我國幅員遼闊，地質(zhì)情況復雜多變，其中軟土在我國分布十分廣泛，在長(cháng)江、珠江三角洲等濱海和湖沼地帶尤為普遍。軟土地基由于其低抗剪強度、高壓縮性和弱透水性，工程力學(xué)性能很差，直接影響結構工程的穩定性和耐久性。為保證高速公路的安全和正常使用，必須要對高速公路通過(guò)地段的軟土進(jìn)行加固處理，使其滿(mǎn)足工程的要求。工程實(shí)踐證明，對于深厚軟黏土地基或粘性較大的軟土地基的加固處理以深層攪拌法居多。

　　深層攪拌法處理深度一般要超過(guò)5m，一些資料顯示最大加固深度可達60m，一般不超過(guò)15m~18m.深層攪拌法采用的固化劑一般分水泥類(lèi)、石灰類(lèi)、瀝青類(lèi)和化學(xué)材料類(lèi)。目前最常用的固化劑就是水泥類(lèi)固化劑，其次是石灰類(lèi)固化劑。用水泥類(lèi)固化劑的攪拌樁又分為“濕法”和“干法”兩種工藝，水泥深層攪拌樁就是典型的“濕法”。本文介紹的某高速公路中，橋坡段及涵洞或通道結構物處為防止結構物開(kāi)裂、位移、基樁受剪破壞及控制工后沉降，采用水泥攪拌樁處理方案。

　　1、水泥深層攪拌樁加固地基的基本原理

　　本工法屬于膠結法類(lèi)。通過(guò)攪拌機械將膠結材料（水泥）與地基的軟土攪拌成樁柱體。由水泥攪拌樁柱體與四周軟土組成復合地基，提高地基的承載力，減少地基沉降。此外，還能阻止地下水的滲透。水泥黏土固化過(guò)程中的物理化學(xué)機理與混凝土的硬化機理有所不同。水泥黏土在固化過(guò)程中由于水泥摻入量很少，它是由黏土包圍水泥，與混凝土不同，水泥黏土的固化速度慢，強度也低，并隨含水量的變化而改變。

　　1.1水泥的水介和水化化學(xué)反應

　　普通硅酸鹽水泥由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成，由這些不同的氧化物可以分別組成不同的水泥礦物，它們是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣及硫酸鈣等。當黏土與水泥相接觸時(shí)，水泥顆粒與黏土中的水發(fā)生水介和水化反應，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣及含水鐵酸鈣等鈣化物。這些鈣化物是堅硬的固體，是促進(jìn)水泥黏土具有一定強度而達到加固目的的核心物質(zhì)。

　　1.2水泥水化物與黏土顆粒的化學(xué)作用

　　當水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續硬化，形成水泥骨架；有的則與其周?chē)�的黏土顆粒發(fā)生一系列的反應，這些反應如下：1）離子交換和團�；�作用。2）硬化反應。3）碳酸化作用。

　　2、水泥深層攪拌樁在高速公路軟土地基加固中的作用

　　2.1工程概況

　　我單位2002年~2005年在安徽滁州市承建的蚌寧高速公路來(lái)安曹莊—明光段二標K6+920~K8+280范圍內橋坡段和小型構筑物地基處理就采用了水泥深層攪拌樁，總樁長(cháng)為121 606延米。

　　2.2軟土地基加固設計

　　1）橋坡段處理方案。針對軟土地基上橋臺可能發(fā)生諸如橋臺開(kāi)裂、位移、基樁受剪破壞等情況，為保證橋臺與路堤相鄰處差異和工后沉降不大于0.1 m，橋坡段采用水泥攪拌樁預壓處理方案，濕法施工，成樁直徑50 cm，在樁頂做30 cm厚碎石墊層，布樁形式采用正三角形，按平行于橋臺走向布設，樁長(cháng)8 m~10 m，橋坡段按2倍左右的臺背高度等分A，B，C三段加固處理區，樁間距分別為1.1 m，1.2 m，1.3 m，另外在臺前1.5倍~2倍左右的臺后填土高度及錐坡范圍內的D區也要處理，樁間距1.3 m.

