基本介紹
- 中文名：水泥夯搗樁
- 外文名：The cement tamper dao
- 定義：地基處理新技術
- 適用：山區高等級公路的溝谷軟土地基
- 特點：原地取材，降低工程造價等
- 學科：土木工程
概述,加固機理,樁體材料,樁體的無側限抗壓強度,樁體的抗剪強度,樁體抗拉強度,施工工藝,特點,
概述
水泥夯搗樁處理技術是近年來開發的地基處理新技術，它利用工程土和水泥拌和形成混合料，通過機械或人工洛陽鏟成孔，並填入水泥與土的混合料形成樁體。由於水泥與土之間產生一系列的物理化學反應，加之夯實所形成的高密度，使樁體具有一定的強度，樁周土得到部分改善，且能節約水泥，當採用具有擠土效應的成孔工藝時，還可將樁間土擠密，形成複合地基承載力，減小地基變形。
特別適用於山區高等級公路的溝谷軟土地基的處理，具有可原地取材，降低工程造價，施工速度快，樁體的均勻性及質量效果遠遠大於粉噴樁等優點。
加固機理
水泥夯搗樁加固軟土地基和採用粉噴樁加固軟土地基原理基本相同，都是利用水泥等作為固化劑，但其質量性能遠優於粉噴樁加固。它是採用水泥拌和土置換出樁孔內的淤泥和淤泥質土，夯實的水泥拌和土在樁孔內充分反應，形成夯實樁，從而和周圍土體共同形成具有整體性、水穩性和足夠強度的複合地基。水泥夯搗樁是水泥或水泥系固化材料與土混合形成的樁，由於土質不同，其固化機理也有差別。用於砂性土時，水泥土的固化原理類同於建築上常用的水泥砂漿，具有很高的強度，固化時間也相對較短。用於黏性土時，由於水泥摻量有限（7%~20%），且黏粒具有很大的比表而積並含有一定的活性物質，所以固化機理比較複雜，硬化速度也比較緩慢。
當水泥夯搗樁作為複合地基中的豎向增強體時，由於水泥土樁界於柔性樁與剛性樁之間，在軟土中主要呈現了樁體的作用，在正常置換率的情況下，樁分擔了大部分荷載，樁通過側阻力和端阻力將荷載傳至深層土中，在樁和土共同承擔荷載的過程中，土中高應力區增大，從而提高了地基的承載力，複合地基還具有墊層的擴散作用。
在擠土成孔中，對樁間土的擠密應當區分不同土質進行考慮。對於鬆散填土、雜填土、砂類土、粉土應考慮樁間土強度的提高。對於靈敏度高的飽和勃性土、淤泥等則不考慮樁間土的擠密效應。
樁體材料
水泥夯搗樁的樁體材料由固化材料、混合料和水所組成。固化材料以水泥為主，混合料可以是原位土（渣），也可以採用別的性能更好的土（渣）。但先用原位土可以避免棄土外運，降低工程造價。為提高樁體強度，可以改變固化劑種類和摻量，也可以改變土料的種類。地基處理以滿足加固要求和提高混合體強度以及降低造價為主要目的，因此對樁體材料的選用極為重要。
水泥夯搗樁的力學指標，主要由無側限抗壓強度、變形模量、抗剪強度和抗拉強度四個指標來衡量其承載性能。另外水泥土樁體的重度也是重要的物理指標。
樁體的無側限抗壓強度
無側限抗壓強度與固化劑的種類、摻合量、土質（混合料）、土中含水量、齡期、漿液水灰比、攪拌時間、土層滲透性、施工工藝等因素有關。不論樁體採用何種混合料，均應保證混合料具有合適的含水量，否則將給施工造成困難，或者影響樁體強度。不同的施工工藝可以得到不同的樁體密實度，從而影響樁體強度。
樁體的抗剪強度
無側限抗壓強度
較低範圍內（
< 0.8 MPa），
的值大體上為1/2，隨著
的增大，該比值有變小的傾向。其總體規律為
。當
時，其黏聚力
，內摩擦角變化在20°~30°之間。
樁體抗拉強度
樁體的抗拉強度
，隨著
的增大，抗拉強度的增加速率有逐漸降低的趨勢。
施工工藝
水泥夯搗樁的施工，應按設計要求選用成孔工藝。擠土成孔可選用沉管、衝擊等方法；非擠土成孔可選用人工洛陽鏟、機械洛陽鏟或螺旋鑽等方法。
分段夯填時，夯錘的落距和填料厚度應根據現場試驗確定，混合料的壓實係數不應小於0.85。土料中有機質含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，使用時應過10~20mm篩，混合料含水量應滿足土料的最優含水量，其允許偏差不得大於±2 %。土料與水泥應拌和均勻，水泥用量不得少於按配合比試驗確定的量。
成孔施工應符合下列要求:
（1）樁孔的中心偏差不應超過樁徑設計值的1/4，對條形基礎不應超過樁徑設計值的1/6。
（2）樁孔垂直度偏差不應大於1.5% 。
（3）樁孔直徑不得小於設計樁徑。
（4）樁孔深度不應小於設計深度。
向孔內填料前孔底必須夯實。樁頂夯填高度應大於設計樁頂標高200~300 mm,墊層施工時應將多餘樁體鑿除，保持樁頂而水平。施工過程中，應有專人監測成孔及回填夯實的質量，並做好記錄。如發現地基土質與勘察資料不符，應查明情況，採取有效措施。雨季或冬季施工時，應採取防雨、防凍措施，防止土料和水泥受雨水淋濕或凍結。
特點
水泥夯搗樁具有以下適合於溝谷軟基處理的技術特點:
（1）水泥夯搗樁的混合料可原地取材，不僅節約資源，而且可避免棄土外運，降低工程造價。
（2）針對擬加固土質和加固目的，可以自由選擇加固材料，能適用於多種土質。
（3）水泥夯搗樁施工速度快，尤其是人工成孔的夯實水泥土樁，能夠顯著加快施工進度，縮短工期。
（4）水泥夯搗樁在加固原理上等同水泥粉噴樁，但其樁體的均勻性及質量效果遠遠大於粉噴樁，造價降低20%~30%。
（5）考慮用水泥夯搗樁與土工格柵聯合加固處理軟土地基，使其滿足地基承載力和變形的要求，是處理軟土地基的新思路和新方法，工程實踐中應進一步研究其作用機理和設計參數。
