均匀沉降，施工方便快捷，对环境不会产生不良影响，且应用技术较为成熟，应用范围广；
⑶在水泥土搅拌桩正式施工前应布设工程试验桩，对试验桩进行静载荷试验，确定各计算参数，正式成桩后要严格按照规范标准对桩身承载力及桩身完整性进行检测。
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