软土地基土木建筑工程中水泥土搅拌桩复合地基施工技术与承载力提升实践研究

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

王华

150421198004300928天津美境源生态科技有限公司,天津 300000

摘要

软土地基(如淤泥、淤泥质土)因含水量高、压缩性大、抗剪强度低,直接作为建筑地基易引发建筑物沉降超标、墙体开裂等问题。水泥土搅拌桩复合地基通过将水泥与软土强制搅拌形成桩体,与桩间土共同承担荷载,成为软土地基处理的主流技术。当前施工中存在“桩体均匀性差、桩土协同不足、承载力提升不稳定”等问题,难以满足工程安全需求。本文结合软土地基特性,从水泥土搅拌桩施工技术优化(桩体设计、工艺控制、质量检测)与承载力提升策略(桩土协同强化、褥垫层适配、动态监测)两方面阐述实践路径,总结应用效果,旨在为软土地基工程提供“技术可靠、承载力稳定”的解决方案,助力建筑工程安全与耐久性提升。


关键词

软土地基;水泥土搅拌桩;复合地基;施工技术;承载力提升;桩土协同

正文


一、软土地基水泥土搅拌桩复合地基的核心技术难点

软土地基的特殊工程性质与水泥土搅拌桩的施工特性相互作用,导致复合地基在施工与承载力保障方面面临多重难点。

1.1施工过程的核心难点

一是桩体均匀性控制难,软土含水量差异大(部分区域超过40%),搅拌过程中易出现“水泥浆团聚”(局部水泥浓度过高)或“搅拌不充分”(软土结块未打散),导致桩体强度不均,薄弱部位易成为受力短板;深层软土(深度超过10m)搅拌时,桩机扭矩不足或搅拌叶片磨损,易造成底部桩体搅拌不彻底,形成“断桩”隐患。二是施工参数适配性差,水泥掺入比(水泥用量与软土质量比)、搅拌速度、提升速度等参数未结合软土特性动态调整:如高含水量软土未适当提高水泥掺入比,桩体强度难以达标;提升速度过快导致水泥浆与软土混合时间不足,桩体密实度下降。三是周边环境影响大,软土地层灵敏度高,搅拌桩施工时的振动与挤土效应,易导致周边既有建筑物(如低矮民房)或地下管线(如给排水管)沉降、变形;若施工顺序不合理(如从场地边缘向中心推进),易形成封闭挤土区域,加剧桩体偏位或桩间土扰动。

1.2承载力提升的核心难点

一是桩土协同作用弱,桩体与桩间土刚度差异过大(桩体强度远高于桩间土),荷载作用下桩体过度承担荷载,桩间土承载潜力未充分发挥,易导致桩体受力集中而破坏,或桩间土沉降过大拉裂桩体。二是褥垫层设计不合理,褥垫层(桩顶与基础之间的缓冲层)厚度过薄或材料选择不当(如采用砂石级配差的材料),无法有效传递荷载、调整桩土受力比例;部分工程省略褥垫层,导致基础直接与桩体接触,桩间土无法参与受力,复合地基优势失效。三是长期稳定性不足,软土地基存在次固结沉降特性,复合地基竣工后仍可能因桩间土缓慢压缩出现后期沉降;若桩体水泥水化反应不充分(如养护环境湿度不足),长期使用中桩体强度可能衰减,导致复合地基承载力下降。

二、水泥土搅拌桩复合地基施工技术优化与承载力提升实践路径

针对技术难点,结合软土地基工程需求,从施工技术优化与承载力提升两方面构建系统化实践路径。

2.1水泥土搅拌桩施工技术优化

一是桩体设计与参数适配,根据软土厚度、承载力要求确定桩体参数:桩长需穿透软土层进入下卧硬土层(如粉质黏土层)不小于0.5m,避免桩端落在软土中;水泥掺入比按软土含水量调整(高含水量软土掺入比不低于15%),必要时掺入粉煤灰改善桩体和易性;搅拌速度控制在20-30r/min,提升速度不超过0.8m/min,确保水泥浆与软土充分混合。二是施工工艺精细化控制,采用“四搅两喷”工艺(两次下钻喷浆、两次提升搅拌),下钻时喷浆量占总量的60%,提升时补足剩余40%,确保桩体上下部强度均匀;深层搅拌时选用大扭矩桩机(扭矩不低于200kNm),定期检查搅拌叶片磨损情况(磨损超过10mm及时更换),避免底部搅拌不充分;施工顺序采用“跳打式”(隔桩施工),减少挤土效应,对周边敏感区域设置隔离桩(如钢板桩),降低施工对环境的影响。三是施工质量检测强化,成桩7天后采用轻型动力触探(N10)检测桩体密实度,重点检查桩顶下2-3m及桩底部位;28天后采用钻芯法取样检测桩体无侧限抗压强度(要求不低于1.2MPa),每个工程检测数量不少于总桩数的1%;对重要工程采用静载试验验证单桩承载力,确保桩体质量满足设计要求。

2.2复合地基承载力提升策略

一是桩土协同作用强化,通过调整桩间距与桩径优化桩土面积置换率(一般控制在15%-25%),避免置换率过高导致桩间土闲置或过低导致桩体过载;对承载力差异大的软土区域,采用“长短桩结合”设计(长桩处理深层软土,短桩加固浅层软土),平衡桩土受力;施工后对桩间土采用轻型碾压(压实度不低于85%),提升桩间土密度,增强其承载能力,实现桩土共同受力。二是褥垫层优化设计,褥垫层选用级配良好的砂石(粒径5-20mm)或碎石,厚度控制在150-300mm,根据桩土刚度比调整(刚度差异大时适当增厚);铺设时采用分层摊铺、机械压实(压实度不低于90%),确保褥垫层厚度均匀、密实度一致;褥垫层内可铺设土工格栅(抗拉强度不低于20kN/m),增强褥垫层整体性,避免局部沉降导致荷载集中。三是动态监测与后期维护,设置沉降观测点(建筑物角点、中点及周边地面),竣工后定期观测(前3个月每月1次,之后每3个月1次),监测数据超过预警值(如月沉降量超过5mm)时,及时采取加固措施(如补打搅拌桩、注浆加固桩间土);对长期使用的工程,定期检查桩体完整性(如采用地质雷达检测),发现桩体破损及时修复,保障复合地基长期稳定性。

三、结论

软土地基水泥土搅拌桩复合地基需通过“施工参数适配、工艺精细化、质量检测强化”优化施工技术,确保桩体质量均匀可靠;通过“桩土协同优化、褥垫层适配、动态监测”提升承载力,实现荷载合理分配与长期稳定。实践表明,该路径可有效提升复合地基承载力(一般提升2-3倍),控制建筑物沉降(沉降量可减少60%以上),满足软土地基工程安全需求。未来,需进一步研发新型搅拌工艺(如高压喷射搅拌结合机械搅拌)、优化水泥土外加剂(如掺入早强剂提升早期强度),同时结合BIM技术实现施工全过程可视化管控,推动软土地基处理技术向“高效化、精准化、长效化”发展,为软土地区土木建筑工程高质量建设提供支撑。

参考文献:

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[3]商庆坤,裴利华,桂跃,等.泥炭质土水泥土搅拌桩复合地基承载特性研究[J].地基处理,2022,4(01):40-47.


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