第二次世界大战后， 美国首先研制成功水泥深层搅拌法， 所制成的水泥土桩称为就地搅拌桩。1953 年，日本从美国引进水泥深层搅拌法。1967 年日本和瑞典分别开始研制喷石灰粉的深层搅拌施工方法，并获得成功，并于20 世纪70 年代应用于实践。

我国于1977 年由原冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院引进，开发水泥深层搅拌法， 并很快在全国得到推广使用， 成为软土地基处理的一种重要手段。深层搅拌加固法处理软土技术发展至今已成为软土地基处理中应用最为普遍的一种地基处理方法,并具有广阔的发展前景。

1. 应用特点和适用范围

水泥深层搅拌法加固软土技术是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处直接将软土和固化剂强制拌和,使软土硬结而形成强度较高的补强桩体,使补强桩体和桩间天然地基共同组成承载力较高、压缩性较低的复合地基。

目前常用的深层搅拌桩桩径多数为500mm,加固深度从数米到数十米不等。可用于增加软土地基承载力,减少沉降量和提高边坡的稳定性。常用于建(构)筑物地基、大面积的码头、公路和坝基加固及地下防渗墙等工程,处理后的复合地基承载力可达200kPa,甚至更高。

2. 加固原理及影响因素

2.1 软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应。主要表现为:

水泥的水解水化反应,形成凝胶体和水泥杆菌结晶体。当水泥的各种水化物生成后,有的自身硬化,形成水泥骨架,有的则与周围具一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用、硬凝反应等,生成新的化合物,从而提高水泥土的强度。水泥水化物中游离的氢氧化钙吸收水及空气中的二氧化碳,形成不溶于水的碳酸钙,也使土的强度增加。

2.2 从工程应用的观点,水泥土的强度主要受下面因素影响:

2.2.1 水泥掺入比的影响当其他条件相同时,在同一土层中水泥土的强度随水泥掺入比的增加而增加。但因场地土质与施工条件的差异,水泥掺入比的提高与水泥土强度的增加并非成正比。实际工程中水泥掺入比一般使用7%~15% 为宜。掺入比αw 用下式表示:αw=( 掺入的水泥量÷被加固的粘土重量)×100%

2.2.2 水泥土龄期的影响水泥土的强度随龄期增加而增大,一般情况下水泥土强度7d时可达标准强度的30%~50%,30d 可达标准强度的60%~70%,龄期3 个月后,水泥土的标准强度基本达到要求。因此,工程上取龄期3 个月的强度作为水泥搅拌桩的标准强度。

2.2.3 水泥标号的影响水泥土的强度随水泥标号增加而增加,一般当水泥标号每增加100#,水泥土的无侧限抗压强度可提高20%~30% 。

2.2.4 外掺剂的影响针对具体工程,选用合适的外掺剂(如粉煤灰等),即可以改善水泥土的性能,又可以提高其强度。

2.2.5 含水率的影响当水泥土配方相同时,其强度随土样的天然含水率的降低而增大。

2.2.6 有机质含量的影响水泥土的强度随土样中有机质含量的增高而降低。

2.2.7 其他因素的影响此外,地基土及地下水的成分对水泥土的强度也有着不同程度的影响。

因此,在深层搅拌复合地基设计和施工中,应充分考虑上述因素的影响。

3. 施工

3.1 材料

深层搅拌法加固软黏土，宜选用525#以上普硅水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固强度，一般为加固土重的7%-15%，每一立方米掺加水泥量约为110-160Kg 用公式表示为：掺入比（ %）=水泥重/被加固的软土重× 100%。改善水泥土性质和桩（墙）体强度，可选用木质素磺酸钙、石膏、氯化钠、氯化钙、硫酸钠等外加剂，还可掺入不同比例的粉煤灰。深层搅拌以水泥作为固化剂，其配合比为水泥：砂=1：1-1：2，为增加水泥砂浆和易性能，利于泵送，宜加入减水剂（木质素磺酸钙） ，掺入量为水泥用量的0.2%-0.25% ，并加入硫酸钠，掺入量为水泥用量的1%，以及加入石膏，掺入量为水泥用量的2%，水灰比为0.41-0.50，水泥浆稠度为1-14CM ，能起到速凝早强作用。

