浅谈水泥土搅拌桩干法与湿法加固效果差异比较分析

【摘要】：结合工程实际对水泥土搅拌法处理高含水量软基时，应根据软土地基特性制定合理的配合比和搅拌工艺，以确保水泥土搅拌桩成桩质量和加固效果。

【关键词】：高含水量、软土地基、粘粒含量、干法、湿法

中图分类号：TU471.8 文献标识码：A

1、前言

水泥土搅拌法分为干法和湿法，干法为粉体喷搅法，湿法为深层搅拌法。水泥土搅拌法是利用特殊的搅拌桩机，将带搅拌头的轴旋转进入地基深层，经由输送管向软土中注入水泥粉或者水泥浆，搅拌头旋转切割软土并将软土与水泥浆(粉)搅拌均匀，使固化材料与软土之间产生物理化学反应，形成抗压强度高，具有整体性、水稳性的水泥加固土柱体。最近几年湿法施工工艺在处理软土地基方面得到了比较广泛的应用，由于干法施工质量不易控制，该施工工艺用的则越来越少。本文重点阐述对于高含水量、高粘粒含量的淤泥质粘土，无论从经济还是从技术方面干法施工工艺均优于湿法施工工艺。

2、工程概况

南水北调中线工程新卫一标潞王坟渡槽，全长196.2m，其进出口底板正好坐在淤泥质软土层上，工程勘探揭示地层自箱涵底板向下的分布情况如下：

一层淤泥质粘土层：灰～灰黑色，软塑，该层厚2.20～2.80m，约占桩长的二分之一，标贯2～4击，含水率为53.8%左右，粘粒含量为67.7%，粉粒含量为32.3%，塑性指数Ip为24.8%。

二层粘土层：浅灰～灰褐色，可塑，含小礓石，局部有机质含量稍高。该层分布连续，局部夹砂壤土透镜体，层厚5.0m左右，含水率为30%～35%，该层具有中压缩性。

淤泥质粘土层具有高压缩性，强度低，易蠕变，为不良地基，故设计采用水泥土搅拌桩（湿法）进行处理；设计桩径0.5m，桩距1.0m，桩长5.5m，正方形排列；设计单桩承载力不小于100KN,复合地基承载力不小于130kpa。

3、试验介绍

水泥土搅拌法是用于加固处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、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，该方法分干法和湿法两种施工工艺，由于施工工艺的不同，两者对同一种土加固效果有着明显的差异。本标段设计仅推荐采用湿法施工，根据设计先进行了湿法试验，试验结果不理想，后来又进行了干法工艺试验，成桩效果优于湿法。

3.1、试验参数及试验结果

为了确定湿法施工工艺参数，共进行了12根工艺性试桩，水灰比为0.5，承载力取其平均值详见下表：

湿法试桩工艺参数及承载力（表1）

为了研究干法施工工艺参数，也进行了12根工艺性试桩，详见下表：

干法试桩工艺参数及承载力（表2）

除了对试验桩进行28天的承载力试验外，成桩的3天内对试验桩也进行了轻型动力触探检测，虽然干法也存在不很均匀现象，但干法试验桩的均匀性和锤击数均好于湿法。

3.2、湿法与干法试验结果比较

由于淤泥质粘土的高含水量和高粘粒含量，要保证桩身水泥和土搅拌均匀，湿法成桩时间明显要比干法的成桩时间长。

相同的水泥掺量，干法试桩的28天单桩及复合承载力均高于湿法试桩。

根据钎探结果，干法早期强度明显好于湿法，有利于保证工程进度。

4、试验结果分析

（1）、干法施工无需用水,而湿法施工需加入一定比例的水,从目前湿法施工设备来看, 在无任何外加剂的情况下,水灰比为0.5时，水泥浆太稠，流动性差，易发生堵管现象，一般正常现场施工水灰比控制在0.55左右。 因此在掺入比相同的情况下，湿法施工的水泥土含水率要比干法施工的含水率高5.5% ，相关专家提供水泥土试验表明，水泥土的含水量每增加10%，水泥土的强度会降低10%～15%， 因此湿法施工引起水泥土含水率的提高，从而降低水泥土的强度。

（2）、干法施工的加固料几乎完全进入桩体中，而湿法施工总是伴有冒浆及返浆现象，水泥未完全进入桩体中，致使桩身水泥土强度较干法低。

（3）、湿法施工压入桩体中的浆液体积多， 引起桩身部分土体上翻，因孔隙水压力上升， 桩身土体上翻， 引起桩身及桩周土体强度降低；而干法的加固料硬凝，可吸收桩体及桩周土体水分，降低桩周土体含水率，提高桩身和桩间土体强度。

（4）、对于高含水率高粘粒含量的饱和淤泥质粘土，成软塑状，渗透系数很小，水泥浆液很难渗透到土体中， 水泥或水泥浆液与土体的拌和均匀性主要由搅拌头对土体的切削程度和搅拌次数控制， 从目前现场施工情况来看，由于淤泥质粘土粘性较大，容易糊钻头，施工中难以将水泥浆与土体搅拌均匀， 桩体易形成桩体周边或局部水泥浆集中和夹杂淤泥块，造成桩体不均匀，从而影响桩身承载力。干法施工时由于加入土体的是干粉，加入的水泥干粉能有效的吸收土体的水份，增加土体的糙率，使得复搅时土体和水泥易于搅拌均匀。

（5）、干法施工机械利用高压空气输送水泥粉体，在喷粉钻头处，由于压力消散，空气、水泥粉、地基土中水发生类似于开水沸腾现象，使钻头切削的扰动土体与水泥粉体充分搅拌，均匀程度好。

（6）、湿法施工钻头为“十”字形，浆液进入土体后，完全依靠搅拌,搅拌均匀程度比干法差。干法钻头呈螺旋式翼片，在提钻杆时，螺旋式翼片对加固体产生压密作用，对加固体强度提高有利，而“十”字形钻头无法对加固土体产生压密作用。

5、结语

根据本标段试验结果，对于高含水量、适当增加水泥掺入比，有利于桩体强度的提高。对于高粘粒含量的软塑状淤泥质粘土，减缓喷浆（灰）提升速度，增加搅拌次数，有利于桩体均匀性的提高。

对于高含水量、高粘粒含量的淤泥质粘土，无论是从工程质量，还是从工程成本或进度方面，只要做好施工过程的质量控制，干法施工工艺均优于湿法施工工艺。