　　2）小型構筑物地基的處理方案。為滿(mǎn)足涵洞或通道結構物對地基承載力的要求和保證工后沉降不大于0.2 m，對軟土地基采用水泥深層攪拌樁預壓處理方案，濕法施工，成樁直徑50 cm，在樁頂做30 cm厚碎石墊層，布樁形式采用正三角形，按平行涵洞的中軸線(xiàn)對稱(chēng)布樁，樁長(cháng)8 m~14 m，涵洞附近劃分B，A，B三段加固處理區，中間加密區A斷樁間距為1.1 m，兩端過(guò)渡區B段為1.3 m.A區采用20 m高土工格室裝碎石回填密實(shí)。

　　2.3水泥深層攪拌樁施工工藝

　　1）成樁試驗。在攪拌樁施工前為確認施工工藝，水泥漿配合比及外加劑的加入情況對攪拌樁強度的影響，確定場(chǎng)地相對較好的K8+180圓管涵明光側B區做試驗樁位置，利用工程樁，做8種配合比及不同攪拌情況下的成樁試驗，每種做2根，共計16根，分別進(jìn)行編號，根據試驗結果確定最佳施工工藝。根據試驗結果，最后確定選用二噴二攪成樁，水泥摻入量15%，減水劑為水泥用量的1.5%.

　　2）施工機械。采用SJB-1型深層水泥攪拌機。該機為自動(dòng)卷?yè)P走管式，自重13 t，底盤(pán)為4.0 m×8.0 m，主機轉速為60 r/min，功率37 kW，最大深度22.0 m，塔高22.0 m，提升速度一擋29 r/min，二擋53 r/min，三擋82 r/min.

　　3）施工現場(chǎng)應予平整并壓實(shí)，不得回填雜填土。

　　4）攪拌樁施工前應對攪拌機械的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達攪拌機輸漿口的時(shí)間和起吊設備提升速度等施工參數進(jìn)行標定。水泥漿液的配制要嚴格控制水灰比，一般為0.45~0.5.

　　5）水泥攪拌樁主要按下列步驟進(jìn)行：攪拌機械就位、調平；預攪下沉，下沉時(shí)采用噴漿工藝；噴漿攪拌提升至設計停漿標高；重復攪拌下沉；重復噴漿、攪拌至設計停漿標高后，再提升到孔口；測量料罐剩余量，對不滿(mǎn)足設計要求的樁位應立即補攪，關(guān)閉機械，樁機移至下一機位。6）水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗的項目及抽檢數量，按設計及規范要求辦理。

　　2.4施工中應注意的事項

　　1）加固深度：雖然水泥深層攪拌樁加固深度曾有過(guò)60 m，甚至更長(cháng)的記錄，但由于目前攪拌樁樁長(cháng)受機具工藝限制，且由于水泥攪拌樁復合地基的分層沉降和水平收斂深度在15 m左右所以在作為承載作用下的水泥攪拌樁加固深度還是以不超過(guò)15 m~18 m為宜。

　　2）攪拌工藝。攪拌機械的攪拌功能和攪拌是否充分對水泥攪拌加固法的加固效果起著(zhù)重要的作用。因此在水泥攪拌樁施工中不得少于兩次循環(huán)攪拌，否則部分水泥會(huì )失去效用。

　　3）水質(zhì)要求。由于水泥固化過(guò)程中吸納大量的自由水體因此這些自由水體必須是無(wú)害的，如pH值不能太低，如果太低就會(huì )影響加固效果。

　　4）水泥。水泥攪拌樁最基本的原理是通過(guò)水泥吸水固化，為達到水泥吸水固化的效果，要求水泥必須是新鮮的，不能存放太久，一般不超過(guò)三周。

　　5）施工注意事項。水泥深層攪拌法目前因機械自動(dòng)控制設備不完善，大部分依賴(lài)于人工控制，因此造成施工質(zhì)量不穩定，甚至出現工程事故，為此必須加強水泥用量總體控制和分區、分段甚至分樁控制，務(wù)必達到設計要求的水泥用量及充分攪拌。其次在開(kāi)工前必須先做工程試樁，不得少于10根，通過(guò)試樁制定出該工程完整的施工工藝。加強施工檢驗，主要是用N10輕型動(dòng)力觸探24 h內抽檢，抽檢量為2%~3%.此外，載荷試驗和抽芯檢驗必不可少。