3.2 作业条件

依据地质勘察资料进行室内配合比试验， 结合设计要求， 选择最佳水泥加固掺入比， 确定搅拌工艺。依据设计图纸，编制施工方案，做好现场平面布置，安排施工进度，布置水泥浆制备的灰浆池， 有条件时将水泥浆制备系统安装在流动挂车上， 便于流动供应， 采用泵送浇筑时， 泵送距离小于50 米为宜。清理现场地下、地面及空中障碍物， 以利施工安全。测量放线，定出每一个桩位。机械设备配置：深层搅拌机、起重机及导向、量测、固化剂制备等系统。劳动组织：每台深层搅拌机械组由12 人组成。如施工现场表土坚硬，需要注水搅拌时，现场四周设排水沟及集水井。

3.3 成桩工艺

深层搅拌复合地基的性质在很大程度上取决于水泥搅拌桩桩身的质量,即桩身水泥土的强度和搅拌的均匀程度。规程中对深层搅拌法成桩工艺规定为:

①深层搅拌机械就位对中;
②预搅下沉至设计标高;
③制备固化剂浆液;
④喷粉(浆)搅拌提升;
⑤重复搅拌下沉至设计深度;
⑥关闭搅拌机械,移机至下一个桩位。

3.4 主要安全技术措施

(1) 深层搅拌机冷却循环水在整个施工过程中不能中断，应经常检查进水和回水温度，回水温度不应过高。
(2) 深层搅拌机的入土切削和提升搅拌，负载荷太大及电机工作电流超过额定值时，应减慢提升速度或补给清水， 一旦发生卡钻或停钻现象， 应切断电源， 将搅拌机强制提起之后，才能重启动电机。
(3) 深层搅拌机电网电压低于380V 应暂停施工，以保护电机。
(5) 灰浆泵及输浆管路

1）泵送水泥浆前管路应保持湿润，以利输浆。

2）水泥浆内不得有硬结块，以免吸入泵内损坏缸体，每日完工后，需彻底清洗一次，喷浆搅拌施工过程中，如果发生故障停机超过半小时宜见拆卸管路，排除灰浆，妥为清洗。
3）灰浆泵应定期拆开清洗，注意保持齿轮减速器内润滑油清洁。

(5) 深层搅拌机械及起重设备， 在地面土质松软环境下施工时， 场地要铺填石块、碎石，平整压实，根据土层情况，铺垫枕木、钢板或特制路轨箱。

4. 质量标准

4.1 保证项目

深层搅拌桩使用的水泥品种、标号、水泥浆的水灰比， 水泥加固土的掺入比和外加剂的品种掺量，必须符合设计要求。

检验方法：检查出厂证明、合格证试验报告及施工记录。

4.2 基本项目

(1) 深层搅拌桩的深度、断面尺寸、搭接情况整体稳定和墙体、桩身强度必须符合设计要求。
检验方法：

1）一般成桩后两周内用钻机取样检验，开挖检查断面尺寸，观察桩身搭接情况及搅拌均匀程度，桩身不能有渗水现象。

2）搅拌桩质量检验，使用轻便触探，根据触探击数判断各段水泥浆强度。

(2) 现场载荷试验：用此法进行工程加固效果检验，因为搅拌桩的质量与成桩工艺、施工技术密切相关，用现场载荷试验所得到的承载力完全符合实际情况。
(3) 定期进行沉降观测，对正式采用深层搅拌加固地基的工程，定期进行沉降观测、侧向位移观测，是直观检查加固效果的理想方法。

4.3 允许偏差

深层搅拌桩的质量允许偏差和检验方法应符合下表的要求。
(1) 检查数量，按墙（柱）体数量抽查5%。
(2) 项目允许偏差（ mm）检查方法
(3) 桩体桩顶位移10（20）用尺量检查
(5) 桩（墙）体垂直度0.5H/100 用测量仪器吊线和尺量检查为桩长度。

参考文献
【1】崔可锐·《地基处理》· 化学工业出版社
【2】龚晓南·《地基处理》· 中国建筑工业出版社
【3】《建筑地基处理技术规范》· GBJ79-91
【4】《建筑地基基础设计规范》· GBJ-7-89