超深水泥土搅拌桩施工技术发展背景及应用案例.docVIP

超深水泥土搅拌桩施工技术 水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种方法。它是利用水泥(或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。 水泥土搅拌法分为深层搅拌法（以下简称湿法）和粉体喷搅法（以下简称干法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30％(黄土含水量小于25％)、大于70％或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。 水泥加固土的室内试验表明，有些软土的加固效果较好，而有的不够理想。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好，而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度（pH值）较低的粘性土的加固效果较差。 二次世界大战后，美国首先研制出水泥土搅拌桩施工方法，即MIP（Mixing in-Place Pile）工法，该工法从不断回转的、中空轴的端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经翼片的搅拌形成水泥土桩，桩径0.3~0.4m，长度10~12m。水泥土搅拌桩成桩速度很快，且噪音小。 1953年日本清水建设株式会社从美国引入这种施工方法。1967年日本港湾技术研究所土工部参照MIP工法的特点，开始研制石灰搅拌施工机械。1974年由日本港湾技术研究所川琦钢铁厂和不动建设等厂家对石灰搅拌机械进行改造，合作开发研制成功水泥搅拌固化法(CMC)，使水泥土搅拌技术由实验阶段进入实用阶段。近年来，这项技术发展较快，此法已在瑞典、俄罗斯、美国、日本和中国得到广泛应用。在日本相继开发了多种施工方法，如：竹中工务店的深层化学搅拌法(DCM法)、清水建设株式会社的深层水泥搅拌法(DEMIC法)、东亚建设工业株式会社的深层水泥固结法(DCCM法)等。深层搅拌机械有单头到多头，一次加固最大面积达9.5平方米。1990年日本大阪防水建设社研制开发了一种新的搅拌施工工艺RR工法(Rotation Revolution Mixing Treating System)。施工时，搅拌头上下、左右旋转翻滚成桩，一次成桩单元桩体直径达2米。到1995年为止，日本采用深层搅拌法加固软土的工程量已达2440万m3，成为日本软土地基加固方法中应用得最多的一种方法。 1971年，日本成幸株式会社经改进，研制出多轴搅拌机，基于深层搅拌桩施工方法发展出SMW(Soil-cement Mixed Wall)工法，并应用于基坑围护工程，所谓SMW就是利用专门的多轴钻孔机(一般为三轴)就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，将土体(soil)和水泥(slarii)土体原位进行混合、搅拌(mixing)后在地下形成的连续墙体(wall)的简称，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，将其直接作为挡土或止水结构。它不仅可以作为一般基坑的止水墙壁，而且可以利用于地下水坝的止水帷幕和土体的加固改良，以及做为基桩。SMW施工方法的种类可分为孔径为?650 mm、?850mm、?1000mm等，在日本实际施工中最大搅拌深度已经达到过65m，视地质条件尚可施工至更深。这一施工方法在80年代后期传至台湾地区，90年代在泰国、马来西亚等东南亚国家和美国、法国等国家及地区被广泛应用。 目前在日本SMW工法已成为基坑围护的主要施工方法，约占地下围护结构的80%。其中日本东京都地下铁12号线工程春日站长度160m，宽度17.2至19.5m，深度24.5至31.6m，基坑围护结构采用SMW工法，直径?600至?650mm，春日站地质为粘土表层，其下为砂质及砾石层，中间并夹有少数薄层粘土，SMW工法深度自35至65m，间隔每45cm插入H500×200×11×16型钢。 我国在70年代末研制出第一台深层搅拌机。1980年，冶金部第五冶金建设公司和上海冶金建筑设计院合作，在宝钢金属结构车间设备基础地基加固中采用了深层搅拌法。冶金科学研究院地基所与江阴振冲机械厂共同开发了双轴深层搅拌桩机械(施工深度12～15m，以后各家生产发展到18～20m来施工搅拌桩，作为地基加固及围护结构的重力式挡墙。80年代中期，在上海地区应用深层搅拌桩日趋广泛，常用的SJB－I型深层搅拌机，成桩最大长度可达15米。80年代后期以来，深层搅拌桩除用作软基加固与承重桩外，已发展到用于基坑开挖的支护结构。目前江阴市振冲机械制造有限公司生